Aksene i koordinatsystemet
Det varierer hvor mange akser en fres, dreiebenk, skjæremaskin eller 3D-printer kan forholde seg til ved bevegelse. Dess mer avansert maskin, dess flere akser kan den bevege seg rundt.
Koordinatsystemet for en vanlig treaksemaskin er bygd opp rundt aksene X, Y og Z. Selve plasseringa av aksene kan være ulik i horisontale maskiner (dreiing) og vertikale maskiner (fresing og skjæring), men utgangspunktet for koordinatsystemet er Z-aksen, og den er spindelens eller kjoksens rotasjonsakse. På skjære- eller 3D-maskiner er Z-aksen den aksen som går vertikalt rett opp fra arbeidsstykket eller printeplata.
Koordinatsystemet i en fres
Fresens Z-akse er den aksen spindelen eller verktøyet roterer rundt. Den går fra arbeidsbordet og opp gjennom spindelen.
Aksene X og Y angir planet som ligger på fresebordet, sideveis og inn/ut.
Dersom du står rett foran fresemaskinen, er retningene for de enkelte aksene som følger:
Hvis du beveger arbeidsbordet eller verktøyet opp eller ned, beveger du fresen langs Z-aksen.
Hvis du beveger arbeidsbordet til høyre eller venstre, er bevegelsen langs X-aksen.
Hvis du beveger arbeidsbordet inn- eller utover, er bevegelsen langs Y-aksen.
Du kan bevege deg på skrå i to eller tre akser samtidig.
Huskeregel for fres
Stå foran fresen og gjør slik:
Legg oversida av handflata på arbeidsbordet. Strekk langfingeren opp i lufta, la pekefingeren peke bakover og tommelen mot høyre. Da angir fingrene aksene X, Y og Z.
Fingrene peker da i aksenes pluss-retning.
Koordinatsystemet i en dreiebenk
Koordinatsystemet i dreiebenken er bygd opp på samme måten som i en fres. Z-aksen er alltid den aksen kjoksen roterer rundt, altså aksen mellom kjoksen og bakdokka.
Står du rett foran dreiebenken, er retningen for de tre aksene slik:
Hvis du beveger hovedsleiden mot høyre og venstre, beveger du den langs Z-aksen.
Hvis du beveger tverrsleiden inn og ut, beveger du den langs X-aksen.
Høydejustering av verktøyet den den eneste bevegelsen langs Y-aksen i en vanlig dreiebenk.
Rotasjon av arbeidsemnet blir en egen akse, C-aksen.
Toppsleiden kan roteres på tverrsleiden og dermed bevege seg langs både X- og Z-akse, alt etter hvordan du har justert den. Står toppsleiden for eksempel i en 45 graders vinkel, vil den bevege seg like mye langs X-aksen og Z-aksen.
Huskeregler for dreiebenk
Også her kan du bruke fingrene for å huske aksene. Hold høyre hand vertikalt (albuen ned og fingrene opp), og pek med langfingeren inn mot kjoksen.
Da vil pekefingeren stå vertikalt opp i lufta og angi Y-aksen, mens tommelfingeren peker mot kroppen din og angir X-aksen i et horisontalt plan.
Maskiner med flere enn tre akser
Avanserte maskiner har flere akser som verktøyet eller arbeidsemnet kan bevege seg rundt. Antall akser og rotasjon av akser og plan vil være avhengig av maskinen du har, og av ekstrautstyrer som er montert på maskinen. Det avhenger også av maskinen om det er verktøyet, arbeidsemnet eller både verktøy og arbeidsemne som kan utføre roterende bevegelse.
Fireaksemaskin
En fireaksa CNC-maskin fungerer omtrent som en standard treaksa maskin. Arbeidsstykket er i ei stasjonær stilling, og skjæreverktøyet jobber med det for å fjerne materiale og forme ønska del.
I tillegg til å bevege seg langs standardaksene X, Y og Z kan en fireaksa maskin bevege seg sirkulært rundt en av de tre aksene. Rotasjon rundt X- eller Y-aksen får vi ved å bevege enten verktøyet eller arbeidsstykket som maskineres. Rotasjonsaksen kan være parallell med eller vinkelrett på skjæreeggen til verktøyet. Rotasjon rundt Z-aksen oppnår vi vanligvis ved at arbeidsstykket roterer.
Fireaksa fresing er nyttig om vi vil kutte hull, kutte langs en bue eller skjære ut utskjæringer, spesielt på sidene av eller rundt en sylinder. Det er også nyttig for presisjonsgraveringer, fresing og boring.
Rotasjon rundt X-aksen gir en ny akse A, og rotasjon rundt Y-aksen gir en ny akse B. Rotasjon rundt Z-aksen gir en ny akse C.
Eksempel
Bruk av et delehode ved fresing er et eksempel på hvordan ekstra utstyr på maskinen kan øke antall akser maskinen kan bevege seg i.
Om vi monterer et roterende fresebord på en fres, får vi arbeidsemnet til å rotere rundt Z-aksen, og bevegelsen blir da i C-aksen.
Femaksemaskin
I en femaksefres likner X-, Y- og Z-aksene på aksene til en treaksemaskin. Bordet roterer deretter langs A-aksen, slik det gjør i en fireaksemaskin.
Den femaksa maskinen har dreibart fresehode, som vil fungere sammen med det dreibare fresebordet. Dette gir en rotasjon langs B-aksen, som definerer den femte bevegelsen. En slik maskin arbeider da langs følgende bevegelsesbaner:
X-aksebevegelse
Y-aksebevegelse
Z-aksebevegelse
A-akserotasjon
B-akserotasjon
Fordeler
Femaksa maskinering lar operatøren treffe fem eller flere forskjellige sider av en del samtidig, avhengig av designkompleksiteten. Derfor er verktøyet i stand til å lage svært presise produkter og deler. Det kan for eksempel bore hull i sammensatte vinkler.
På grunn av sine avanserte muligheter blir femaksemaskiner mye brukt i medisinsk teknologi, arkitektur, bil-, militær- og forsvarsindustri og innen forskning og utvikling. De brukes til og med til å lage kreative kunstapplikasjoner.
Begrensninger
Den femaksa CNC-maskinen arbeider raskt og presist, men CAD/CAM-programmeringa av maskinen kan være svært komplisert, spesielt når det gjelder den romlige banen. Siden femaksa CNC-maskiner ikke er så vanlige ennå, er det ei stor investering å kjøpe og vedlikeholde maskinene, og verktøyløsningene er like dyre. Å betjene en femaksemaskin krever også en usedvanlig dyktig CNC-maskinoperatør.
Eksempel på utstyr for to ekstra akser
Delehoder for manuelle maskiner eller CNC-styrte enheter på en CNC-maskin er et eksempel på utstyr som gir maskinen mulighet til å jobbe i flere akser.
Bildet til høyre viser et CNC-styrt dreiebord som utvider en fres med to akser. Dreiebordet kan festes på fresebenken og har en bevegelig arm som kan rotere rundt Z-aksen og rundt X- eller Y-aksen, alt etter hvilken retning dreiebordet er montert i.
Seksaksemaskin
En seksaksemaskin kan bevege seg langsmed aksene X, Y og Z og kan i tillegg rotere rundt disse aksene. Ved rotasjon blir aksene angitt som A, B og C.
Sjuaksemaskin
En sjuaksemaskin kan bevege seg langsmed og rotere rundt aksene X, Y, Z, A, B og C. I tillegg har maskinen en mulighet for vridning av selve skjæreverktøyet, som angis som akse E.
Maskinens bevegelse i koordinatsystemet blir da:
X-akse (rettlinja bevegelse)
Y-akse (rettlinja bevegelse)
Z-akse (rettlinja bevegelse)
A-akse (rotasjon)
B-akse (rotasjon)
C-akse (rotasjon)
E-akse (rotasjon, vridning av selve armen)
Fordeler
Fordi maskinen kan utføre så mange ulike bevegelser, blir det ferdige produktet svært nøyaktig uten at vi trenger å endre oppspenning eller bearbeide produktet i ettertid. En sjuaksa CNC-maskin kan produsere komplekse former og funksjoner og er spesielt nyttig i romfarts- og militærindustrien.
Bruk av E-akse
E-aksen kan også være montert på andre maskiner enn en fres, for eksempel på en skjæremaskin.
Bildet til høyre viser en bevegelig verktøyholder på en vannskjærer. Verktøyholderen utvider antall akser vannskjæreren kan jobbe i slik at maskinen kan skjære ut avanserte komponenter.
Niaksemaskin
En niaksa CNC-maskin kombinerer en fireaksa dreiebenk og en femaksa fresemaskin. Dette gir niaksa maskiner med alle rettlinja bevegelser og rotasjoner, kombinert med rotasjonene rundt to ekstra akser, kjent som U- og W-aksene.
U-aksen beskriver rotasjon rundt Z-aksen, men i stedet for skjæreverktøyets rotasjon rundt Z-aksen (C) beskriver U-aksen spindelens bevegelse rundt denne aksen. Denne typen rotasjon er spesielt nyttig hvis du for eksempel skal frese en mutter eller bore en hullsirkel. Bokstaven W bruker vi på aksen skjæreverktøyet roterer rundt.
Fordeler
Med en niaksa CNC-maskin kan deler dreies og freses langs forskjellige plan med utrolig nøyaktighet. Niaksa CNC-maskiner er så avanserte at de kan lage et helt ferdig produkt i ei enkelt oppspenning.
Vanlige bruksområder for niaksa maskiner er produksjon av implanterbart medisinsk utstyr, komplekse romfartsdeler, kirurgiske verktøy og tannimplantater.
Tolvaksemaskin
En tolvaksemaskin er utstyrt med to bevegelige skjærehoder som begge beveger seg i aksene X, Y, Z A, B og C. En slik maskin kan da doble produktiviteten og nøyaktigheten og reduserer da naturlig nok produksjonstida med nesten halvparten.