CNC frézka na kov: jak vybrat správný stroj pro obrábění

CNC frézka patří mezi nejuniverzálnější obráběcí stroje v moderní kovovýrobě. Dokáže přesně frézovat rovinné plochy, kapsy, drážky nebo třeba otvory i tvarově složité díly.

Při výběru CNC frézky na kov ale nestačí porovnávat pouze velikost pracovního prostoru nebo CNC frézka na hliník. Zásadní je především to, jaký materiál budete obrábět.

Jak vybrat CNC frézku

Odlišné požadavky má CNC frézka na hliník a jiné stroj určený pro pravidelné obrábění konstrukční nebo nerezové oceli.

Podívejme se proto na nejdůležitější parametry, podle kterých se vyplatí průmyslovou CNC frézku vybírat.

CNC frézka na kov není totéž co CNC router

Na první pohled mohou být některé CNC frézky a portálové CNC routery podobné. Jejich konstrukce a hlavní způsob využití se ale výrazně liší.

CNC router je vhodný především pro obrábění deskových materiálů a podle konstrukce také hliníku. Výhodou bývá velká pracovní plocha a vysoké rychlosti pohybu.

Strojní CNC frézka na kov je naproti tomu konstruována především s důrazem na tuhost a přesnost. To je důležité zejména při frézování oceli nebo nerezu.

Pokud tedy potřebujete obrábět převážně velké hliníkové desky, může být vhodnou volbou portálový CNC router. Pro výrobu přesných strojních dílů z oceli, hliníku nebo nerezu je většinou vhodnější klasická průmyslová CNC frézka nebo CNC obráběcí centrum.

1. Začněte materiálem, který chcete obrábět

Co budeme na stroji vyrábět a z jakého materiálu? Právě obráběný materiál zásadně ovlivňuje konstrukci celého stroje.

CNC frézka na hliník

Hliník umožňuje obrábění vysokými řeznými rychlostmi a při správně zvoleném nástroji lze odebírat poměrně velké množství materiálu.

CNC frézka na hliník by měla nabídnout především:

  • Dostatečně vysoké otáčky vřetena
  • Vysokou dynamiku stroje
  • Přesné vedení jednotlivých os
  • Kvalitní odvod třísek
  • Vhodné chlazení nebo mazání nástroje
  • Tuhou konstrukci zabraňující vzniku vibrací
  • Přesné a pevné upnutí obrobku

U obrábění hliníku je velmi důležité odvádění třísek z místa řezu. Nahromaděné třísky mohou negativně ovlivnit kvalitu povrchu a životnost nástroje.

CNC frézka na ocel

Při obrábění oceli jsou požadavky na stroj výrazně vyšší.

CNC frézka na ocel musí být schopna dlouhodobě přenášet větší obráběcí síly. Důležitá je proto vysoká tuhost lože a vhodně zvolené vřeteno s dostatečným krouticím momentem.

Čím tužší materiál chceme obrábět a čím větší úběr požadujeme, tím více se projeví kvalita mechanické konstrukce stroje.

Podcenění tuhosti může znamenat vibrace, horší kvalitu povrchu nebo problémy s dosažením požadované přesnosti.

2. Tuhost konstrukce je u CNC frézky zásadní

Výkonné vřeteno není příliš užitečné, pokud konstrukce stroje nedokáže vznikající síly bezpečně přenést. Proto se při výběru průmyslové CNC frézky zaměřte také na:

  1. Konstrukci a hmotnost lože
  2. Lineární vedení
  3. Kuličkové šrouby
  4. Servopohony
  5. Konstrukci vřeteníku
  6. Celkovou hmotnost stroje

Vyšší hmotnost není u strojní CNC frézky nevýhodou. Naopak často přispívá ke stabilitě při obrábění a pomáhá tlumit nežádoucí vibrace.

U CNC frézek Raptor proto konstrukci přizpůsobujeme konkrétnímu použití stroje.

3. Výkon vřetena

Při porovnávání CNC frézek se velmi často sleduje výkon vřetena v kW. Samotné číslo ale nestačí. Důležité jsou také

  • Maximální otáčky vřetena
  • Krouticí moment
  • Konstrukce vřetena
  • Chlazení vřetena

Výběr správného vřetena by proto měl vždy vycházet z konkrétního materiálu a plánované technologie obrábění.

4. Jak velkou pracovní plochu?

Při určování pracovního prostoru je potřeba vycházet nejen z velikosti samotného výrobku. Je nutné počítat také s způsobem upnutí, délkou používaných nástrojů nebo manipulačním prostorem.

Důležitým parametrem je rovněž maximální nosnost pracovního stolu. 

5. Kolik os?

Správný počet os záleží především na výrobku.

Tříosá CNC frézka

Tříosé provedení pracuje v lineárních osách X, Y a Z. Pro velkou část běžné výroby je zcela dostačující.

Výhodou je jednodušší programování, nižší pořizovací náročnost a univerzální využití.

Čtyřosá CNC frézka

Doplněním rotační osy získává stroj možnost obrobek natáčet.

To může výrazně omezit nutnost ručního přepínání výrobku a umožnit obrábění několika stran během jednoho výrobního cyklu.

Čtvrtá osa dává smysl například u válcových součástí nebo dílů, které je potřeba obrábět z více směrů.

Pětiosá CNC frézka

Pětiosé CNC obráběcí centrum umožňuje obrábět velmi složité tvary a dostat nástroj k obrobku z různých směrů.

Hlavní výhodou je možnost vyrobit komplikovaný díl na menší počet upnutí.

Pětiosá CNC frézka však není nutná pro každou výrobu. Pokud většinu výrobků zvládne tříosý stroj, může být ekonomicky výhodnější kvalitní tříosé centrum doplněné například o rotační osu.

6. Automatický výměník nástrojů

Moderní CNC obrábění většinou vyžaduje několik různých nástrojů.

Jeden díl může například vyžadovat:

  • Hrubovací frézu
  • Dokončovací frézu
  • Vrták
  • Závitník
  • Srážeč hran

Bez automatického výměníku by musela obsluha jednotlivé nástroje ručně měnit.

Automatický výměník nástrojů (ATC) umožní CNC programu provést výměnu automaticky a pokračovat v obrábění bez zásahu pracovníka.

Výsledkem je kratší výrobní čas a možnost efektivnějšího automatizovaného provozu.

7. Chlazení nástroje a odvod třísek

Při obrábění kovů vzniká teplo a velké množství třísek. Obě věci je potřeba efektivně řešit.

Procesní kapalina může v závislosti na technologii:

  1. Chladit nástroj
  2. Chladit obrobek
  3. Mazat místo řezu
  4. Pomáhat odvádět třísky
  5. Prodlužovat životnost nástroje

U produktivního obrábění je rovněž velmi užitečný automatický vynašeč třísek.

Obsluha díky tomu nemusí stroj neustále čistit a obráběcí centrum může pracovat déle bez přerušování.

8. Nástrojová a obrobková sonda šetří čas obsluhy

Automatizace CNC frézky nemusí znamenat pouze robotické zakládání materiálu.

Velký praktický přínos mají také měřicí systémy.

Nástrojová sonda může sloužit například k přesnému změření délky nástroje a kontrole jeho stavu.

Obrobková sonda může podle konfigurace stroje usnadnit:

  • Nalezení polohy obrobku
  • Nastavení nulového bodu
  • Kontrolní měření
  • Kontrolu rozměrů během výrobního procesu

Čím větší podíl těchto operací provádí samotný stroj, tím menší je prostor pro chybu obsluhy a tím kratší může být příprava výroby.

9. Jaký řídicí systém CNC frézky vybrat?

Řídicí systém má velký vliv na každodenní práci se strojem.

V průmyslovém prostředí se běžně setkáte například se systémy FANUC, Siemens nebo Mitsubishi.

Pokud už například firma provozuje několik obráběcích center s jedním typem řízení, může mít velký smysl zachovat stejný systém také u nového stroje.

Obsluha se nemusí učit zcela nové prostředí a jednodušší může být také správa CNC programů.

Příklad průmyslové CNC frézky Raptor 1050

Příkladem konfigurace průmyslové CNC frézky je Raptor 1050. Vzorové provedení nabízí pracovní stůl 1000 × 500 mm a pojezdy exaktně:

  • X: 1000 mm
  • Y: 500 mm
  • Z: 500 mm

Maximální otáčky vřetena jsou ve vzorové konfiguraci 10 000 ot./min. a výkon 7,5 kW. Stroj má přesnost polohování ±0,008 mm a maximální zatížení stolu 500 kg.

Pro představu o robustnosti konstrukce váží samotná CNC frézka přibližně 5,6 tuny.

Standardní nebo volitelné vybavení lze podle konkrétní konfigurace doplnit například o:

  1. Nástrojovou sondu
  2. Chlazení nástroje
  3. Automatický odvod třísek
  4. Víceosé provedení

Konkrétní parametry stroje je vždy nejlepší zvolit podle výrobku a technologie, nikoliv opačně.

Nejčastější otázky k CNC frézkám

Jaká CNC frézka je vhodná na hliník?
Pro obrábění hliníku je vhodná CNC frézka s dostatečně tuhou konstrukcí, vysokou dynamikou a efektivním odvodem třísek. Konkrétní konfigurace závisí především na velikosti dílu a přesnosti.

Lze na jedné CNC frézce obrábět hliník i ocel?
Ano. Průmyslovou CNC frézku lze nakonfigurovat pro obrábění hliníku i oceli. Stroj ale musí mít dostatečně tuhou konstrukci a vhodné vřeteno.

Je lepší tříosá nebo pětiosá CNC frézka?
Záleží na vyráběných dílech. Pro velkou část běžné strojírenské výroby je tříosá CNC frézka dostačující. Pětiosé obráběcí centrum je výhodné především pro komplikované díly, které by jinak vyžadovaly několik upnutí.

K čemu slouží automatický výměník nástrojů?
Automatický výměník umožňuje CNC frézce během jednoho programu automaticky používat několik různých fréz nebo dalších nástrojů. Výrazně tím omezuje zásahy obsluhy a zvyšuje produktivitu stroje.

Jaký je rozdíl mezi CNC routerem a CNC frézkou na kov?
CNC router je typicky optimalizovaný pro velké deskové materiály například dřeva, plastů nebo hliníku. Průmyslová CNC frézka na kov má zpravidla výrazně tužší a těžší konstrukci, která umožňuje přesné obrábění oceli a dalších kovů.