Koordinatsystemet på CNC-maskiner

Det varierer kor mange aksar ein fres, ein dreiebenk, ein 3D-printer eller ei skjeremaskin kan bevege seg i. Dess meir avansert maskin, dess fleire aksar kan ho gå rundt.

Koordinatsystemet for ei vanleg treaksemaskin er bygd opp rundt aksane X, Y og Z. Sjølve plasseringa av aksane kan vere ulik i horisontale maskiner (dreiing) og vertikale maskiner (fresing og skjering), men utgangspunktet for koordinatsystemet er Z-aksen, og den er rotasjonsaksen til spindelen eller kjoksen. På skjere- eller 3D-maskiner er Z-aksen den aksen som går vertikalt rett opp frå arbeidsstykket eller printeplata.

Z-aksen til fresen er den aksen spindelen eller verktøyet roterer rundt. Han går frå arbeidsbordet og opp gjennom spindelen.

Aksane X og Y angir planet som ligg på fresebordet, sidevegs og inn/ut.

Dersom du står rett føre fresemaskina, er retningane for dei enkelte aksane som følger:

• Viss du beveger arbeidsbordet eller verktøyet opp eller ned, beveger du fresen langs Z-aksen.

• Viss du beveger arbeidsbordet til høgre eller venstre, er bevegelsen langs X-aksen.

• Viss du beveger arbeidsbordet inn- eller utover, er bevegelsen langs Y-aksen.

• Du kan bevege deg på skrå i to eller tre aksar samtidig.

Hugseregel for fres

Stå føre fresen og gjer slik:

Legg oversida av handflata på arbeidsbordet. Strekk langfingeren opp i lufta, la peikefingeren peike bakover og tommelen mot høgre. Då angir fingrane aksane X, Y og Z.

Fingrane peiker då i plussretninga til aksane.

Koordinatsystemet i dreiebenken er bygd opp på same måten som i ein fres. Z-aksen er alltid den aksen kjoksen roterer rundt, altså aksen mellom kjoksen og bakdokka.

Står du rett føre dreiebenken, er retninga for dei tre aksane slik:

• Viss du beveger hovudsleiden mot høgre og venstre, beveger du han langs Z-aksen.

• Viss du beveger tverrsleiden inn og ut, beveger du han langs X-aksen.

• Høgdejustering av verktøyet er den einaste bevegelsen langs Y-aksen i ein vanleg dreiebenk.

• Rotasjon av arbeidsemnet blir ein eigen akse, C-aksen.

• Toppsleiden kan roterast på tverrsleiden og dermed gå langs både X- og Z-aksen, alt etter korleis du har justert han. Står toppsleiden til dømes i ein vinkel på 45 gradar, vil han bevege seg like mykje langs X-aksen og Z-aksen.

Hugsereglar for dreiebenk

Også her kan du bruke fingrane for å hugse aksane. Hald høgrehanda vertikalt (olbogen ned og fingrane opp), og peik med langfingeren inn mot kjoksen.

Då vil peikefingeren stå vertikalt opp i lufta og angi Y-aksen, mens tommelfingeren peiker mot kroppen din og angir X-aksen i eit horisontalt plan.

Avanserte maskiner har fleire aksar som verktøyet eller arbeidsemnet kan gå rundt. Talet på aksar, og rotasjon av aksar og plan, vil vere avhengig av maskina du har, og av ekstrautstyret som er montert på maskina. Det avheng også av maskina om det er verktøyet, arbeidsemnet eller både verktøy og arbeidsemne som kan utføre roterande bevegelse.

Fireaksemaskin

Ei fireaksa CNC-maskin fungerer omtrent som ei standard treaksa maskin. Arbeidsstykket er i ei stasjonær stilling, og skjereverktøyet jobbar med det for å fjerne materiale og forme ønskt del.

I tillegg til å gå langs standardaksane X, Y og Z kan ei fireaksa maskin bevege seg sirkulært rundt ein av dei tre aksane. Rotasjon rundt X- eller Y-aksen får vi ved å bevege anten verktøyet eller arbeidsstykket som blir maskinert. Rotasjonsaksen kan vere parallell med eller vinkelrett på skjereeggen til verktøyet. Rotasjon rundt Z-aksen oppnår vi vanlegvis ved at arbeidsstykket roterer.

Fireaksa fresing er nyttig om vi vil kutte hol, kutte langs ein boge eller skjere ut utskjeringar, spesielt på sidene av eller rundt ein sylinder. Det er også nyttig for presisjonsgraveringar, fresing og boring.

Rotasjon rundt X-aksen gir ein ny akse A, og rotasjon rundt Y-aksen gir ein ny akse B. Rotasjon rundt Z-aksen gir ein ny akse C.

Døme

Bruk av delehovud ved fresing er eit døme på korleis ekstra utstyr på maskina kan auke talet på aksar maskina kan gå i.

Om vi monterer eit roterande fresebord på ein fres, får vi arbeidsemnet til å rotere rundt Z-aksen, og rørsla blir då i C-aksen.

Femaksemaskin

I ein femaksefres liknar X-, Y- og Z-aksane på aksane til ei treaksemaskin. Bordet roterer deretter langs A-aksen, slik det gjer i ei fireaksemaskin.

Den femaksa maskina har dreibart fresehovud, som vil fungere saman med det dreibare fresebordet. Dette gir ein rotasjon langs B-aksen, som definerer den femte rørsla. Ei slik maskin arbeider då langs følgande rørslebanar:

• X-aksebevegelse

• Y-aksebevegelse

• Z-aksebevegelse

• A-akserotasjon

• B-akserotasjon

Fordelar

Femaksa maskinering lar operatøren treffe fem eller fleire ulike sider av ein del samtidig, avhengig av designkompleksiteten. Derfor er verktøyet i stand til å lage svært presise produkt og delar. Det kan til dømes bore hol i samansette vinklar.

Femaksemaskiner blir mykje brukte i medisinsk teknologi, arkitektur, bil-, militær- og forsvarsindustri og innan forsking og utvikling. Dei blir til og med brukte til å lage kreative kunstapplikasjonar.

Avgrensingar

Den femaksa CNC-maskina arbeider raskt og presist, men CAD/CAM-programmeringa av maskina kan vere svært komplisert, spesielt når det gjeld den romlege banen. Sidan femaksa CNC-maskiner ikkje er så vanlege enno, er det ei stor investering å kjøpe og halde ved like maskinene, og verktøyløysingane er like dyre. Å betene ei femaksemaskin krev også ein usedvanleg dyktig CNC-maskinoperatør.

Døme på utstyr for to ekstra aksar

Delehovud for manuelle maskiner eller CNC-styrte einingar på ei CNC-maskin er eit døme på utstyr som gir maskina høve til å jobbe i fleire aksar.

Biletet til høgre viser eit CNC-styrt dreiebord som utvidar ein fres med to ekstra aksar. Dreiebordet kan festast på fresebenken og har ein bevegeleg arm som kan rotere rundt Z-aksen og rundt X- eller Y-aksen, alt etter kva retning dreiebordet er montert i.

Seksaksemaskin

Ei seksaksemaskin kan gå langsmed aksane X, Y og Z og kan i tillegg rotere rundt desse aksane. Ved rotasjon blir aksane angitte som A, B og C.

Sjuaksemaskin

Ei sjuaksemaskin kan gå langsmed og rotere rundt aksane X, Y, Z, A, B og C. I tillegg til dette kjem vriding av sjølve skjereverktøyet, som blir angitt som akse E.

Bevegelsen til maskina i koordinatsystemet blir då:

• X-akse (rettlinja bevegelse)

• Y-akse (rettlinja bevegelse)

• Z-akse (rettlinja bevegelse)

• A-akse (rotasjon)

• B-akse (rotasjon)

• C-akse (rotasjon)

• E-akse (rotasjon, vriding av sjølve armen)

Fordelar

Fordi maskina kan utføre så mange ulike bevegelsar, blir det ferdige produktet svært nøyaktig utan at vi treng å forandre oppspenning eller omarbeide produktet i ettertid. Ei sjuaksa CNC-maskin kan produsere komplekse former og funksjonar og er spesielt nyttig i romfarts- og militærindustrien.

Bruk av E-akse

E-aksen kan også vere montert på andre maskiner enn ein fres, til dømes på ei skjeremaskin.

Biletet til høgre viser ein bevegeleg verktøyhaldar på ein vass-skjerar. Verktøyhaldaren utvidar talet på aksar vass-skjeraren kan jobbe i slik at maskina kan skjere ut avanserte komponentar.

Niaksemaskin

Ei niaksa CNC-maskin kombinerer ein fireaksa dreiebenk og ei femaksa fresemaskin. Dette gir niaksa maskiner med alle rettlinja rørsler og rotasjonar, kombinerte med rotasjonane rundt to ekstra aksar, kjende som U- og W-aksane.

U-aksen beskriv rotasjon rundt Z-aksen, men i staden for skjereverktøyet sin rotasjon rundt Z-aksen (C) beskriv U-aksen rørsla til spindelen rundt denne aksen. Denne typen rotasjon er spesielt nyttig viss du til dømes skal frese ein mutter eller bore ein holsirkel. Nemninga W-akse bruker vi på aksen skjereverktøyet roterer rundt.

Fordelar

Med ei niaksa CNC-maskin kan delar dreiast og fresast langs ulike plan og med utruleg nøyaktigheit. Niaksa CNC-maskiner er så avanserte at dei kan lage eit heilt ferdig produkt i ei enkelt oppspenning.

Vanlege bruksområde for niaksa maskiner er produksjon av implanterbart medisinsk utstyr, komplekse romfartsdelar, kirurgiske verktøy og tannimplantat.

Tolvaksemaskin

Ei tolvaksemaskin er utstyrt med to bevegelege skjerehovud som begge går i aksane X, Y, Z A, B og C. Ei slik maskin kan doble produktiviteten og nøyaktigheita og reduserer då naturleg nok produksjonstida med nesten halvparten.