Jak si vybrat CNC frézku

Při výběru CNC portálové frézky je nutné si klást několik otázek a zvolit správný stroj. Pojďme se podívat na to, co jsou pro nás důležité parametry výběru. Tento návod - průvodce je orientován na začátečníka a neobsahuje celou a podrobnou problematiku práce s CNC stroji. Je orientován a poplatný zejména na výroby firmy CauCau. Problematika práce s CNC stroji je mnohem rozsáhlejší a i názory na používání strojů se mohou mezi odborníky lišit. Cílem je však pomoci začátečníkovi s výběrem a vybavením CNC stroje - v tomto případě portálové frézky.  

Hobby nebo profesionál?

V prvé řadě bychom se asi měli zaobírat tím, zda stroj budeme používat jako hobby koníček nebo pro profesionální potřeby. V případě hobby uživatelů, zpravidla nebude potřeba minimalizace času výroby a stroj pravděpodobně nebude zatěžován denně. Pro tyto účely slouží stroje z řady KOMPAS Hxxxx jako například jeden z nejprodávanějších strojů na našem trhu KOMPAS H1000HF

Pro začátečníky s minimálními nároky na výrobu s omezeným rozpočtem, CNC učení a lehkou tvorbu je určen stroj řady KOMPAS H400BASIC, který je osazen komutátorovým stejnosměrným vřetenem a řízen základní elektronikou H5. Standardní stroje pak jsou vybaveny asynchronními motory, které poskytují vyšší a stabilnější výkon a odolnou a spolehlivou elektronikou Profi4.

V případě, že máte dílnu a stroj používáte pro obživu, měli by jste si vybírat stroje z řady F... jako například KOMPAS F600 vhodný pro nástrojařské dílny nebo KOMPAS F3000, vhodný do truhlářských dílen. Stroje řady F zvládají i náročnější práci v neželezných kovech, uspokojují nároky na rychlost zpracování a mají robustní a stabilní konstrukci. Taktéž jsou určeny pro dílny s trvalým provozem.

Kvalitu stroje ovlivňuje zejména tuhost konstrukce. Tu zajišťuje robustnost rámu (množství použité hmoty a konstrukční provedení spojů rámu). Rozhodně bude vždy železná nebo litinová těžká svařovaná konstrukce tužší než šroubovaná lehká. Spodní provázání portálu přinese zvýšení tuhosti a šířka rozepření ložisek vedení portálu zajistí tuhost osy Z. Rozepřením ložisek vedení také dokážeme výrazně eliminovat vůle v trapézovém nebo kuličkovém vedení. Vysoká výška portálu pak přináší snížení tuhosti stroje, které se projevuje zvýšením vibrací a nepřesností.

Kulička trapéz nebo hřeben?

Přenos rotačního pohybu krokového motoru na lineární posun soustrojí v osách X, Y a Z zajišťují různé typy vedení. Základním vedením je tzv. trapézový šroub jako např. u stroje KOMPAS H2000HF  Rychlejší a přesnější pohyb a vyšší tuhost konstrukce umožňuje tzv. vedení kuličkovým šroubem, jako např. u stroje KOMPAS H1000GS a u všech strojů řady F, nebo jako např. oblíbený kompaktní stroj KOMPAS F1100.

Někteří výrobci používají hřebenové vedení. To umožňuje vyšší rychlosti posunu portálu, avšak hřebeny, které se u cenově konkurenčních strojů používají nedosahují takových přenosových sil a přesnosti jako kuličková a trapézová vedení u našich strojů. Můžete to osobně porovnat například tak, že se pokusíte vlastní silou zastavit pojezd portálu. U kuličky a trapézy se Vám to pravděpodobně nepovede. Levnější stroje se standardními hřebeny dosahují opakované polohovací přesnosti zpravidla v řádech desetin milimetru. Stroje poháněné kuličkovým nebo trapézovým vedením dosahují přesnosti v řádech setin milimetru i při rychlostech posunu 5000 mm/min. Hřebenová vedení osazujeme u naších strojů, na rozdíl od konkurence, pouze u plazmových routerů, kde jsou nižší nároky na pohybovou přesnost stroje.

Špičkové průmyslové stroje řady INDUSTRY jako například INDUSTRY F1530 jsou osazeny vysocepřesnými šikmými hřebeny s parabolickými zuby a předepjatými pastorky, u který je dosahováno rychlostí pohybu až 60.000 mm/min v případě servopohonů a přesto dosahují polohovací přesnosti v řádech setin milimetru s vysokovýkonnými přenosy síly. Tato řada strojů je určena zejména do náročných průmyslových provozů, kde je důraz kladen na trvalé zatížení, vysoký výkon, stabilitu a minimální údržbu. Tyto stroje jsou zpravidla vybavovány i vakuovým stolem, t-drážkovou podporou a automatickou výměnou nástrojů. Zástupce této špičkové řady je např. stroj INDUSTRY F1530ATC

Koncové dorazy a snímače koncové polohy

Naše stroje jsou všechny standardně vybaveny snímači koncové polohy. Ty při správném používání usnadňují práci se zahájením práce (automatické referování) a  zabezpečí nenabourání v koncových polohách obrobitelné plochy.

Prokluzové pružné spojky

Tvrdé propojení hnacího pohonu s hřídelí lineárního vedení je technicky nevhodné z dlouhodobého hlediska a také z toho důvodu, že se výrazněji přenášení vibrace  do stroje a mohlo by docházet k deformacím rámu při "havárii" vřetene. Proto je vhodné zajistit spojení mezi motorem a hřídelí pružně a ochránit havárii prostřednictvím prokluzového spojení. Naše stroje jsou všechny vybaveny prokluzovými pružnými spojkami.

Voda nebo vzduch?

Výrobci CNC strojů nabízí často vodou chlazená vřetena a uvádějí jejich výhody jako vyšší výkon, nižší hlučnost, vyšší výkon v nižších otáčkách a pod. Dnešní vzduchem chlazená vřetena do 3kW výkonu jsou již velmi kvalitní a eliminují všechny dřívější výhody vodou chlazených vřeten při jednodušší konstrukci a obsluze. Proto tato vřetena u strojů řady a H a F standardně nenabízíme a dodáváme je pouze na přání. Odpadá tak obhospodářovávání dostatku vodního zdroje, instalace nádrže a hadiček, spínačů a čerpadel a snižuje se tak i poruchovost nebo chybovost obsluhy. U vřeten vyšších výkonů jako jsou 5kW a 9kW vřetena používaná zejména v řadě INDUSTRY, pak vodní chlazení vřeten má své opodstatnění. Zde již vzduchové chlazení neposkytuje dostatečný výkon.

Kolik kilowatt je dost?

Stroje označené BASIC jsou osazovány komutátorovými stejnosměrnými vřeteny používanými v klasických truhlářských horních frézkách o výkonu 710W. V případě náročnějšího dřevařského provozu, je možné s úspěchem tato vřetena využívat, avšak je k nim zapotřebí přistoupit jako ke spotřebnímu materiálu. Za čas se mohou vyskytnou vyšší vůle v ložiscích vřetene a tím i házivost a stabilita otáček při zatížení není tak vysoká.

Při nižších nárocích na výkon, velmi tichý provoz poskytne vřeteno 500W. Pokud to s CNC frézováním myslíte vážně, pak by jste měli volit asynchronní vřeteno, které se dodává ve výkonové řadě 800W, 1500W a 2200W. Při požadavku na převážné opracování kovů, je pak možné volit i vřeteno 3000W. Pro průmyslové provozy je pak zásadně nutné volit vřetena průmyslová. Dodáváme motory od formy TECNOMOTOR, která mají radioaxiální uložení hřídele s keramickými ložisky.

Jako u každého motoru, je vhodné zvážit, zda drobná výkonová rezerva neospravedlňuje malý příplatek za vyšší výkon. Získáte pak výkonovou jistotu a vyšší trvanlivost vřetene.

Čtvrtá - rotační osa

Pro obrábění rotačních součástí, vícestranných obrobků, lze s výhodou využívat doplňku 4. rotační osa. Bez ní by jste museli dokázat zajistit přesné polohování výrobku, který obrábíte z dalších stran. 4. doplňková osa se zpravidla upíná ke stolu frézky šrouby a její přídržní koník může být upnut např. v T-drážkové liště a zajistit přesný souosý posun přidržovaného předmětu. Nezřídka připravujeme pro zákazníky i vícečetné osazení 4. osy . Zvyšuje se tím automatizace výroby. Spolu s případnými pomocnými pneumatickými upínači, lze pak výrobu plně automatizovat.

Odsávání

V průběhu výroby, zejména té dřevařské, budete potřebovat zajistit odsávání pilin. Jak z ovzduší tak případně i z plochy. Pokud Vám bude stačit odsávání z ovzduší, pak si vystačíte s malým nástavcem na vřeteno v podobě 3D tisknuté plastové obruby. Do tohoto nástavce snadno zasunete dílenský nebo domácí vysavač. V případě vyšších nároků, je pak možné zvolit dvoudílný nástavec pro klasické truhlářské odsávací turbínové vaky. Odsavače s pružnou 100mm hadicí se dodávají ve třech výkonových velikostech. K jedinému stroji je vhodný například odsavač CauCau 2HP poskytující dostatečný výkon.

Chlazení

Při obrábění nastává někdy potřeba zlepšit řezné podmínky a chladit nástroj nebo i obrobek. Jako základní řešení může postačit směsný flexibilní nástavec s tryskou. Ten umožňuje chladit dodatečným vzduchem z dílenského kompresoru, nebo i po zasunutí připojené hadičky do nádoby s chladivem, vytvářet emulzi směsi chladiva a vzduchu. V tomto případě budete potřebovat vyřešit odvod kapaliny z povrchu upínací základny stroje a případně zajistit oběh chladiva. Při tomto požadavku jsme Vám schopni nabídnout kompletní průmyslové řešení včetně filtrace.

Automatická výměna nástrojů

Při časově náročnějších aplikacích a častých výměnách nástrojů, leckdo zatouží po automatizaci této činnosti. Automatická výměna nástrojů je doplňkem CNC strojů zvyšující automatizaci práce a snižující nároky na obsluhu a vzniku chyb. Jde o poměrně nákladný doplněk stroje. Ke strojům dodáváme 5ti nebo 8mi nástrojovou lineární výměnu nástrojů (nástroje jsou uloženy v řadách) viz např stroj INDUSTRY F1530ATC8 nebo rychlejší karuselovou výměnu nástrojů pro 8 nebo 12 i více nástrojů. Počet nástrojů lze volit. Při pneumatické výměně nástrojů v procesu výměny je samozřejmě vždy zajištěna i automatická reference nuly osy Z.

Jako levnější alternativu výměny nástrojů, lze zvolit variantu se dvěma nebo třemi paralelními vřeteny osazenými na ose Z i s možností automatického referování osy Z při výměně. Zástupcem takovéto varianty stroje je např stroj INDUSTRY F1530TRIPLEHEAD  U této varianty je nutné počítat vždy se zmenšením rozsahu obrobitelné plochy v ose X o cca 16cm pro každé další vřeteno a případně zvolit zakázkovou úpravu obráběcí plochy.

Karuselová výměna nástrojů je možná pouze u strojů řady INDUSTRY ve spojitosti s řízením SYNTEC a servomotorovými pohony.

Oscilační nůž

Pro ty, kteří se chtějí orientovat na vyřezávání gumových, pěnových a podobných materiálů, je vhodné osazení stroje tzv. oscilačním nožem. Oscilační hlavu je možno osadit ke strojům řady KOMPAS F a INDUSTRY.

Vlečený-tahací-nůž

Pro vyřezávání z lepenky, gumy, látek, papíru, tenkých plastů a fólií, je možné vložit do nerotujícího vřetene doplněk tzv. vlečný nůž. Je třeba však zvládnou tvorbu a užití speciálních drah nástroje k zajištění správného smyčkového otočení špičky nástroje v řezaných rozích.

Způsoby upínání

Upínání obrobků a přídržné systémy představují vědu samu o sobě. Jinak budeme upínat desky a jinak drobnější a vyšší obrobky, Jinak budeme upínat v případě, že budeme upínat jediný prototyp výrobku a jinak, pokud budeme vyrábět celou sérii výrobků. S výhodou lze používat systém zarážecích lišt a kolíků na přesně umístěných místech pracovní desky se známou vzdáleností od "strojní nuly". 

Jako nejčastější upínání deskového materiálu se používá oboustranné lepicí pásky, truhlářských svěrek, přídržných závrtných upínek nebo uchycovacích pružených kolíků. Dřevité desky se nejčastěji upínají přímo přivrtáním vruty do základové desky. 

Při prořezávání je nutné vždy mít materiál oddělený od základové desky pomocí podložek nebo lépe vložením tenčí MDF nebo překližkové desky. Podkladový materiál by neměl být tvrdší než prořezávaný obrobek, aby nedocházelo ke zničení nebo zbytečnému otupení nástroje, který má nastaveny řezné podmínky pro obráběný materiál.

Drobnější obrobky lze uchytávat do svěráčků a svěráků a polohovacích svěráků. V tomto případě je vhodné užít T-drážkového hliníkového stolu  K uchytávání pak slouží upínací sada.

Vakuový stůl

Výrazně ulehčujícím způsobem uchytávání desek je vakuový stůl. Vakuová vývěva pomocí vzduchového rozvodu s ventily pro směrování tlaku do konkrétních oblastí stolu a s příhradovým systémem, zajišťujícím směrování vzduchu pouze pod upínaný materiál. Vysoký podtlak vyvinutý výkonnou vývěvou přitiskne materiál pevně k desce vakuového stolu. S výhodou lze používat i MDF tenké prodyšné desky, která zároveň zajistí filtraci piliny tak, aby se nedostaly do systému vzduchového vedení.

Při používání vývěvy je třeba si uvědomit, že je zapotřebí, aby při prořezávání materiálu nedocházelo k tak velikému úbytku sací podtlakové síly, že již nebude dostatečná k přidržování obráběného materiálu. V tom případě se pak používá například fóliové zakrývání již odřezané oblasti materiálu nebo výroby pomocných šablon např. z MDF materiálu nebo překližky.

PC - SW  - controller a interpreter Gkódu - MACH3, CNC USB nebo RICH Auto příp. SYNTEC

Pro řízení stroje v případě H5 nebo Profi4 řadiče, potřebujete počítač PC s paralelním portem, protože interpreter CNC řídícího Gkódu pro tyto controlery je realizován prostřednictví SW MACH3 pro PC. Tuto konfiguraci strojů podporujeme. To však nebrání zkušeným uživatelům instalaci a používání řadičů typu CNCusb od firmy Planet nebo MACH4. Pro tyto konfigurace však poskytujeme pouze omezenou podporu.

Počítače s rozhraním pouze USB, např. notebooky nebo PC s Windows10 je možné dovybavit převodníkem na LPT port UC100.

Pro základní řízení stroje dodáváme výhodně již od nás instalovaný a nakonfigurovaný pro Váš stroj značkový repasovaný počítač s Windows7 s dvouletou zárukou. Pokud by jste chtěli zpracovávat na tomto počítači náročnější CAD grafické úlohy, pak můžete od nás objednat i výkonnější nový počítač případně použít jakýkoli PC počítač od Vašeho lokálního dodavatele IT techniky.

Jako vyspělejší alternativu nabízíme řízení RichAUTO control pod označením PROFI6. Tento controler je samostaným zařízením s vlastní pamětí a integrovaným výkonným CNC procesorem. Jednou z výhod je, že to není Windows PC a s tím spojenými neduhy virové nakazitelnosti a potřebou údržby operačního systému a zálohování atd. Další výhodou je schopnost navázání práce po výpadku elektřiny.

Průmyslové CNC stroje řady INDUSTRY je pak možné vybavit vyspělým CNC specializovaným řídícím počítačem SYNTEC, který zajišťuje řízení ve více osách, podporu oscilačního nože, řízení servomotory se zpětnou vazbou (automatická korekce ztráty kroku) a další.

Remote controllery

Při práci se stroje se  zpravidla používá ovládání z klávesnice a myši. Výhodné je používat i bezdrátové provedení avšak pozor na rušení komunikace. Zejména vysokofrekvenční měniče stejnosměrného napětí na střídavé pro napájení vřeten jsou schopny vydávat poměrně silné Vf rušivé pole. Osvědčily se nám WiFi klávesnice od Microsoftu.

Možná si můžete oblíbit pohodlné ovládání stroje s dálkovým ovladačem připojeným na USB rozhraní počítače simulujícím klávesnici nebo vyspělejší bezdrátovou variantou s pohodlným encodérem (rotačním kolečkem), kterým se stroj polohuje opravdu velmi snadno.

CAD/CAM software

CNC řídící Gkód pro interpreter řídící jednotky stroje můžete vytvořit např, ručně v textovém souboru. To však vyžaduje velkou zkušenost a znalost tohoto programového kódu. V dnešní době tuto činnost usnadňuje CAD/CAM software. Naše firma podporuje CAM software od firmy VECTRIC, na který pořádáme základní i pokročilá školení uživatelů.

V CAD disajnérském software se zpracovává prvotní 2D (používáme standardně CUT2D, COREL DRAW, AUTOCAD, INVERTOR, ILUSTRATOR,... vektorové) nebo 3D návrhy (CUT3D, VCARVE, ASPIRE, GOOGLE SKETCH, SOLID WORKS, 3D MAX, Fusion360,....) software. Následně z konstrukčního výkresu je třeba vytvořit tzv. frézovací dráhy, kde je specifikováno v základu nejen vektor obrábění, ale i použitý tvar a průměr nástroje, způsob obrábění (profilování, zahlubování, vyvrtávání, gravírování, V-carving, 3d  slicing, mozaic, lithopane, atd...), dále rychlost posunu, hloubka třísky - jednoho záběru, způsob zanořování do materiálu, směr pohybu , atd. atd. Na základě stanovení těchto parametrů pro každý vektor CAD výkresu, je pak závěrem pomocí CAM části software vytvořen příslušný g-kód, který je uživatelem přenesen a nahrán do interpreteru (MACH3,..).

Co dál

Můžete si váš stroj vybrat a nakonfigurovat sami na našem eShopu www.CauCau.cz. Vhodnější je ale využít zdarma prodejních konzultací pro vážné zájemce o koupi našeho stroje. Ty realizuje pravidelně v našich shohwroomech v Praze, Plzni a Bratislavě a můžete se na ně registrovat prostřednictvím emailu. Termíny jsou uvedeny v kalendáři zveřejněném na našich stránkách www.caucau.cz v online kalendáři zde.