Wat is CNC-routering? Proces, voordelen en toepassingen (2024)

Routing is een Computer Numerical Control (CNC) proces of hulpmiddel om hout, kunststoffen en zachte metalen vorm te geven. De computerbesturing van CNC-frezen kan deze materialen nauwkeurig in de beoogde onderdelen snijden, boren en graveren. Bovendien zijn de snelle mogelijkheden voor materiaalverwijdering en detailvorming onmisbaar in specifieke materiaalgerichte toepassingen.

Laten we de eenvoudige analyse doornemen, inclusief wat CNC-routering is, het routeringsproces, CNC-routers, voordelen, toepassingen, beperkingen en meer.

Wat is CNC-routering?

De eerste vraag die in uw hoofd opkomt, zou kunnen zijn: wat is CNC-routering? Het is een van de populaire bewerkingsbenaderingen in de moderne productie. Net als andere standaard CNC-bewerkingRouting verwijst naar het vormgeven van compatibele materialen in de gewenste vorm of geometrie. Het verschil zit echter in de tooling en mogelijkheden.

De freesmachine maakt gebruik van een gespecialiseerd gereedschap, een router genaamd, met een roterend bit. Deze bovenfrees beweegt over het werkstuk volgens de instructie (G-code) en vooraf bepaalde gereedschapspaden om vorm te geven om de bewerkingen uit te voeren. Verder gaat het om een ​​groot CNC-bed en een lage gereedschapsdruk. Hierdoor zijn freesbewerkingen geschikt voor dunne en grote werkbladen.

Hoe CNC-freesmachines werken?

De machine omvat een bedtafel om het materiaal vast te houden en een spil om de CNC-freesbit vast te houden. Eerst worden G-codes naar de CNC-controller gestuurd en gaat de bit naar de initiële snijpositie. Tegelijkertijd stelt de operator de bewerkingsparameters in, zoals snijdiepte, spilsnelheid, enz. Vervolgens beweegt de spil op meerdere assen om het materiaal te verwijderen en de gewenste vorm te creëren, meestal X-horizontaal, Y-verticaal, en Z-hoogte.

Hier vraag je je misschien af ​​hoe de freesmachine de spil bestuurt. De spil is verbonden met verschillende motoren en lineaire geleidingen. Terwijl de G-codes worden geüpload, wordt de controller omgezet in elektrische signalen die deze motoren en geleidingen besturen.

Hier is het stapsgewijze proces van CNC-frezen:

• 3D-modellering:Dit is de eerste stap. De ontwerper heeft een gedetailleerd model gemaakt met alle specificaties, kenmerken en toleranties.
• G-code: De G-codes worden verkregen door het 3D-model in CAM-software te verwerken. Het bevat alle bewerkingsinformatie.
• Machine-instelling:Bij het instellen van de machine zijn geschikte werktuigmachines en CNC-frezen nodig voor de gewenste resultaten. Op dezelfde manier het vastzetten van het werkstuk in het machinebed.
• Nul-positionering:De freesbit wordt ingesteld op de startpositie (referentie 0, 0, 0).
• Bewerking: De freesbit draait met een hoog toerental en begint het materiaal over het vooraf bepaalde pad te verwijderen.
• Monitoring: De bewerking gaat door tot aan de uiteindelijke vorm. Het proces blijft dus onder observatie voor mogelijke gereedschapsslijtage, precisie-afbuiging en andere defecten.
• Oppervlakteafwerking:Verdere afwerking, zoals zandstralen, ontbramen en borstelen, wordt toegepast als de machinaal bewerkte afwerking niet voldoende is voor functionaliteit of esthetiek.
• Kwaliteitscontrole:Eindinspecties en metingen zorgen ervoor dat onderdelen voldoen aan de gewenste specificaties en normen.

Wat zijn de belangrijkste componenten van een CNC-router?

Een CNC-router is een ingewikkelde machine. Het bestaat uit verschillende componenten, elk met een unieke rol en functie. De cumulatieve actie van deze componenten voltooit het CNC-freesproces.

Dit zijn de zes belangrijkste componenten:

1. Frame en portaal

Het frame is meestal een standaard met poten van hoogwaardig aluminium of staal. Het is bestand tegen de snijkracht en dempt de trillingen, waardoor de machine stijfheid en stabiliteit krijgt. Op dezelfde manier ondersteunt het portaal structureel de bewegingen van de spil en de snijkop.

2. Tafel of bed

Het zijn vlakke oppervlakken met T-gleuven of vacuümbevestigingssystemen, waardoor klemmen en bevestigingen mogelijk zijn. Tafels of bedden zijn dus verantwoordelijk voor het veilig plaatsen en vasthouden van werkstukken voor bewerking. Bovendien bevatten bedden ook gereedschapspadsensoren of bederven ze af en toe MDF-platen.

3. spil

Het zijn de componenten die tijdens het CNC-frezen voor de nodige snijkracht zorgen. In wezen is de spil een roterende as die is verbonden met verschillende motoren, lagers en geleidingssystemen voor bewegingscontrole. Het bevat ook een spantang of spantang om de snijgereedschappen vast te houden, zoals frezen die roteren en bewegen met de spil. Vervolgens kan het draaien met een snelheid van 10,000-20,000rpm.

4. Snijgereedschappen

De freesmachine maakt het gebruik van verschillende snijgereedschappen mogelijk om complexe vormen en unieke bewerkingsbehoeften te bereiken. Sommige freessets bevatten V-bits, kogel- en neusfrezen, boren, rechte en verzonken trimbits, Spoilboard-surfacer, enz.

Elk van deze gereedschapsvariëteiten heeft verschillende bewerkingstoepassingen. Rechte bits zijn bijvoorbeeld geschikt voor rechte sneden en groeven, terwijl V-bits geschikt zijn voor graveertoepassingen.

5. Asmotoren

Zoals we weten beweegt de spil zich bij freesbewerkingen langs meerdere assen. Daarom vergemakkelijken asmotoren dit door hun nauwkeurige coördinaten en bewegingscontrole. Er zijn twee soorten motoren die worden gebruikt bij asaandrijving: servo- en stappenmotoren.

Servomotoren verplaatsen het portaal en de spilmotor naar hun geleiderails op basis van G-code-instructies. Ze gebruiken feedback om de snelheid en positie voortdurend aan te passen. De stepper is daarentegen eenvoudiger en beweegt in discrete stappen om de positie en snelheid te regelen. Op dezelfde manier is langs de langere as een tandheugelsysteem bevestigd, waardoor de spil of het portaal langs de X- en Y-assen kan bewegen.

6. CNC-controller

Een CNC-controller is een elektronisch onderdeel van CNC-freesmachines. Het bestaat uit een besturingsprocessor (CPU), opslag (RAM), invoer- en uitvoerpoorten en een aandrijfcircuit. Deze controller ontvangt de g-codes en voert deze uit door het elektrische signaal naar de motoren te sturen. Daarom bewegen motoren (en uiteindelijk de spil) door de signalen van de controller te volgen.

Veel voorkomende soorten CNC-routers

Er zijn verschillende soorten CNC-routermachines op basis van grootte, mogelijkheden en specifieke bewerkingstoepassingen. Hoewel we hier de drie belangrijkste typen zullen bespreken: industriële, desktop- en meerassige routers.

Industriële router

Industriële bovenfrezen zijn geschikt voor zware productie vanwege de krachtige spindels. Dit zijn de grote en stevig gebouwde machines die intensieve routeringsprojecten uitvoeren. Bovendien hebben ze meer vloeroppervlak nodig dan de hobbyrouter of desktoprouter. Bovendien zijn industriële routers essentieel in de houtbewerking, metaalproductie, lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie en scheepvaart voor een snelle en nauwkeurige bewerking van verschillende onderdelen.

Desktop-router

Desktoprouters zijn efficiënte en krachtige CNC-machines die drie of meer assen kunnen verplaatsen. Maar ze zijn klein en ontworpen met het oog op ruimte-efficiëntie en gebruiksgemak. Deze routers kunnen geen zware industriële routering aan vanwege capaciteitsbeperkingen. Een desktop CNC-router is echter ideaal voor kleine bedrijven, werkplaatsen en doe-het-zelf-routerliefhebbers.

Meerassige CNC-routers

Voor complexe bewerkingen zijn er bovenfrezen met verschillende asmogelijkheden. Deze machines hebben bewegingsmogelijkheden over 3, 4 of 5 assen, in sommige gevallen zelfs meer dan 5. Naarmate het aantal asbewegingen toeneemt, kunnen machines complexere en nauwkeurigere onderdelen maken. Niettemin hangt de keuze af van de complexiteit, toleranties en werkstukmateriaal.

Voordelen en beperkingen van CNC-routering

Het eerste belangrijke voordeel van CNC-frezen is de snelle en nauwkeurige bewerking van zachte materialen. Laten we de eenvoudige voordelen en beperkingen bespreken.

Voordelen:

• Het kan een nauwkeurigheid bereiken van ongeveer ± 0.0025 mm en loopt ver voor op traditionele draagbare routers.
• Het grote formaat van het freesbed maakt de bewerking van grote platen of werkstukken mogelijk.
• Geavanceerde gereedschappen zoals ATC-routers maken het automatisch wisselen van CNC-freesbits mogelijk tijdens het gebruik, waardoor de cyclustijd wordt verkort.
• Routing biedt uitstekende herhaalbaarheid. Het kan consistent identieke complexe vormen creëren.
• Het is kosteneffectief en kan complexe vormen creëren van compatibele CNC-materialen.

Beperkingen

• De CNC-routermachine heeft ook enkele beperkingen. Het kan geen harde materialen zoals staal en titanium bewerken.
• De grootte van het CNC-bed beperkt de werkstukgrootte en ontwerpwijzigingen vergen te veel tijd.
• De freesmachine kan luidruchtig zijn vanwege het vacuümsysteem.

Materialen voor CNC-routeringsproces

Omdat frezen een voorkeursbewerkingsproces is voor zachte materialen, zou je kunnen denken dat dit met minder machines compatibel is CNC-bewerkingsmateriaalopties. Integendeel, de bovenfrees kan diverse kunststoffen, houtsoorten en sommige composieten en metalen bewerken. Het is alleen niet geschikt voor metalen en legeringen met een hoge hardheid.

Hieronder volgen de materialen voor het routeringsproces.

• Hout (zacht, hard en gelaagd)
• Acryl
• Hogedichtheidpolyethyleen (HDPE)
• polycarbonaat
• Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS)
• Polyvinylchloride (PVC)
• Aluminium en zijn legeringen (2024, 6061, 6062, 7075, enz.)
• Messing
• Koper
• Stalen
• Glasvezel

Toepassingen van CNC-routeronderdelen

De geavanceerde bewerkingsmogelijkheden en het gevarieerde materiaalaanbod maken het CNC-freesproces toepasbaar in vele sectoren, zoals CNC-houtfrezen, metaalvormgeving en -gravure, bewegwijzering, matrijzenbouw, enz.

Het maakt ingewikkelde meubels en op maat gemaakt timmerwerk in houtbewerking, 3D-bewegwijzering en gegraveerde platen voor bedrijven en evenementen. Vervolgens gebruiken muziekinstrumenten CNC-routeronderdelen, zoals gitaarbody's en drumketels. In de automobiel- en ruimtevaartindustrie is het een populaire methode voor het snel maken van prototypen van verschillende componenten.

Bovendien zijn routeronderdelen ook waardevol bij het maken van mallen, architectonische modellen, printplaten, maritieme toepassingen, mallen en armaturen, elektronische behuizingen, enz.

CNC-frezen versus frezen: wat zijn de verschillen?

Router versus spil vergelijken: wat u moet weten

De bovenfrees en de spil dienen beide een soortgelijk doel. Ze hebben echter verschillen in prestaties en toepassingen. De spil werkt met een hoog koppel en een lage snijsnelheid. Omgekeerd gaat het bij frezen gepaard met een laag koppel en een zeer hoge snijsnelheid. Vervolgens is de slingering van een spil 0.0002 inch of lager, terwijl deze voor een bovenfrees varieert van 0.0010 tot 0.0015 inch. bron.

De router is toepasbaar bij het maken van meubels, gravures, kunst, plastic en zachte metalen onderdelen en prototypes. Aan de andere kant is de hogesnelheidsspindel een betere keuze voor zware industriële toepassingen. Bij het kiezen tussen bovenfrees en spil moet dus rekening worden gehouden met enkele selectiecriteria. Deze criteria zijn werkstukmateriaal, precisie, complexiteit, kosten, operationeel volume, enz.

Hoe begin ik met CNC-routeren?

Het starten van de CNC-routering omvat het zorgvuldig uitvoeren van verschillende stappen. Voordat u begint, moet u over een 3D-model van het beoogde onderdeel beschikken in een compatibel formaat, zoals STEP, STL en DXF. Dan zijn hier de stappen chronologisch:

1. Activeer de CNC-controller, afstandsbediening, bed/tafel en stofafscheider.
2. Kies de juiste CNC-freesbit en bevestig deze aan een spantang of boorhouder.
3. Plaats het werkstuk op de tafel door de vacuümzones aan te passen.
4. Plaats de bit op de beginpositie en maak de coördinaten 0, 0, 0.
5. Plaats het CAD/CAM-bestand in de controller en voer het programma uit.
6. Bewaak het proces continu tot het einde.

Kan ik elke frees gebruiken voor CNC-routermachines?

Nee! U kunt geen freesbits gebruiken voor CNC-freesmachines. Welke bit u moet gebruiken, hangt af van wat er naar de machine gaat. Elk type CNC-freesbit heeft specifieke materiaalcompatibiliteit en bewerkingsmogelijkheden. Voor gedetailleerde houtgravures kun je bijvoorbeeld V-bits gebruiken, maar met rechte bits lukt dit niet.

Daarom moet u de juiste bit kiezen, afhankelijk van het werkmateriaal en de gewenste resultaten. Anders beïnvloedt dit de tolerantie, snelheid en oppervlakteafwerking. Soms kan verkeerd gereedschap ook het werkstuk en het gereedschap zelf beschadigen. Hier kunt u het beste advies inwinnen bij een expert om de juiste freesbit voor een bepaald project te kiezen.

Conclusie

Het CNC-freeswerk zet de ontwerpen om in fysieke onderdelen met exacte specificaties. Het biedt precisie en kosteneffectiviteit bij de bewerking van elk geschikt materiaal. Het kiezen van de juiste gereedschappen en parameters, het gebruik van geavanceerde apparatuur en de vaardigheden van de operator bepalen echter het eindresultaat.

RapidDirect beschikt over geavanceerde machines en expertise om elk ontwerp van CNC-routering aan te kunnen. Wij bieden alles CNC-bewerkingsdienstenin verschillende industrieën. Onze betrouwbare diensten variëren van rapid prototyping tot massaproductie van industriële en op maat gemaakte onderdelen. Onze ervaren engineers werken nauw samen om ervoor te zorgen dat we de verwachtingen van de klant kunnen overtreffen. Dus als u CNC-frezen of soortgelijke diensten nodig heeft, kunt u een offerte aanvragen voor onze nauwkeurige maar betaalbare CNC-bewerkingsoplossingen.