Maszyna CNC czy zabawka?
Jak odróżnić prawdziwą maszynę CNC od zabawki? To pytanie zadaje sobie wielu początkujących klientów, nieświadomych różnic pomiędzy produktami na rynku. Plot Electronics, z ponad 20-letnim doświadczeniem w budowie i konstruowaniu maszyn CNC, może pomóc w rozwikłaniu tego dylematu. W ciągu lat działalności nauczyliśmy się, że nie można oszczędzać na wysokiej jakości komponentach, jeśli chcemy zapewnić niezawodność i precyzję naszych urządzeń.
Użyte komponenty: Klucz do trwałości
Początkowo każdy producent może napotkać trudności z wyborem odpowiednich części, ale nasze doświadczenie nauczyło nas, że oszczędzanie na jakości kończy się wyższymi kosztami w przyszłości. Maszyny CNC, które budujemy, są stworzone do produkcji, a nie do zabawy. Na rynku znajdziesz wiele urządzeń, które wyglądają profesjonalnie, ale w rzeczywistości to tylko "zabawki" - tanie, mało wytrzymałe i podatne na awarie.
Pułapki tańszych zamienników
Zazwyczaj maszyny importowane, które imitują profesjonalne urządzenia, mają niską cenę - od 10% do 20% wartości maszyn od uznanych producentów. Zamiast tego, co często się zdarza, wielu sprzedawców podbija ich cenę nawet o 500%, prezentując je jako produkty premium. Dlatego przed zakupem porównaj dokładnie produkt na różnych platformach (np. Aliexpress), zwracając uwagę na kluczowe elementy mechaniczne, jak np. bramy jezdne.
Te niskobudżetowe maszyny zazwyczaj bazują na przestarzałych technologiach, takich jak napędy silnikami krokowymi, które wypadają z przemysłu od dwóch dekad. Jeśli taki sprzęt trafi do produkcji, szybko zauważysz spadek dokładności i, w konsekwencji, obniżenie rentowności.
Przeróbki a realne możliwości
Niektóre firmy próbują ulepszać tańsze maszyny, dostosowując je do bardziej wymagających zadań. Choć początkowo może to wydawać się dobrą opcją, te maszyny mają ograniczoną żywotność i nie nadają się do regeneracji. Po prostu nie są w stanie wytrzymać intensywnego obciążenia produkcyjnego.
Jak odróżnić maszynę CNC od zabawki?
Jednym z testów, który można przeprowadzić, jest symulacja kolizji. W profesjonalnych maszynach CNC, nawet przy pełnej prędkości, kolizja nie powinna trwale uszkodzić mechaniki. W tanich odpowiednikach taka sytuacja może doprowadzić do ich trwałego uszkodzenia.
Zaufanie do marki: Czy zawsze jest uzasadnione?
Wiele firm wybiera maszyny na podstawie renomy producenta, nie zwracając uwagi na aktualne warunki eksploatacyjne czy gwarancyjne. Tymczasem zmiany na rynku mogą wpływać na jakość serwisu czy obsługi posprzedażowej. Dlatego warto dokładnie zbadać warunki gwarancyjne i upewnić się, że w razie problemów serwis nie potrwa tygodniami.
Podsumowanie
Wybierając maszynę CNC, warto znać różnice między użytymi komponentami, co wpływa na jej trwałość i możliwości. Dobrej jakości podzespoły, choć droższe na początku, mogą przynieść znaczne oszczędności w dłuższej perspektywie, minimalizując ryzyko przestojów i kosztownych napraw.
Jak wybrać odpowiednią maszynę CNC dla swojej firmy ?
Ustal z jakich części jest zbudowana
- Serwonapędy
Serwonapędy cyfrowe - jest ich wiele klas i tak zwanych pseudo rozwiązań typu silnik krokowy z encoderem (ezi-servo) - to podstawowa różnica. W maszynach Profesjonalnych zazwyczaj są to serwonapędy AC , które umożliwiają przejęcie wielokrotności (3-10) przeciążeń podczas pracy i w jeździe jałowej. Serwo napędy AC są bardzo drogie i właściwie stanowią około 40 % wartości maszyny. Efektywność jest wielokrotnością pracy maszyny wykonanych na napędach krokowych czy ezi-servo - sama praca w 3D trwa 10-20 krotnie szybciej a efekty są zauważalne pod względem jakości gołym okiem. W seriach super profesjonalnych w produkowanych maszynach serwonapędy mają 800% możliwości przeciążeniowej co w wypadku tańszych maszyn jest na poziomie 300% co jest 2,6 - krotnie wyższym wskaźnikiem dającym większe akceleracje i szybkości wykonania detali w porównaniu z tańszych rozwiązań, oraz 8-20 krotnie większa niż w przypadku maszyn na silnikach krokowych o stałym momencie, zaliczanych do maszyn Zabawek. Nie bez znaczenia są również szybkości reakcji na odkształcenie czy stosowane filtry oraz algorytmy sterujące pracą napędu , takie jak filtry harmonicznych czy filtry wahadłowe. Stosowanie zaawansowanych możliwości pod względem działania szybkości ma zasadnicze znaczenie. Nowoczesne serwonapędy mają bilans pomiędzy algorytmem a bezpośrednią reakcją napędu na odkształcenie. Pozbycie się algorytmów i uproszczenie reakcji blokowych zwiększa szybkość ale nie zwiększy precyzji, jak również nie pozwala na prawidłową pracę przy zmianach w charakterze pracy. Konstrukcje maszyn posiadają wewnętrzne naprężenia które mogą powodować odkształcenia wibracyjne, które są tłumione poprzez sposobność zawartą w algorytmach przeciwstawiających się prawom fizyki i potrafiących zatrzymać rozpędzoną masę bez przeregulowań i widocznych wibracjach na wykonywanym detalu. Nie jest więc prawdą, że najszybszy odczyt i reakcja układu sterowania na odkształcenie to najlepszy wybór. Nie uwzględnia on parametru jakości tej zmiany. Jest szybka reakcja, ale czy prawidłowa ?
Stosowane są również napędy liniowe, które są mocno reklamowane jako napędy bezpośrednie, Napędy odbiegają możliwościami pracy około 2 – 3 krotnie będąc szybsze od maszyn Przemysłowych, ale mają też swoje wady. Parametrem istotnym jest gęstość energetyczna która bezpośrednio wynika z użytych podzespołów do budowy w tym magnesów wykonywanych z ziem rzadkich. Technologia ta jest już znana od wielu lat ale dopiero jest wdrażana w maszynach cnc frezujących. Wcześniej znalazła zastosowanie w maszynach typu lasery lub wypalarki plazmowe. Stosowane komponenty do ich produkcji mają wpływ na moc danego silnika i jego rozmiar i wagę co jest istotne podczas szybkich posuwów. W pracach frezarskich poziom możliwości jest zadawalający jedynie w maszynach o małych obszarach pracy ze względu na duże przekroje uzwojenia i duże prądy przepływające przez nie dające moc na małych dystansach.
W maszynach frezujących wielkogabarytowych zastosowanie napędów liniowych nie ma jeszcze wystarczającego poziomu mocy wystarczającego do utrzymania pozycji przy frezowaniu.
- Ramy maszyn
By można zastosować technologicznie serwo-napędy w maszynie potrzebna jest obróbka ram z dużymi dokładnościami, które są obrabiane z dokładnością do +/-0.01 mm i takie są również dobrane klasami elementy prowadzenia liniowego wózki jezdne w klasie H i P w maszynach nieprofesjonalnych poziom wykonania lub odkształceń w trakcie pracy jest dużo większy i sięga nawet 1,2 mm. Dla branży meblarskiej są to wartości akceptowalne, ale stanowią problem żywotności takiej konstrukcji. Podawana zmianom traci właściwości odpornościowe na odkształcenia i ulega wygięciu zmieniając po czasie geometrią lub lub nie utrzymuje na obrabianym elemencie, pogarszając swoje właściwości z czasem pracy maszyny cnc. Obrobione ramy mogą być w gorszej tolerancji a jeśli rama ma większe odchyłki stosuje się prowadzenie liniowe w pogorszonej klasie - przeznaczone do drzwi przesuwnych itp. Klasa wózków to 0,3 mm, ale zazwyczaj jest ich 4 i błędy się sumują - to pozwala na pracę maszyn bo luzy są na tyle duże, że pokrywają się z błędami mechaniki. Błędy są dopiero widoczne, kiedy obciążenie skrawania jest większe niż masa korpusu prowadzącego - wtedy dopiero wiadomo co jest warte urządzenie. Plot Electronics dopracował proces obróbki i wykonuje urządzenia w bardzo wysokiej klasie dokładności standardowo 0,01 mm na 4 metrach. Możliwe są większe dokładności ale czas wykonania ma tu znaczenie w ekonomii. Również klasa używanych podzespołów jest dobrana pod dokładność obróbczą. Konstrukcja maszyny ma duży wpływ na jakość wykonywanych detali możliwości posługiwania się dużymi narzędziami czy żywotność narzędzi i całej maszyny. Konstrukcje spawane po spawaniu są poddawane działaniu sił wewnętrznych niekorzystnie wpływających na stabilność i jakość działania maszyny CNC dlatego stosuje się wiele rozwiązań poprawiających właściwości. Proces ten jest objęty tajemnicą firmy i patentem ale w wielu przypadkach stosuje się odprężanie temperaturowe, chemiczne, czy wibracyjne. Jeśli nie posiadasz wydruku z wyżarzenia to twoja konstrukcja nie była w piecu łatwo też to można sprawdzić zaglądając do środka profila wyżarzony posiada nalot i czerwoną poświatę powstałą po procesie odprężenia. Wibracyjne metody nie mają widocznych oznak ale z łatwością można posłuchać konstrukcji, metody chemiczne przynoszą podobne efekty jak wyżarzanie, istnieje też metoda postarzania gdzie taka konstrukcja jest poddawana codzienności i odpoczywa.
- Wrzeciona
Wielu dostawców wrzecion jest spotykana na rynku maszyn CNC i trudno wprost ocenić które z nich mają jakąś klasę a które są przeznaczone do zabawy. W zależności od potrzeb wrzeciona są dobierane według charakterystyce pracy dostarczanej wraz z wrzecionem co gwarantuje stabilną pracę po odpowiednim sparametryzowaniu przez sterownik zwany falownikiem. Plot Electronics stosuje wrzeciona z firmy HSD, Hiteco , i inne której produkty cechują się wyjątkową jakością i żywotnością. Na rynku maszyn CNC Można spotkać odpowiedniki HSP oraz wrzeciona z chłodzeniem wodnym stosowane w klasie amatorskiej, nazwane potocznie Mokre chińczyki – tak są określane wrzeciona pochodzące z Chin ich moc w tabelach porównawczych niema nic wspólnego z rzeczywistością - jest to moc pobierana a nie skuteczna na wale. Porównanie mocy nie ma więc większego sensu bo niema gwarancji stabilności.
Zaletą stosowanych wrzecion profesjonalnych jest ich nie liniowa charakterystyka pracy które szczyt mocy przypada na średnią wartość maksymalnej prędkości obrotowej co daje możliwość pracy w większy zakresie prędkości znamionowych. Plot Electronics wykorzystuje tą zaletę umożliwiając pracę w niskich prędkościach skrawania w rezultacie umożliwiając użytkownikowi pracę z parametrami przewidzianymi do procesu skrawania materiałów stalowych 800-3000 obr/min przy wrzecionie z maksymalną prędkością 24000 obr/min co umożliwia użytkownikowi pracę z wieloma różnymi gatunkami materiałów z przewagą nad innymi rozwiązaniami.
Nie bez znaczenia jest też samo sterowanie wrzecionem które jest realizowane poprzez Automatykę i urządzenie zwane falownikiem, który cechuje się pracą inwerterów pompując w silnik energię równą do energii poboru. Ta oszczędność utrzymuje silnik w warunkach optymalnych znamionowych do obciążenia. Wrzeciono takie jest więc maksymalnie wykorzystane a energia niespożytkowana nie występuje i nie jest zamieniana w ciepło. To oszczędza energię i daje olbrzymie możliwości precyzyjnego sterowania obrotów wrzeciona momentu ale również umożliwia kontrolowanie ruchu skrawającego. Częstotliwości wrzecion wahają się od 200 do 1000 Khz co uniemożliwia do 300 Hz stosowanie algorytmów pracy wektorowej której efektywność jest na poziomie 1.4 większa od sterowania skalarnego w dla częstotliwości wyższych używa się pracy z algorytmami zastrzeżonymi, których programowanie może wykonać jedynie serwis producenta.
- Napęd
Napęd jest realizowany za pomocą przekładni planetarnych i listwach helikalnych, również w osi Z co jest unikatowym rozwiązaniem w śród konkurencji. To rozwiązanie chroni przed kolizjami - ewentualnymi błędami programów - nieuwagą itp. W maszynach Plot Electronics podczas takich zdarzeń nic złego się nie stanie - maszyna się wyłączy. Urządzenie jest zabezpieczone przed błędami operatorów. Po wyłączeniu ponownym włączeniu i wykonaniu jazdy referencyjnej urządzenie powraca w całość do pierwotnych ustawień. Maszyny są zaprojektowane na takie ewentualność dzięki wieloletniemu doświadczeniu. Stosowanie napędu heliakalnego w mechanice osi Z wiąże się z zastosowaniem elementów przełożenia planetarnego oraz drogich silników z wbudowanymi hamulcami. Rozwiązanie stosowane przez Plot Electronics jest droższe ale niezawodne i trwałe.
W konkurencyjnych maszynach stosowane są rozwiązania na śrubach kulowych których ewentualne kolizje powodują uszkodzenia napędu zazwyczaj sprzęgieł i elementów mechaniki, by zrównoważyć ciężar stosowane są siłowniki wspomagające pracę osi Z co w kwestii bezpieczeństwa i skomplikowania układu jest rozwiązaniem przestarzałym i zawodnym.
Układ napędów Y pracuje niezależnie co umożliwia działanie systemy korekcji kąta prostego - obciążenia podczas pracy dla skrajnych wymiarów są różne dla obydwu napędów - odpowiednie algorytmy dbają o synchronizację a system kąta ustawia maszynę zawsze precyzyjnie podczas referencji.
Istotne są parametry i klasy dokładności w jakich są wyprodukowane i zamontowane elementy i na pierwszy rzut oka nie jest to łatwo dostrzegalne.
W listwach zębatych stosowane klasy zaczynają się od T6 dla wielu producentów nie jest to istotne i stosują tańsze zamienniki, których efekty jakościowe są odczuwalne na detalu ale również pod względem trwałości mają znaczenie. Przy niskiej jakości widoczne są oznaki zużycia w postaci starcia na krawędziach listew helikalnych co powoduje odkształcenie skali i maszyna nie zachowuje parametrów.
- Prowadnice
Mechanika budowy maszyn cnc jest autorskim rozwiązaniem i odznacza się przewagą nad konkurencyjnymi rozwiązaniami. Prowadnice napędów X są montowane od góry i dołu belki co umożliwia przeniesienie większych sił ze względu na większy rozstaw niż w konkurencyjnych rozwiązaniach, to powoduje, że belki jezdne w maszynach mają mniejsze przekroje niż w konkurencyjnych rozwiązaniach, jednak rozstaw osi jest większy co umożliwia przeniesienie większych sił skrawających, dodatkowo prowadnice nie potrzebują osłon harmonijkowych ponieważ nie występuje obawa na zapylenie prowadnicy ponieważ z góry i z dołu wióry i zapylenie jest łatwo czyszczone przez zgarniacze wózków kulowych. W konkurencyjnych rozwiązaniach prowadnice są przykręcane na boku belki co powoduje mniejszy ich rozstaw i konieczność stosowania większych przekrojów belek jezdnych dodatkowo osłon harmonijkowych, które w powodują utrudnienia w dotarciu do prowadnic w kwestiach przeglądów operatorskich i czyszczenia, które jest wymagane. Montowanie prowadnic napędu Y na konstrukcji maszyny jest również błędem, ale stosowane jest przez wielu producentów maszyn unikających wpływu błędów obróbki konstrukcji na błędy maszyny. Obróbka płaszczyzn na bokach profili jest pozorna i ma na celu zgrubną obróbkę tak by można było jedynie osadzić tory. Rozszerzalność stali w takich konstrukcjach daje o sobie znać i powoduje napieranie na boczne ścianki profili z których zbudowana jest maszyna to powoduje zmiany wklęsłość lub wypukłość profila do którego przyczepione są prowadnice które w konsekwencji napierają na wózki a te rozszerzają rozstaw pomiędzy podporami belki. W takich przypadkach 4 rzędowe wózki jezdne opierają cały ciężar belki tylko na 2 rzędach ograniczając swoją żywotność wózka jezdnego i następuje stosunkowo szybsze zużycie wózków jezdnych. Dodatkowym problemem wynikającym z takiej budowy jest fakt osiadania urobku i kurzu na progu łożyska co wymusza stosowanie osłon. Jednym z ważnych aspektów jest fakt trzymania się prowadnic w miejscach baz w przeciwnym wypadku prowadnice nie wytrzymają naporu ciężaru i opadną na śrubunku aż do jego zablokowania o boczną krawędź śruby. Budowa kinematyki nie jest błędem ale należy pamiętać o regularnych przeglądach oraz prawie codziennym smarowaniu.
W konstrukcjach z torami montowanymi od dołu nie występują wady mechaniki i tory nie są obciążone oraz są chronione przed dostaniem się kurzu czy wiórów w sposób naturalny. W takich konstrukcjach łatwiej dbać o czystość a żywotność wózków przy częstym smarowaniu wystarcza na ponad 10 lat.
- Szerkezeti keresztlengőkaros rendszer
Luzy w maszynach CNC pojawiają się po około 2 latach pracy i należy je kasować poprzez dociśnięcie specjalnymi śrubami dopychającymi koła zębate do listew zębatych.
W oferowanych przez Plot Electronics maszynach zastosowano autorskie rozwiązanie które automatycznie dociska napęd uniemożliwiając powstanie luzów nawrotnych co daje charakterystykę pracy idealną na lata chroniąc jednocześnie całą mechanikę precyzyjną maszyny przed błędami operatorskimi lub przypadkami kolizji.
Oprócz funkcji regulacyjnej autorskie rozwiązanie pochłania większość wibracji i drgań mechaniki podczas pracy w procesie skrawania co wydłuż żywotność całej mechaniki kilkukrotnie oraz nadaje możliwości pracy z narzędziami nie wyważony lub specjalnymi.
- Układ mocowań metodą próżni
Mocowanie próżnią przechodzi do standardów i jest popularnym rozwiązaniem mocowań dla płyt i elementów o sporej powierzchni. Z mocowaniem elementami mniejszych są problemy, którym Plot Elektronics stawił czoło stosując autorskie rozwiązanie i opracowując metody mocowań w postaci antyform próżniowych. Dodatkowo stosowane pompy próżniowe są opracowane na potrzeby Plot Electronics i odznaczają się większą wydajnością i mniejszym zużyciem energii w oparciu o wykorzystanie sterowania obrotami pompy przez falowniki i programując w algorytmach sinus-vector. To rozwiązanie steruje pracą silnika posługując się miarą wektorową a nie skalarną co w efekcie daje wydajność większą od nominalnej o wartość 1,4 która wynika z pracy wektorowej silnika. Dodatkowo stosowany model pomp jest w układzie pracy 60hz co zwiększa poprzez sterowanie wydajność pompy o około 20% Zastosowanie sterowania silnikami pomp próżniowych w urządzeniach cnc w konkurencyjnych firmach nie występuje.
- Technologia HM+
W przypadku firmy Plot Electronics brama maszyn oraz belki jezdne są wzmacniane na skroś przenikającymi się prętami (użebrowanie). Jest to bardzo pracochłonna czynność ale zwiększa się wówczas według naszych badań (oraz zewnętrznych) sztywność całego układu o około 7-8 krotność w porównaniu z maszynami wykonanymi na zwykłych profilach. W maszynach nowych dodatkowo układ jest zalewany mieszanką HM+(autorskie rozwiązanie) co zwiększa sztywność o około 12,5 krotnie. W niektórych maszynach CNC stosowane są również zbrojenia za pomocą przedziałów oraz zalewanie polimero betonem, ale w tym wypadku po około 10 latach następuje lawinowa korozja oraz utrata masy co prowadzi do zluzowania się mieszanki wypełniającej i stworzenie wokół niej pustej przestrzeni . tracone są więc właściwości a dodatkowo wcześniej duża sztywność jest pogarszane przez ciężar własny luźnej masy polimero betonu.
Kierując się 20 letnim doświadczeniem i wieloma różnymi przypadkami w tysięcznej produkcji Maszyn CNC z całą pewnością polecam zakupy obrabiarek profesjonalnych z serii Sentinel N. Wszystkim posiadaczom tych maszyn cnc udało się osiągnąć sukces. Zapraszamy do kontaktu.