Назад када је резање метала први пут почело да се озбиљно узима, све је зависило од ручних стругова којима су управљали искусни стругари који су годинама учили занат. Цео процес је био прилично интензиван по питању рада и искрено речено прилично склон грешкама, јер је све зависило од људске вештине. Све се драматично променило 1940-их година увођењем технологије нумеричког управљања, која је донела перфокартоне програме за програмирање машина – у суштини најранију форму аутоматизације коју је ико до тада видео. Када дођемо до 70-их година, микропроцесори су потпуно револуционисали оно што је било могуће. Изведена су нова рачунарска нумеричка управљања системима, позната данас као CNC системи. Ови нови системи су могли да обрађују заиста компликоване форме и резове са изузетном прецизношћу која није била изводљива раније. Произвођачи су одмах приметили значајна побољшања, неки су чак пријавили скраћење времена производње за око две трећине у поређењу са старијим методама, као и много бољу конзистентност између серија.
Неки значајни пробоји који треба поменути су Whirlwind машина развијена на MIT-у још 1952. године, која се сматра првим правим системом нумеричког управљања, а затим велики корак напред 1976. године када је појава CAD/CAM софтвера омогућила много лакши прелазак са дизајна на стварну производњу. Убрзајући до 90-их, појавиле су се CNC машине са више оса које су могле да обрађују изузетно комплексне делове за аеропросторне примене одједном, чиме је уштеде времена и смањен број грешака. Ако погледамо ствари данас, модерни CNC системи са пет оса могу да постигну тачност до плус/минус 0,001 mm. То је заправо за петнаест пута боље него што је било могуће у осамдесетим годинама, чиме су производни процеси постали много прецизнији и ефикаснији у многим индустријама.
Компјутерска нумеричка контрола (ЦНЦ) технологија је у основи преузела старо ручно прилагођавање алата, довевши нешто што се зове алгоритамска прецизност. То је омогућило фабрикама да раде непрестано и да производе суперпрецизне делове као што су лопате турбина за реактивне моторе и сложене медицинске импланте који морају да се уклапају у људско тело. Аутомобилске компаније извештавају да могу да производе блокове мотора за пола брже данас када користе ЦНЦ фрезе, уместо да се врате на оне традиционалне бушилачке машине од пре неколико деценија. Али стварни промјенилац игре долази од функција као што су аутоматски мењачи алата и уграђени системи хлађења у већини модерних продавница. Ова побољшања значи да су грешке током обрада драматично смањене за око 90 одсто у секторима у којима су тачни мерења најважнија, посебно у ваздухопловној производњи и производњи стоматолошке протезе.
Današnji višeosni CNC sistemi mogu postići tačnost od oko 0,005 mm, što otvara mogućnosti za proizvodnju složenih oblika koji su ranije zahtevali tehnike 3D štampe. Razlika između standardnih 3-osnih mašina i ovih naprednih 5-osnih sistema je značajna. Sa pet osovina koje rade zajedno (X, Y, Z i rotacija na A i B osi), nije potrebno zaustavljati proces i ručno pomerati delova tokom obrade. Vreme postavljanja se takođe skraćuje – mnoge radionice navode da su smanjile pripremno vreme skoro za dve trećine pri proizvodnji delova kao što su lopatice turbine za avionske motore ili personalizovani implantati za ortopedsku hirurgiju.
Према истраживању објављеном у часопису Nature прошле године, машине алатке са пет оса могу смањити време производње за око 40% када се обрађују делови од титана који се користе у авионској индустрији у поређењу са традиционалним системима са три осе. Заиста изузетна ствар је како ове машине подносе рад на великим брзинама. Неки модели врте своја резна алата до 50.000 обртаја у минуту и при томе постижу тачност у оквиру пет микрона или мање, чак и када се крећу кроз закалени челик брзином од 1500 метара у минуту. Таква перформанса је од решавајућег значаја за производњу кућишта електромотора за електромобиле, нарочито зато што произвођачи морају да обрађују деликатне алуминијумске зидове који једноставно не подносе никакве вибрације током процеса обраде.
Три иновације које покрећу развој CNC алата:
Када се комбинују са адаптивним системом контроле, ове алате подржавају непрекидно 72 сата производње у производњи калупа и штампања, задржавајући толеранције од ± 0,0025 мм.
Модерни ЦНЦ системи интегришу принципе индустрије 4.0, комбинујући ИОТ повезивање са доношењем одлука заснованим на АИ. Платформа са побољшаном вештачком интелигенцијом од водећег провајдера аутоматизације омогућава беспрекорно интегрисање роботизације кроз обраду података у реалном времену, смањујући ручну интервенцију за 60% и побољшавајући конзистенцију у операцијама сечења метала.
IoT senzori ugrađeni u CNC mašine prate vibracije, temperaturu i habanje alata, prenoseći podatke na centralne kontrolne table. Ovaj sistem smanjuje neplanirani stoj mašina za 30% zahvaljujući prediktivnim upozorenjima. Na primer, tokom obrade titanijuma, promene temperature aktiviraju automatske korekcije hlađenja u roku od 0,5 sekundi, čime se očuvava dimenzionalna stabilnost.
Platforme za naprednu analizu podataka obrađuju ogromne količine operativnih podataka kako bi predvidеле potrebe za održavanje. Prediktivni algoritmi smanjuju vreme kada mašina ne radi za 45% u poređenju sa tradicionalnim planiranim održavanjem i produžuju vek trajanja alata za 22% u uslovima visoke proizvodnje kroz optimizovane cikluse zamene.
Модели дубоког учења анализирају историјске податке о обради метала ради генерисања ефикасних путања алата које минимизирају отпад. Један произвођач возила постигао је 18% брже циклусне времена за алуминијумске делове мотора након увођења адаптивних решења за путање.
Системи рачунарског вида, који користе неуронске мреже, испитују обрађене делове са прецизношћу до микрона. Према Светској економској форуму, системи контроле квалитета засновани на вештачкој интелигенцији откривају 98% свих површинских недостатака у деловима авиона, чиме се смањује потреба за поновном обрадом после процеса за 75%.
Самооптимизирајући CNC системи коригују параметре резања током рада на основу сигнала сензора. У процесу обраде нерђајућег челика, системи затворене петље одржавају тачност од ±0,001 инча упркос варијацијама у тврдоћи материјала, постижући 99,8% првобитних стопа добитка.
U svetu proizvodnje vazduhoplovnih uređaja, CNC tehnologija igra ključnu ulogu kada je u pitanju izrada složenih delova koje vidimo na mlaznim motorima i turbinama, gde su potrebne preciznosti u opsegu mikrona. Većina radionica u ovoj oblasti se danas oslanja na 5-ose CNC mašine za izradu kritičnih delova koji moraju da zadovolje FAA inspekcije i da odgovaraju kvalitetu prema standardu AS9100. Otprilike tri četvrtine vazduhoplovnih kompanija su već prešle na ove napredne sisteme. Šta čini ovo toliko važnim? Pa, savremeni dizajni aviona zahtevaju rad sa materijalima poput titanijuma i Inconel-a, koji mogu biti obrađeni sa izuzetno uskim tolerancijama od plus-minus 0,0001 inča. Ovaj nivo preciznosti nije važan samo zbog ispunjenja tehničkih specifikacija – on zapravo pomaže u smanjenju potrošnje goriva, što postaje sve važnije za avio-kompanije koje traže načine za smanjenje troškova i smanjenje uticaja na životnu sredinu.
Произвођачи возила користе CNC системе високе брзине за масовну производњу блокова мотора, кућишта трансмисије и компонената батерија за електромоторе, са више од 500 делова на час, при чему се одржава 99,98% димензионална прецизност. Ова скалибилност смањује трошкове израде прототипова за 40%, а истовремено подржава захтеве за регионалним прилагођавањем.
Машине са нумеричким управљањем (CNC) могу да производе хируршке алате и имплантате које одобрава FDA, где детаљи могу бити ситнији од 0.002 инча, што је заправо тане него што се види у обичним људским косама. Ове специјализоване CNC токарнице по стилу су постале стандардна опрема у овој масивној индустрији медицинских уређаја која вреди 456 милијарди долара. Оне чудесно радије трансфоришу биокомпатибилне материјале као што су легуре кобалт-хрома и PEEK полимери у стентове за срце и крвне судове и замене зглобова за брадавице и колена. И ту је још нешто: данас произвођачи користе нано методе завршне обраде које у суштини елиминишу те ситне површинске недостатке на микроскопским нивоима. Зашто је ово важно? Зато што чак и најмањи недостаци могу потенцијално изазвати проблеме након операције када се страна тела поставе у тело некога.
Vodeći dobavljač za vazduhoplovnu industriju smanjio je vreme obrade titanijumskih turbinskih diskova za 62% koristeći 9-ose CNC centre sa adaptivnim algoritmom putanje alata. Ugradnjom robotskog rukovanja komadima i laserskog skeniranja u toku procesa, sistem je postigao:
| Metrički | Unapređenje |
|---|---|
| Otpad materijala | смањење за 34% |
| Konsistentnost završnog sloja | Ra 0,2 μm |
| Vreme proizvodnje | 19 dana 7 dana |
Ovaj slučaj pokazuje kako višeosni CNC sistemi prevazilaze izazove koje predstavljaju egzotični materijali, istovremeno zadovoljavajući zahteve vazduhoplovne industrije za nultu grešku.
Budućnost CNC sistema je u integraciji robotike, sa inteligentnim sistemima za zamenu palette koje omogućavaju 95% rada bez prisustva ljudi. Vodeći proizvođači navode povećanje produktivnosti za 40% u proizvodnji lopatica turbine korišćenjem robotskih CNC grupa koje automatski optimizuju putanju alata u realnom vremenu.
Индустрија унапређује одрживост коришћењем енергетски ефикасних вретена која троше 30% мање енергије у односу на конвенционалне моделе. Напредни системи за повратак стругotine враћају 98% металног отпада, док минимална количина подмазивања смањује употребу хладњака за 75% — што је посебно корисно у прецизној медицинској производњи.
Потражња за CNC обрадом се процењује да ће нарасти у просеку 5% годишње до 2030. године, подстакнута авионском и електромоторном индустријом која захтева комплексне, лагане компоненте. Очекује се да ће тржиште достићи 126 милијарди долара, при чему ће Азијско-тихоокеански регион учествовати у 45% нових инсталација.
EN
