A CNC fémgravírozók működése: Mechanizmusok, munkafolyamat és pontosság

Az alapvető elektronikai és mechanikai architektúra

A CNC (számítógépes numerikus vezérlésű) fémgravír középpontjában a digitális utasítások és a fizikai mozgás közötti kifinomult kapcsolat áll. A folyamat azzal kezdődik, vezérlő , amely a gép agyaként működik. Fogadja a G-kódot – egy koordinátaadatokat tartalmazó programozási nyelvet –, és ezeket a digitális mondatokat alacsony feszültségű elektromos impulzusokká alakítja. Ezeket az impulzusokat a léptető vagy szervo meghajtók , amelyek felerősítik a jeleket a motorok táplálására.

A motorok ezt az elektromos energiát precíz forgási mozgássá alakítják át. A nagy pontosságú fémgravírozásnál ezt a forgást mikroszkopikus pontossággal lineáris mozgássá kell fordítani. Ez az erőátviteli rendszeren keresztül érhető el, amely mozgatja a portálokat (X és Y tengelyek) és az orsótartót (Z-tengely). Ennek az egész rendszernek a merevsége a legfontosabb; A famegmunkáló marókkal ellentétben a fémgravírozónak ellenállnia kell a jelentős elhajlási erőknek, hogy megakadályozza a "fecsegést", amely rossz felületi minőséget és törött szerszámokat okoz.

Erőátviteli rendszerek: Golyós csavarok kontra fogasléces fogasléc

A gép tengelyeinek mozgatásának módja jelentősen befolyásolja a gép felbontását és a finom részletek gravírozására való alkalmasságát. A CNC fémgravírozókban két elsődleges sebességváltó típus található:

• Golyós csavaros sebességváltó: Ez a nagy pontosságú fémgravírozás aranyszabványa. Egy menetes tengely fut át ​​egy recirkulációs golyóscsapágyakkal ellátott anyán. Ahogy a csavar forog, az anya lineárisan mozog, gyakorlatilag nulla holtjátékkal (holtjáték). Ez a mechanizmus rendkívül sima mozgást és nagy nyomatékátvitelt tesz lehetővé, ami elengedhetetlen ahhoz, hogy a vágót keményfémeken, például rozsdamentes acélon, pozícióvesztés nélkül át tudja tolni.
• Fogasléc és fogaskerék: A nagyobb, gyorsabb gépeken általánosan elterjedt rendszer fogaskerekes (fogaskerekes) fogaskerékkel (fogasléccel) összekapcsolódik. Bár nagy sebességet és korlátlan haladási hosszt kínál, eredendően valamivel nagyobb holtjátéka van, mint egy golyóscsavarnak. A mikroszkopikus gravírozási feladatoknál ez a percnyi játék valamivel kevésbé határozott sarkokat eredményezhet, így kevésbé ideális ékszerek vagy finom hangszerek jelölésére, de alkalmas nagyméretű feliratozásra.

Anyageltávolítási mechanizmusok: Rotary vs. lézer

A "gravírozás" két nagyon eltérő fizikai folyamatra utalhat a CNC gépre szerelt szerszámfejtől függően. A megkülönböztetés megértése létfontosságú a megfelelő munkafolyamat kiválasztásához.

A digitális munkafolyamat: CAD to Motion

A gép nem "lát" tervet; csak a koordinátákat követi. A munkafolyamat a művészi szándékot matematikai utakra alakítja át:

• CAD (számítógéppel segített tervezés): A felhasználó létrehozza az alkatrész 2D vektorát vagy 3D modelljét. Gravírozáshoz a vektorok határozzák meg a betűk vagy alakzatok határait.
• CAM (számítógéppel segített gyártás): Ez a szoftver hozza létre a szerszámpályákat. A felhasználónak meg kell határoznia a szerszámot (pl. 60 fokos V-bit), a fogásmélységet és a sebességet. A CAM szoftver pontosan kiszámítja azt az utat, amelyet a szerszámközéppontnak meg kell tennie a kívánt geometria eléréséhez.
• G-kód generálása: A CAM kimenet egy szöveges fájl, amely olyan parancsokat tartalmaz, mint pl G01 X10 Y10 Z-0,5 F200 . Ez arra utasítja a gépet, hogy lineárisan mozogjon a 10, 10 koordinátákig, 0,5 mm-es mélységbe zuhanjon, 200 mm/perc előtolási sebességgel.
• Vezérlő szoftver: Az olyan szoftverek, mint a Mach3, GRBL vagy UGS, ezt a kódot soronként elküldik a gépvezérlőnek, így kezelik a valós idejű gyorsítást és lassítást.

Kritikus alrendszerek: hűtés és forgácseltávolítás

A fém gravírozása a súrlódás miatt jelentős hőt termel. Ha ezt a hőt nem kezelik, a gravírozófúró azonnal kiéghet (lágyul) és fénytelenné válhat, vagy az alumíniumforgács megolvadhat és ráhegeszthet a vágóra ("pattanás").

Köd hűtőfolyadék rendszerek gravírozásnál a leggyakoribbak. Sűrített levegővel kis mennyiségű kenőanyagot finom köddé porlasztanak. Ez kettős célt szolgál: a levegőfúvás eltávolítja a forgácsokat a gravírozási útvonalról, így a vágó nem vágja újra azokat (ami eltöri a hegyeket), a kenőanyag pedig csökkenti a súrlódást. Keményebb fémekhez vagy mélyebb vágásokhoz, Árvíz hűtőfolyadék használható, ahol folyamatos folyadékáram folyik át az alkatrészen, bár ehhez teljes burkolat szükséges a szennyeződés tárolására.

Gyakorlati munkatartási stratégiák

Fémgravírozásnál a munkadarabot merevebben kell tartani, mint a famarásnál. Még a mikroszkopikus rezgések is összetörhetik a gravírozódarabok törékeny hegyét.

• Precíziós gépi satu: A legjobb négyzet vagy téglalap alakú papírokhoz. Hatalmas nyomóerőt biztosítanak, hogy megakadályozzák az alkatrész felemelését.
• Vákuumos asztalok: Ideális vékony lapokhoz (például névtáblákhoz), amelyek meghajolhatnak a satuban. A vákuumszivattyú az asztalhoz síkban szívja a lapot, egyenletes gravírozási mélységet biztosítva a teljes felületen.
• Szuperragasztó és szalag: A kis, szabálytalan lapos részek "konstruktív feltörése" a "szalag és ragasztó" módszer. A maszkolószalagot mind a gépágyra, mind az alkatrészre felhordják, és szuperragasztó ragasztja a két szalagfelületet. Ez meglepően jól illeszkedik a gravírozás enyhe erőihez anélkül, hogy maradványt hagyna a fémen.

Anyagspecifikus kihívások: alumínium kontra rozsdamentes acél

A fém „személyisége” határozza meg, hogyan kell a CNC-nek működnie.

Alumínium puha, de "gumi". Hajlamos a szerszámhoz tapadni. A gépnek nagy orsófordulatszámon (RPM) kell működnie a forgács gyors kilökődése érdekében, és a kenés nem alku tárgya a letapadás elkerülése érdekében. Egy éles, polírozott keményfém fúró elengedhetetlen.

Rozsdamentes acél kemény és hajlamos a "munka keményedésére", ami azt jelenti, hogy felmelegedéssel nehezebbé válik. Az acél gravírozása alacsonyabb fordulatszámot igényel a hő csökkentése érdekében, de nagyobb nyomatékot. A gépnek rendkívül merevnek kell lennie; Bármilyen hajlítás a keretben a szerszám felpattanását és valószínűleg elpattanását okozza. A bevonatos biteket (például az AlTiN-t) gyakran használják a vágóélen fellépő magas hőmérsékletnek.

A Z-Zero beállítása: A mélységi konzisztencia kulcsa

A gravírozás talán legkritikusabb gyakorlati lépése a "Z-Zero" beállítása – a szerszám kezdőmagassága. Mivel a gravírozások gyakran csak 0,1–0,3 mm mélyek, a mindössze 0,05 mm-es hiba láthatatlanná vagy túl mélyre teheti a gravírozást.

Az üzemeltetők általában a tapintószonda (egy automatizált korong, amely befejez egy kört, amikor a szerszám hozzáér), hogy megállapítsa az anyag felületének pontos magasságát. Alternatív megoldásként a „papírmódszer” magában foglalja a szerszám leengedését, amíg egy papírdarabot enyhén hozzá nem szorít a munkadarabhoz, majd nullára állítja (a papír vastagságát figyelembe véve). Egyenetlen felületek esetén egyes fejlett vezérlők "automatikus szintezést" használnak, ahol a gép a felületen lévő pontok rácsát vizsgálja meg, és meghajtja a G-kódot, hogy tökéletesen illeszkedjen az anyag görbületéhez.