CNC-routrar: skillnaden mellan skärbord och routrar och vad finns det?

En CNC-router kan vara till stor nytta för skylt- och displaygrafik samt för att hjälpa storformatsskrivare att expandera till andra industriella marknader.

Förra månaden behandlade vi digitala skärbord och den här månaden ska vi titta på ett mer kraftfullt alternativ, CNC-fräsen, som är bättre lämpad för snabb skärning av täta material som trä, plast, aluminiumkompositer och mjuka metaller samt vanliga substrat som akryl och skumplast. Allt detta är vanliga material för alla som arbetar med displaygrafik och många storformatsanvändare har också CNC-fräsar. Många har nu också huvuden för olika typer av knivar så att de också kan användas som ett alternativ till ett skärbord. Och eftersom dessa maskiner är extremt mångsidiga kan de också användas för ett antal andra applikationer, till exempel för att tillverka möbler eller komponenter för andra tillverkare. Därför är de ett bra alternativ för alla som vill vidga sina vyer.

Själva routrarna har funnits länge och kan inte bara användas för att skära rakt igenom material utan även för att skära spår och andra former i dessa substrat. Detta kan göras manuellt för enstaka jobb, men om du har någon form av volym är det bäst att titta på automatisering, och det är här Computer Numerical Control eller CNC-routrar kommer till sin rätt.

Det finns ett antal saker att tänka på när du väljer en CNC-router. För det första måste den ha en solid ram för att motverka eventuella vibrationer från skärningen. Den bör också ha vakuumpumpar som täcker bädden för att hålla materialet på plats när det skärs. Bordet måste vara tillräckligt litet för att passa i ditt valda utrymme men tillräckligt stort för att hantera alla skivor som du kanske vill arbeta med i framtiden. Lika viktigt är materialets höjd och om du arbetar med 3D-objekt eller bara skär platta paneler och därför hur mycket utrymme portalen behöver.

En annan faktor är drivsystemet som gör att skärhuvudena kan röra sig längs X-, Y- och Z-axlarna. Det finns två grundläggande typer. Kulskruvar använder en lång räfflad skruv, fäst i varje ände, med muttern som använder kullager för att röra sig längs skruven. De finns i olika kvaliteter, där de dyrare är mer exakta, även om dessa kan erbjuda en mycket hög grad av precision. Nackdelen är att ju längre kulskruven är, desto större är risken för felaktigheter i rörelsen. Följaktligen är det mest troligt att denna används för den kortare Z-axeln.

Med ett kuggstångssystem är en kuggstång bultad på maskinens sidor, medan en kugge eller ett kugghjul är fäst vid den rörliga portalen, och kugghjulets tänder passar in i spåren på kuggstången. I vissa fall är kuggstången rak, men det är vanligare att använda en variant där spåren i kuggstången är vinklade, en så kallad spiralformad kuggstång, vilket säkerställer att kugghjulet har mer än en tand i ingrepp åt gången. I allmänhet är kuggstångsdrivningar bättre över längre avstånd och lättare att underhålla eftersom de är bultade direkt på ramen, men det beror verkligen på hur en viss drivning har specificerats. Oavsett vilken typ av drivning som används har de flesta leverantörer nu gått över till att använda servomotorer i stället för remdrivningar för att driva rörelsen.

Vanligtvis har en viss bräda ett antal olika saker som måste skäras, eller kanske till och med olika jobb som har sammanfogats, och som kan kräva olika verktyg. De flesta CNC-maskiner bör ha ett sätt att automatiskt växla mellan dessa verktyg utan att det krävs något manuellt ingripande. Det kan handla om ett multihuvud med två eller tre huvuden som kombineras för att hålla olika typer av verktyg, samt en automatisk verktygsväxlare som gör att ytterligare verktyg kan plockas upp efter behov. Det är självklart att det också ska finnas ett bra utbud av verktyg, inklusive knivar och fräshuvuden.

Dessutom bör det finnas någon form av dammutsugningssystem, som ibland erbjuds som tillval. Trots det är det förmodligen en bra idé att placera CNC-routern i ett separat rum eftersom de tenderar att vara bullriga och producera mycket damm, även om de är utrustade med ett utsugningssystem.

Vad finns tillgängligt?
Det finns ett stort antal olika CNC-routrar tillgängliga, vissa bättre lämpade för skylt- och displaygrafik än andra. Vi har valt ut några av de vanligaste, men det här är inte på något sätt en uttömmande lista.

Axyz, som är baserat i Kanada, tillverkar flera olika typer av CNC-routrar fördelade på fem huvudmärken som täcker en rad olika branscher. Bland dessa finns Innovator, som lanserades i slutet av förra året som en instegsmodell som även lämpar sig för skylttillverkning. Den använder kuggstångsdrivning med servomotorer. Den finns i två storlekar – 1244 x 1346 mm och 2438 x 1524 mm – båda med ett gantryavstånd på 152 mm. Den kan skära aluminium, plast och hårda träslag och det finns möjlighet att lägga till en verktygsväxlare som kan hålla upp till tre verktyg

Axyz introducerade också en uppdaterad version av sin Trident-serie tidigare förra året, som har fått ökad automatisering och produktivitet. Den är utformad som en mångsidig maskin som inkluderar en frässpindel med tangentiella och oscillerande knivenheter. Det finns ett nytt knivverktyg som oscillerar snabbare så att det kan hantera ett bredare utbud av media.

Det amerikanska varumärket Multicam har utvecklat ett brett sortiment av CNC-fräsar, som alla erbjuder olika nivåer av funktioner och skärkraft för att passa olika applikationer. Bland dessa finns 7000-serien, som finns i flera storlekar med ett arbetsområde från 1,5 x 3 m upp till 2,1 x 4,3 m med 203 mm spelrum på Z-axeln. De använder en spiralformad kuggstångsdrivning på X- och Y-axlarna och en kulskruv på Z-axeln. Basramen är en svetsad stålram i ett stycke med gjutjärnsstöd för gantry. Den levereras med en spindel på 13,3 hk, men den kan uppgraderas till en enhet på 16 hk. Bland tillvalen finns en automatisk verktygsväxlare och ett kamerasystem för registrering samt ett dubbelt huvud och en tangentiell kniv.

Tekcel, som kommer från Australien, tillverkar tre serier av CNC-fräsar och börjar med den kompakta P2. Denna har ett bord som mäter 2490 x 1260 mm och tar material upp till 110 mm i höjd. Den har en spindel på 4 kW och bör vara lämplig för de flesta skylttillverkningsjobb. Som med alla Tekcel-maskiner är den utrustad med ett automatiskt verktygsställ som kan rymma upp till tio verktyg så att maskinen automatiskt kan plocka upp de verktyg som behövs för ett jobb och byta verktyg vid behov.

Tekcel tillverkar också M-serien, som verkligen är inriktad på träbearbetningsmarknaden. Den har en spindel på 9 kW och kan rymma upp till 16 verktyg. Den är 1800 mm bred men med ett val mellan 2500 och 3660 mm lång. Den har ett automatiserat system för att ladda ark på – och kapa delar från – bädden.

Enduro-serien är Tekcels svar på tunga arbetsbelastningar, även den utrustad med 9 kW-spindeln. Den finns i sex storlekar från 2500 x 1540 mm upp till 4100 x 2058 mm, och med ett fritt utrymme från 140 till 500 mm. Den automatiska verktygshållaren kan rymma upp till 18 verktyg. Alla Tekcel-maskiner har kulskruvsdrift med servomotorer för alla riktningar.

Mantech Machinery, som är baserat i West Midlands i Storbritannien, tillverkar ett antal olika CNC-routrar, bland annat instegsmodellen Spartan. Den finns i olika storlekar, från den minsta bädden på 600 x 900 mm upp till 2×3 m. De mest grundläggande av dessa modeller har en 2,2 kW spindel och använder kulskruvsenheter på alla axlar. Men det finns också en version med mycket högre specifikation som levereras med en automatisk verktygsväxlare på en 9 kW spindel och är utrustad med en spiralformad kuggstångsdrivning på X- och Y-rörelserna.

Mantech tillverkar även toppmodellen Apollo-serien, som nu även har automatisk verktygsväxling. Den använder en luftkyld spindel på 9 kW med en spiralformad kuggstångsdrivning för X- och Y-axlarna och en förbättrad dammutsugningsenhet. Apollo levereras också med en pekskärmskontroll och Mantechs eget M-Tech motion control-system samt ytterligare tillval, inklusive ett kamerasystem och en oscillerande knivenhet.

Sammanfattningsvis är det självklart att priset alltid är viktigt, men även om en standardmaskin kan vara billigare bör en bra leverantör kunna skräddarsy en konfiguration som bättre uppfyller dina behov. Dessutom håller de här maskinerna länge, så det är viktigt att välja en leverantör som du trivs med, en som kan ta hand om service, eventuell nödvändig utbildning och ge råd om verktyg för nya applikationer.