Aktualnie na rynku istnieje tak wiele różnych rodzajów i konstrukcji centrów CNC, że osobom nie będącym znawcami tematu trudno się zorientować, do czego i jak można wykorzystać dane centrum. Dlatego rozważania nad rodzajami i możliwościami współczesnych obrabiarek CNC można rozpocząć od omówienia ich podstawowych modeli pod względem zaawansowania i możliwości obróbczych, czyli od centrów trzyosiowych. Są to podstawowe maszyny, w których suport elektrowrzeciona może wykonywać ruch tylko w trzech osiach X-Y-Z, ale mimo to różnorodność ich konstrukcji i rozwiązań jest bardzo duża. 

Budowa CNC
Ważnym kryterium wyboru maszyny CNC jest jej budowa. Istnieją trzy główne konstrukcje tych maszyn: konsolowa, portalna oraz bramowa.
- Dokładna konfiguracja trzyosiowego centrum obróbczego powinna być dostosowana do przewidzianego obciążenia maszyny, gdyż do produkcji na małą skalę można zastosować urządzenie o zabudowie konsolowej, natomiast do produkcji przemysłowej należałoby wybrać maszynę o zabudowie portalnej lub bramowej - mówi Piotr Wojtczak, prezes firmy InterMASZ.
- Po wadze maszyny można również łatwo wywnioskować, czy jest przeznaczona do obróbki profesjonalnej czy „amatorskiej” - mówi Maciej Klimczak, właściciel firmy Sempre. - Wszystkie maszyny, gdy są nowe, będą pracowały tak samo, czyli bardzo dobrze, ale z upływem czasu te lżejsze bardziej odczują wpływ wirującego elektrowrzeciona niż te cięższe, co po kilku latach będzie wyraźnie widać. Z wagą maszyny często wiążą się materiały użyte do jej budowy i to ma zasadniczy wpływ na stabilność i dokładność pracy. Belka nośna, na której jest zamocowana głowica obróbcza o większym przekroju, posiada większą sztywność. Ponadto im szersze prowadnice, po których porusza się głowica obróbcza, tym stabilniejsza i bardziej żywotna konstrukcja. Ponadto użycie śrub z recyrkulacją kulek jest dziś najdokładniejszym z możliwych sposobów przesuwu elementów ruchomych. Niektórzy producenci stosują listwy zębatkowe, osiągając w ten sposób większe prędkości posuwu, ale czy warto to robić kosztem dokładności? Maszyny te mają być jednak dokładne i precyzyjne, a nie superszybkie, tym bardziej że na trzech metrach nie można rozwinąć maksymalnej prędkości.

Wybór rodzaju stołu
Niezależnie od konstrukcji obrabiarek CNC, może być w nich wykorzystywana jedna z kilku konstrukcji stołów obróbczych.
- Aktualnie w przemyśle drzewno-meblarskim w centrach CNC wykorzystuje się głównie stoły belkowe - mówi Jerzy Sarnecki z firmy Teknika.
Belki przesuwają się wzdłuż maszyny po prowadnicach, na których montowane są ssawki lub chwytaki podciśnieniowe. Podciśnienie wywoływane jest przez podłączenie wężyka lub poprzez system zaworków w belce, które otwierają się w momencie przyłożenia przyssawki do belki, pompa może wówczas wyssać powietrze i stworzyć podciśnienie. 
- Istnieją również maszyny wyposażone w stoły pełne, czyli rastrowe - mówi Marek Bętkowski, doradca techniczno-handlowy SCM Group. - Stoły rastrowe są aktualnie wykorzystywane głównie do coraz bardziej popularnego systemu obróbki w technologii nesting, gdzie obróbkę wykonujemy przy pełnym pokryciu stołu roboczego maszyny, co warunkuje wielkość arkuszy handlowych rozcinanej płyty - dodaje Marek Bętkowski.
Stoły rastrowe mogą być również stosowane w przypadku konieczności obróbki kształtowej elementów o niewielkich wymiarach, które nie pozwalają na pewne mocowanie na przyssawkach stołu belkowego. Mocowanie przedmiotów odbywa się wtedy na specjalnych szablonach umocowanych do stołu rastrowego. 
- Bardzo ciekawym rozwiązaniem jest tzw. mix, czyli łączenie w jednej maszynie dwóch rodzajów stołów: belkowego i rastrowego, przez co maszyna jest bardziej uniwersalna - mówi Maciej Klimczak.
- Bez względu na rodzaj stołu, podstawowym kryterium wyboru odpowiedniego centrum są wymiary stołu roboczego w osiach X i Y. Parametrem doboru jest maksymalny wymiar przedmiotu obrabianego w osi Y, natomiast długość stołu w osi X wynika albo w prosty sposób z wymiaru elementu, albo z podwójnej długości elementu plus długości strefy martwej w przypadku pracy wahadłowej na dwóch polach obróbczych stołu - uważa Jerzy Sarnecki.
- Standardowe wymiary maszyn konsolowych ze stołem stałym w osi Y wynoszą około 1300, 1500 lub 1900 mm, natomiast w osi X od około 3000 mm do 6500-7000 mm, w zależności od wielkości maszyny. Gdy klient potrzebuje maszyny o wymaganym Y powyżej 2000 mm, dostępne są urządzenia o konstrukcji bramowej z ruchomym jednym lub dwoma stołami - dodaje Jerzy Sarnecki.

Zakres osi Z
- Zakres osi Z jest dobierany w zależności od rodzaju obrabianych elementów i od potrzeb klienta. Do produkcji mebli z płyty wystarczy zakres ruchu osi równy 80 mm, ale już w produkcji stolarki budowlanej jest on za mały, gdyż elementy okna pasywnego mają więcej niż 110 mm, oś Z powinna więc mieć co najmniej 120 mm. Jeśli chodzi o produkcję samych drzwi, to – podobnie jak w przypadku produkcji mebli – wartość 80 mm jest wystarczająca. Większą wartość powinny mieć centra przeznaczone do produkcji schodów Z = ok. 200 mm, ale nie należy zapominać, że dla schodów, w których występują elementy krzywoliniowe, wartość ta może być za mała. Elementy o dużych krzywiznach wymagają często możliwości ruchu dla osi Z w granicach 400-500 mm -wyjaśnia Maciej Klimczak.

Pompa próżniowa
Mocowanie elementu na obrabiarkach CNC odbywa się na zasadzie zassania podciśnieniowego na ssawkach lub do stołu poprzez podciśnienie wytworzone przez pompę próżniową. Dlatego bardzo ważny jest również dobór wydajności pompy próżniowej. 
- Do mocowania elementów do stołów o niezbyt dużej powierzchni wystarczy pompa o minimalnej wydajności 90-100 m3/h wysysanego powietrza, ale jedynie do mocowania szczelnych przedmiotów, takich jak płyta laminowana, MDF laminowany lub foliowany. Taka wydajność wystarczy np. do produkcji elementów stolarki otworowej, podczas której przedmiot mocowany jest w zaciskach grzybkowych uruchamianych pneumatycznie sprężonym powietrzem. Natomiast w przypadku surowego MDF, surowej płyty wiórowej, płyt klejonych z drewna litego minimalna wydajność pompy próżniowej powinna wynosić około 250-300 m3/h - mówi Jerzy Sarnecki.
- W przypadku stołu belkowego wystarczy wydajność nie większa niż 200 m3/h, gdyż dla większych wartości rurki odprowadzające powietrze mają za mały przekrój i nie poradziłyby sobie z większą wydajnością, więc wystarczy w zupełności 100 m3/h. Natomiast podczas pracy w technologii nesting potrzeba znacznie większej ilości powietrza: do stołu pełnego wymagane jest minimum 200 m3/h, a nawet do 500 m3/h, a gdy stół jest dzielony – 2 x 300 m3/h - mówi Maciej Klimczak.

Moc elektrowrzeciona
- W większości firm produkujących obrabiarki CNC standardowa moc wrzeciona wynosi ok. 12 kW - wystarcza ona z nadmiarem do większości obróbek. W szczególnych przypadkach, gdy występuje ciężkie frezowanie np. elementów schodów, elementów konstrukcji domów drewnianych, drewnianych form odlewniczych, podczas wysoko wydajnej pracy w systemie nesting stosuje się elektrowrzeciona o mocy 18 kW i bardzo rzadko np. 24 kW - mówi Jerzy Sarnecki.
- Do obróbki płyty wystarczy moc 5,5 kW. 18 kW jest zdecydowanie przeszacowaną wartością, nawet jeśli obrabiamy grube elementy, natomiast ma sens w przypadku obróbki bardzo grubej sklejki - mówi Maciej Klimczak.
Ważnym elementem w centrach obróbczych jest regulowana prędkość obrotowa elektrowrzeciona. Odbywa się to często poprzez falownik w przedziale od 1000 – 24000 obr./min, czasami do 18000 obr./min. 
- Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wzrasta dokładność obróbki, przy czym z praktycznego punktu widzenia w większości obróbek różnica od 18000 do 24000 obr./min jest niezauważalna - mówi Maciej Klimczak.

System mocowania narzędzi
Aktualnie są dwa systemy mocowania narzędzi ISO 30 oraz HSK F63. HSK ma większą powierzchnię trzymania niż ISO, dlatego też jest częściej stosowane do obróbki drewna litego. Mocowanie ISO 30 jest jednak tańsze i równie skuteczne, ale stosowane jest głównie do mocowania narzędzi do obróbki płyt. 

Elektrowrzeciono poziome
Czasami maszyny są wyposażone w jedno lub dwa elektrowrzeciona poziome. Podczas produkcji drzwi i wykonywania frezowania pod zamek lepiej jest użyć wrzeciona ustawionego poziomo, gdyż pozwala to na wykonywanie mocniejszego frezowania, niż w przypadku zastosowania agregatów z poziomym frezowaniem. 
- Większość obrabiarek trzyosiowych jest fabrycznie przygotowana do montażu czwartej osi służącej do interpolacji położenia głowic kątowych, gdyż w wielu przypadkach podczas produkcji drzwi i okien czwarta oś jest często niezbędna - mówi Piotr Wojtczak.
Według zaleceń producentów agregaty kątowe muszą „odpoczywać” tyle czasu, ile pracowały, gdyż - ze względu na zastosowane przekładnie - grzeją się. Prędkość obrotowa agregatów jest również mniejsza i wynosi 12 000 obr./min, czasami 15 000 obr./min, natomiast wrzeciona ustawionego poziomo - aż 24.000 obr./min.

Wrzeciona wiertarskie 
Praktycznie każde centrum wyposażone jest we wrzeciona wiertarskie. Są one napędzane silnikiem bez możliwości regulowania prędkości obrotowej. 
Ich ilość jest zależna od rodzaju obróbki. Meblarze potrzebują ich bardzo dużo, a producentom okien wystarczy ich minimalna ilość.

Frezarki czy wiertarki?
- Centra trzyosiowe do produkcji mebli mogą się również dzielić na wiertarko-frezarki lub frezarko-wiertarki. Frezarki posiadają potężne moce elektrowrzecion. Ich główną funkcją jest nadawanie zadanego kształtu obrabianemu materiałowi. Wiertarko-frezarki jako agregat podstawowy wykorzystują wiertarkę wielowrzecionową dla wierceń pionowych oraz poziomych, tak w osi X, jak i Y, najczęściej po kilkanaście dla każdej z tych osi - mówi Marek Bętkowski.

Do czego i jakie centrum trzyosiowe
- Centrum trzyosiowe, tak jak i każde inne, powinno dobierać się w zależności od rodzaju produkcji w danej firmie. Producenci mebli potrzebują innych parametrów obróbki niż producenci okien czy drzwi. Inne parametry są wymagane przy obróbce drewna litego, a inne przy obróbce tworzyw drzewnych. Dlatego dobór odpowiedniego centrum należałoby rozpocząć od wyboru materiału, a następnie rodzaju produkcji, wielkości elementów i ilości produkowanych wyrobów - mówi Michał Piłat z firmy Homag.

Wady trzyosiowego centrum obróbczego
Trzyosiowe centrum obróbcze umożliwia wykonanie operacji obróbki materiału jedynie w trzech osiach, przez co – w celu uzyskania gotowego wyrobu - konieczne jest zastosowanie dodatkowej obróbki na innych maszynach. 

Ireneusz Maciąg

OGŁOSZENIA | zobacz wszystkie