Blog

Jak wspomniałem w części pierwszej, początki obróbki skrawaniem sięgały czasów starożytnych. Patrząc na skalę przemysłową obróbka skrawaniem także ma długą historię. Począwszy od prostych pierwszych maszyn napędzanych siłą mięśni, sznurem, lub kołem wodnym,  obróbka skrawaniem ewaluowała i stała się skomputeryzowaną w pełni zautomatyzowaną obróbką sterowaną komputerowo. Schemat jednej z pierwszych tokarek, których podstawowe elementy konstrukcyjne takie jak suport, łoże, korpus do dzisiaj występują przy projektowaniu obrabiarek datuje się na początek XIX wieku (rysunek 1a), natomiast tzw. konwencjonalna obrabiarka, która była na wyposażeniu niemal każdego zakładu produkcyjnego w XX wieku przedstawiona jest na rysunku 1b.

Rys. 1. Porównanie tokarek: a) konstrukcja z XIX wieku, b) konstrukcja z XX wieku

Co prawda obrabiarka konwencjonalna, która wyposażona była w tzw. śrubę pociągową, element który pozwalał w sposób automatyczny (po włączeniu ruchu posuwowego) realizować obróbkę,  wymagała jednak stałego nadzoru, kontroli, i ciągłej obsługi (poza momentami pojedynczych przejść realizowanych przez wspomnianą śrubę pociągową. Bardzo ważne podczas procesu produkcyjnego były kompetencje i doświadczenie operatora obrabiarki. W połowie XX wieku nastąpiła rewolucja, na zlecenie Sił Powietrznych USA (USAF) powstała pierwsza obrabiarka numeryczna typu NC. Widoczną na rysunku 2a. Szafa sterownicza była odseparowana od obrabiarki i była ogromnych rozmiarów. Konstruktorzy John T. Parsons  oraz Frank Stulene wykorzystali maszynę liczącą i taśmę perforowaną do obliczeń, dzięki którym zdołano ustawić narzędzia maszyny idealnie do wytworzenia potrzebnego kształtu łukowych łopat silnika helikoptera, pomimo ogromneto skoku technologicznego  obrabiarkę NC nadal obsługiwał człowiek. Z kolei na rysunku 2b zobrazowano uwczesne obrabiarki CNC stosowane w nowoczesnych zakładach produkcyjnych. Skrót CNC oznaczaja(Computerized Numerical Control), że obrabiarka jest sterowana komputerowo. Cały proces produkcyjny polega na wygenerowaniu kodu (zrozumiałego dla maszyny), wgrywanego do maszyny na typowym nośniku pendrive (w końcu mamy do czynienia z maszyną skomputeryzowaną). Następnie ten kod (G-code) jest zamieniany przez sterownik,  a następnie napędy poszczególnych osi na sekwencję ruchów, które w sposób bardzo precyzyjny odwzorowują kształt przedmiotu, który wcześniej został zaprojektowany w  środowisku CAD formie przestrzennego modelu bryłowego.

Rys. 2. Porównanie obrabiarek sterowanych numerycznie: a) maszyna z połowy XX wieku, b) współczesna obrabiarka CNC

Tego typu obrabiarki posiadają magazyny narzędziowe na kilkanaście, kilkadziesiąt a czasem nawet dwieście narzędzi, ponieważ skomplikowane geometrycznie elementy wymagają zastosowania podczas obróbki wielu narzędzi. Na wyposażeniu obrabiarek CNC bardzo często są sondy laserowe do kontroli długości, zużycia narzędzia, ale także do określenia położenia materiału obrabianego w przestrzeni maszyny.

 Dr inż. Jakub Matuszak
Katedra Podstaw Inżynierii Produkcji
Politechnika Lubelska