CNC - computerunterstützte Holzbearbeitung

Ich schrieb vor kurzem über Alexander Grabovetskiy und wie er wie sein Urgroßvater mit einem Meißel Holz schnitzt und dabei wahre Kunstwerke schafft. Wenn es nicht darum geht, Unikate zu schaffen, kann all diese Arbeit mit Hilfe von Maschinen erledigt werden, die Zeichnungen und Skulpturen herstellen und jederzeit identisch reproduzieren können. Es handelt sich um CNC-Maschinen, d. h. um numerisch gesteuerte Maschinen, wie wir sie kennen, oder um CNC-Router, um einen internationalen Begriff zu verwenden.

Der Name CNC steht für Computer Numerical Control und bezieht sich auf die Tatsache, dass Holzbearbeitungswerkzeuge durch numerische Befehle von einem Computer gesteuert werden. Die Idee, Befehle an eine Maschine zu senden, reicht weit zurück: Die ersten Geräte dieser Art waren ein Webstuhl aus den 1720er Jahren, der zum Sticken gelochte Papierkarten verwendete, oder die 1860 erfundene mechanische Flöte, die eine Rolle Papier mit Löchern verwendete. Die Technologie entwickelte sich weiter und 1955 wurden die ersten industriellen CNC-Maschinen verkauft. Mit dem Aufkommen und der Entwicklung von Computern und IT-Technologien haben die CNC-Maschinen eine bemerkenswerte Leistung erreicht.

Jede CNC verwendet ein Computerprogramm, um ein mechanisches System zu steuern. Die Bearbeitung erfolgt sehr genau, wird identisch reproduziert, und die Maschine erledigt die Arbeit besser als ein Bediener. Im Allgemeinen koordiniert der Computer die Bewegungen des mechanischen Systems in den drei kartesischen Richtungen x, y und z, d.h. Länge, Breite und Höhe, wodurch ein 3D-Bild entsteht. Die x-Richtung ist für die Vorwärts-Rückwärts-Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs verantwortlich, die y-Richtung für die Links-Rechts-Bewegung und die z-Richtung für die Auf-Abwärts-Bewegung. Neben diesen Standardrichtungen gibt es auch Maschinen mit 4- oder sogar 5-Richtungsbewegungen. Zusätzlich zu den Werkzeugrichtungen wird die Drehbewegung auch in einer oder zwei Ebenen ausgeführt. Die Maschinen können sehr feine Arbeiten, sogar Skulpturen, herstellen.

CNC-Maschinen sind sehr vielfältig und reichen von leistungsstarken, hochproduktiven und hocheffizienten Modellen für die Großindustrie bis hin zu Entwürfe, die perfekt in eine Werkstatt passen. Unabhängig von Größe und Leistung haben sie alle einige Hauptbestandteile:

• CNC-Rechner und Steuerung ist im Grunde das Gehirn der Maschine, das dem Werkzeug die für die Ausführung der Bewegung erforderlichen Befehle übermittelt. Im Grunde beginnt alles mit einer digitalen Zeichnung, die von einem Programm in Codes umgewandelt wird, die an das Werkzeug übertragen werden. Der Computer wandelt die Befehle in digitale Signale um und der CNC-Controller in Impulse, die das mechanische System steuern.
• Router ist die Baugruppe, die das Werkzeug (Fräser, Bohrer, Messer usw.) und die Vorrichtung, die es dreht, enthält. Die Drehgeschwindigkeit ist bei Holzbearbeitungswerkzeugen zwischen 8000 und 30.000 Umdrehungen pro Minute einstellbar. Holzbearbeitungsmaschinen können auch Nichteisenmetalle (Aluminium) bearbeiten. Für Eisengegenstände sind Kühlsysteme erforderlich, da sich die Werkzeuge durch die Reibung erhitzen. Je nach Modell und Leistung kann der Computer die Drehzahl je nach Material variieren, den automatischen Werkzeugwechsel oder Werkzeugsensoren steuern.
• Das Spannsystem, die dazu dient, das Werkstück zu fixieren und für die Bearbeitung zu sichern. Es gibt verschiedene Formen oder Systeme des Spannens, die wichtigsten sind das Spannen mit Klammern oder das Saugen (Vakuum). Moderne Systeme verwenden eine Kombination aus beidem.
• Lineares Führungssystem ist das, was die Oberfräse auf den 3 Bewegungsachsen bewegt. Die Bewegung wird mit Hilfe des Motors realisiert, der die Verbindung zwischen der Elektronik und der Mechanik darstellt.

Die CNC-Maschinen lassen sich nach Größe, Bearbeitungskapazität und Effizienz in 4 große Kategorien einteilen:

• Industriell - sind große und recht teure Maschinen, die für lange Arbeitszeiten und schwere Betriebsbedingungen ausgelegt sind. Sie sind so ausgestattet, dass sie in erster Linie effizient sind und eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit, einen automatischen Werkzeugwechsel, ein Holzstaubabsaugsystem und ein fortschrittliches Spannsystem haben. Sie können für viele Arten von Materialien ausgerüstet werden. In der Holzindustrie können sie sowohl für die Herstellung von Möbeln als auch für Türen oder für die Realisierung von speziellen Logos, Designs oder Schildern verwendet werden.

• Mittelklasse (für Werkstätten) - sind kleiner und leichter. Ihre Größe reicht von kleinen CNC-Maschinen, die man auf den Schreibtisch stellen kann, bis hin zu mittelgroßen 1,5/3-Meter-Maschinen. Sie können im Grunde die gleichen Bearbeitungen durchführen wie industrielle Maschinen, haben aber weniger Funktionen (kein Absaugsystem, spezielle Sensoren am Werkzeug usw.). Einige Hersteller bieten auch CNC-Maschinen an, CNC-Bearbeitungszentren der Mittelklasse mit maximaler Ausstattung. Ich bin für Kleinerzeuger geeignete Maschinen von Musikinstrumenten oder Hersteller von Holzschildern und -logos.

• Multiax - sind Maschinen, denen bei der Bearbeitung in den 3 kartesischen Achsen zusätzliche Achsen hinzugefügt werden. Sie können 4 - Rotation in einer Ebene oder 5 - Rotation in 2 Ebenen sein. Sie werden für die Herstellung von Skulpturen, Plaketten oder Trophäen verwendet.
• Hobby - Autos, die von Enthusiasten gebaut werden. Es handelt sich um einzigartige Autos, die den Stempel des Herstellers tragen. Sie werden für die Bedürfnisse des jeweiligen Besitzers hergestellt und können daher nicht kategorisiert oder gruppiert werden.

Der Einsatz von CNC-Steuerungen in der Produktion hat viele Vorteile: Produktionsgeschwindigkeit, Flexibilität, Reproduzierbarkeit, Effizienz, höhere Qualität, geringerer Personalbedarf. Die Nachteile sind nicht zahlreich, aber auch nicht zu vernachlässigen: hohe Investitionen, höhere Wartungskosten, höhere Qualifikation der Bediener (Programmierer), hohe Produktionskosten bei kleinen Stückzahlen. Man muss nur die Vor- und Nachteile abwägen, um festzustellen, ob sich die Investition lohnt oder nicht.

Staub und Späne von Holz und Holzwerkstoffen waren schon immer ein Problem, aber es gibt Intelligente Werkzeuge, die die Effizienz der Staubentfernung erhöhen können Reduzierung des Energieverbrauchs.