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 mehr darum geht, Unikate herzustellen, können all diese Arbeiten mit Hilfe von Maschinen ausgeführt werden, die Zeichnungen und Schnitzereien anfertigen und jederzeit identisch reproduzieren können. Die Rede ist von CNC-Maschinen, d. h. von numerisch gesteuerten Maschinen, wie wir sie kennen, oder von CNC-Routern, um einen internationalen Begriff zu verwenden.

Der Name CNC steht für Computer Numerical Control und bezieht sich auf die Tatsache, dass die 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 perforierte Papierkarten zum Sticken verwendete, oder die 1860 erfundene mechanische Flöte, die eine Papierrolle mit Löchern verwendete. Die Technologie entwickelte sich weiter und 1955 wurden die ersten CNC-Industriemaschinen 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, identisch reproduziert, 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 Hin- und Herbewegung des bearbeitenden Werkzeugs verantwortlich, y für die Links-Rechts-Bewegung und z für die Auf- und Abwärtsbewegung. Neben diesen Standardrichtungen gibt es auch Maschinen mit 4 oder sogar 5 Bewegungsrichtungen. Zusätzlich zu den Richtungen des Werkzeugs gibt es noch die Drehbewegung in einer oder zwei Ebenen. Die Maschinen sind in der Lage, sehr feine Arbeiten auszuführen und können sogar Skulpturen nachbilden.

Die CNC-Maschinen sind sehr vielfältig und umfassen sowohl leistungsstarke, hochproduktive als auch hocheffiziente Modelle, die für die Großindustrie und die Modelle, die perfekt in eine Werkstatt passen. Unabhängig von Größe und Leistung haben sie alle einige Hauptbestandteile:

• Der CNC-Rechner und die Steuerungist im Grunde das Gehirn der Maschine, das die für die Ausführung der Bewegung erforderlichen Befehle an das Werkzeug überträgt. 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 einstellbar und reicht bei Holz von 8000 bis 30.000 Umdrehungen pro Minute. Holzbearbeitungsmaschinen können auch Nichteisenmetalle (Aluminium) bearbeiten. Für Eisenobjekte 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 für das Spannen, die wichtigsten sind die mit Klammern oder Saugern (Vakuum). Moderne Systeme verwenden eine Kombination aus beidem.
• Lineares Führungssystem ist derjenige, der die Oberfräse auf den 3 Bewegungsachsen bewegt. Die Bewegung wird durch den Motor erreicht, der das Bindeglied zwischen den elektronischen und mechanischen Teilen ist.

Je nach Größe, Verarbeitungskapazität und Effizienz lassen sich die CNC-Maschinen in 4 Hauptkategorien einteilen:

• Industriell - sind große und recht teure Maschinen, die für lange Arbeitszeiten und harte Betriebsbedingungen ausgelegt sind. Sie sind so ausgestattet, dass sie vor allem effizient sind, mit hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit, automatischem Werkzeugwechsel, Holzstaubabsaugung und fortschrittlichem Spannsystem. Sie können für verschiedene Arten von Material ausgerüstet werden. In der Holzindustrie können sie für die Herstellung von Möbeln, Türen oder für die Anfertigung spezieller Logos, Designs oder Schilder verwendet werden.

• Mittelklasse (für Werkstätten) - sind kleiner und leichter. Ihre Größe reicht von kleinen CNCs, die auf einem Schreibtisch stehen können, bis zu mittelgroßen 1,5/3 m großen Maschinen. Sie können im Grunde die gleichen Bearbeitungen durchführen wie Industriemaschinen, haben aber weniger Funktionen (kein Absaugsystem, spezielle Sensoren an den Werkzeugen usw.). Es gibt auch Hersteller, die CNCs anbieten,CNC-Bearbeitungszentren der Mittelklasse mit maximaler Ausstattung. Sie sind Maschinen, die für kleine Hersteller geeignet sind von Musikinstrumenten oder Hersteller von Holzschildern und -logos.

• Multiax - sind Maschinen, bei denen bei der Bearbeitung in den 3 kartesischen Achsen zusätzliche Achsen hinzugefügt werden. Es können 4 - Drehbewegungen in einer Ebene oder 5 - Drehbewegungen in 2 Ebenen erfolgen. Sie werden für die Herstellung von Skulpturen, Plaketten oder Trophäen verwendet.
• Hobby - Maschinen, die von Enthusiasten hergestellt werden. Es handelt sich um einzigartige Fahrzeuge, die die Handschrift des Herstellers tragen. Sie werden für die Bedürfnisse eines jeden Besitzers hergestellt und können daher nicht in Kategorien oder Gruppen eingeteilt werden.

Der Einsatz von CNC-Maschinen in der Produktion hat viele Vorteile: Produktionsgeschwindigkeit, Flexibilität, Reproduzierbarkeit, Effizienz, Qualitätssteigerung, geringerer Arbeitsaufwand. Die Nachteile sind nicht zahlreich, aber auch nicht zu vernachlässigen: hohe Investitionen, höhere Wartungskosten, höhere Qualifikationen der Bediener (Programmierer), hohe Produktionskosten für kleine Serien. 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.