Die CNC-Bearbeitung ist ein Fertigungsverfahren, und die CNC-Maschine ist die mechanische Vorrichtung, die dieses Verfahren durchführt. Die beiden kooperieren und fördern gemeinsam die Entwicklung der modernen Fertigung.
Sie werden wahrscheinlich eine CNC-Maschine in verschiedenen Produktionsstätten sehen. Die Integration von CNC-Bearbeitungsmaschinen beschleunigt die Produktion und senkt die Gesamtkosten.
Computerprogramme und Software ermöglichen eine halb- bis ganztägige Automatisierung des Arbeitsplatzes. Computerprogramme begrenzen menschliche Fehler und erhöhen gleichzeitig die Produktivität und Effizienz. Diese idealen Bedingungen zwingen viele Branchen dazu, die manuelle Arbeitsweise aufzugeben und zur CNC-Bearbeitung überzugehen.
Im Folgenden wird erläutert, wie CNC-Maschinen funktionieren, was CNC ist und welche verschiedenen Maschinentypen es gibt.
Was ist CNC?
Die numerische Computersteuerung (CNC) ist eine Technologie, die sich auf Computerprogramme und Software stützt. CNC ist heute die Grundlage der automatisierten Bearbeitung durch vorprogrammierte Computersprache.
Die Einbettung dieser Programme in Maschinen macht die Fertigung präzise, schnell und effizient. Sie basieren auf standardisierten Sprachen in G-Codes und M-Codes. G-Codes steuern die Bewegungen, die Geschwindigkeit und die Richtung der Maschine. M-Codes automatisieren verschiedene Maschinenaufgaben wie das Starten und Stoppen bestimmter Programme oder Aktionen.
Während die moderne CNC-Technik aufgrund der komplexen Programmierung eine sehr junge Technologie zu sein scheint, reichen die Ursprünge der CNC-Technik bis in die 1940er Jahre zurück. Sie entwickelten sich aus den ersten numerisch gesteuerten Maschinen von 1949. Sie wurde erstmals in einer experimentellen Fräsmaschine eingesetzt, die von John T. Parsons, einem Computerpionier, entwickelt wurde.
Parson benutzte eine IBM 602A Calculating Punch, um die Koordinaten der Luftströmung für die Entwicklung von Hubschrauberblättern zu bestimmen. Sukzessive Innovationen haben zu der CNC-Bearbeitung geführt, die wir heute kennen. Ein automatisiertes Verfahren, das in allen Bereichen und für verschiedene Anwendungen eingesetzt wird. Und es gibt scheinbar endlose Möglichkeiten für Design und Produktion.
Was ist CNC-Bearbeitung?
CNC-Bearbeitung ist computergesteuerte Fertigung. Sie ist der Höhepunkt des technologischen Fortschritts und der Suche nach einer automatisierten Fertigung.
Durch die Integration von CNC- oder Computerbefehlen wird eine Maschine numerisch gesteuert. Die Software für computergestütztes Design (CAD) erstellt 2D- und 3D-Modelle auf dem Computer. Die CAM-Software (Computer-aided Manufacturing) steuert die Maschine zur Herstellung dieser Modelle.
Die CNC-Bearbeitung vereint Elemente aus Design, Mathematik, technischem Zeichnen und Computerprogrammen. Zu den gängigen CNC-Maschinen gehören Drehbänke, Bohrmaschinen, 3D-Drucker und Fräsmaschinen.
Das macht die CNC-Bearbeitung möglich:
- Programmierung. G-Codes und M-Codes spezifizieren Bearbeitungsanweisungen und Aktionen. Die Computersprache konfiguriert die gesamte Aktion der Maschine für präzises Design und Schneiden.
- Computer. Eine Computereinheit ist das Gehirn der Maschine. Sie liest und interpretiert die Codes. Hochentwickelte Computer ermöglichen eine vollständige Automatisierung der Maschine.
- Maschinensteuerung. Nach der Interpretation der Codes sendet der eingebaute Computer Signale an die mechanischen Komponenten. Den Motoren und Aktuatoren wird befohlen, wann sie starten und stoppen sollen.
- Präzisionsbewegung. Die Geschwindigkeit, das Tempo und die Bewegung der Teile werden genau gesteuert. Die Maschine automatisiert mit Präzision, wo und wie geschnitten werden muss, um das gewünschte Werkstück zu erhalten.
Verschiedene Arten von CNC-Maschinen
Die Zweckmäßigkeit und Effizienz von CNC-Maschinen führte auch zur Entwicklung spezifischerer Maschinentypen. Heute gibt es verschiedene CNC-Maschinentypen für unterschiedliche Branchenanforderungen und Anwendungen.
Nachdem Sie nun wissen, was ein CNC-System ist, wollen wir uns die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen und deren Funktionsweise ansehen.
1. CNC-Fräsmaschine
Zu den Funktionen einer CNC-Fräse gehören Bohren, Fräsen und Schneiden. Sie werden in der Regel für weichere Materialien wie Holz, Aluminium und Verbundwerkstoffe verwendet. CNC-Fräsen ähneln zwar Fräsmaschinen, sind aber weniger präzise in der Ausführung.
Diese Maschinen sind ideal für das Schnitzen und Gravieren auf flachen Werkstücken. Sie können für die Herstellung von Schildern, Musikinstrumenten und Dekorationen verwendet werden. Oberfräsen verfügen über verschiedene Fräser als Hauptschneidewerkzeug. Eine Spindel dreht diese Schneidewerkzeuge mit hoher Geschwindigkeit, um bestimmte Designs und Schnitte zu erzeugen.
Allerdings muss man bei ihrer Verwendung einen gewissen Lärmpegel in Kauf nehmen. Nichtsdestotrotz sind sie für die Holz- und Metallbearbeitung sehr gut geeignet.
2. CNC-Drehmaschine
Dies ist ideal für die Herstellung von Bauteilen, die Merkmale wie Bohrungen, Gewinde und Durchbrüche benötigen. Drehmaschinen verfügen über eine rotierende Stange und ein feststehendes Schneidwerkzeug. Das Werkstück wird über eine Spindel entlang des feststehenden Schneidwerkzeugs gedreht, um einen bestimmten Schnitt zu erzielen.
Häufig werden auf Drehmaschinen Schrauben, Bolzen und Wellen hergestellt. Sie verwenden verschiedene Schneidwerkzeuge für Anwendungen wie Gewindeschneiden, Schlichten und Einstechen. CNC-Drehmaschinen eignen sich auch hervorragend für die Holzbearbeitung.
3. CNC-Fräsmaschine
Eine Fräsmaschine ist wie eine Drehmaschine. Anstelle einer rotierenden Stange und eines festen Fräsers hat sie jedoch eine feste Stange und bewegliche Fräser. Und anstelle eines einzelnen Fräsers hat sie Mehrspitzenfräser.
Fräsen Die CNC-Bearbeitung eignet sich am besten für die Herstellung von Merkmalen auf flachen und unregelmäßigen Materialien. Wie Drehbänke eignet sie sich auch zum Gewindeschneiden, Bohren und zur Herstellung von Schlitzen und Nuten. Da sie jedoch über viele bewegliche Schneiden verfügt, kann sie auch einen einzelnen Materialblock in eine 3D-Form verwandeln.
4. CNC-Drehmaschine
CNC-Drehzentren sind eine Weiterentwicklung von CNC-Drehmaschinen und herkömmlichen Drehmaschinen. Daher haben sie Ähnlichkeiten im Design und in der Bedienung.
Da es sich bei den Drehzentren jedoch um ein Upgrade handelt, verfügen sie über bessere Funktionen. Dazu gehören der automatische Werkzeugwechsel und eine effizientere Spanabfuhr, um nur einige zu nennen. Im Gegensatz zur Flachbettkonstruktion einer Drehmaschine haben Drehzentren ein Schrägbett für einen besseren Spanfluss. Sie verfügen außerdem über eine vollständige Maschineneinhausung für besseren Schutz.
CNC-Drehmaschinen zeichnen sich auch durch höhere Drehzahlen, angetriebene Werkzeuge und automatische Materialzufuhr aus. Im Vergleich zu Drehmaschinen können sie mit 3 bis 5 Achsen ausgestattet sein, um schneller zu schneiden. All diese Bedingungen machen diese Maschinen vielseitiger als CNC-Drehmaschinen. Der einzige Nachteil ist, dass sie auch mehr kosten.
5. CNC-Laserschneidmaschinen
CNC-Laserschneidanlagen funktionieren ähnlich wie Plasmaschneidanlagen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass beim Plasmaschneiden ein Hochgeschwindigkeits-Gasstrom verwendet wird, während beim Laserschneiden intensive Lichtstrahlen zum Einsatz kommen. Ein solcher Laserstrahl schmilzt und verdampft schnell Teile des zu schneidenden Materials.
Diese Maschine verwendet Luft oder Düsen, um die unmittelbare Oberfläche des erhitzten Abschnitts zu verfestigen. Dadurch wird das Material abgekühlt, um weiteres Schmelzen zu vermeiden und präzise Schnitte zu erzielen. CNC-Lasermaschinen sind eine hervorragende Ergänzung zu Blechbearbeitungsmaschinen.
6. CNC-Abkantpresse
Die traditionelle Form von Abkantpressen umfasst hydraulische und manuelle Abkantpressen. CNC-Abkantpressen sind jedoch aufgrund der Integration eines Computers effizienter. Diese Maschinen sind speziell für das Biegen von Blechen zu verschiedenen Profilen und Formen geeignet.
CNC-Abkantpressen sind eine wichtige Blechbearbeitungsmaschine, die Tonnage zum Biegen von Metallen verwendet. Es gibt sie entweder als Abwärts- oder als Aufwärtsbiegemaschinen. Die Abkantpresse besteht aus einem festen Bett und einem beweglichen Oberbalken zum Pressen. Diese beiden Teile sind je nach Anwendung mit austauschbaren Werkzeugen ausgestattet. Im Gegensatz dazu besteht die Aufwärtsformung aus einem festen Oberteil und einem beweglichen Unterteil.
7. CNC-Schneidemaschine
Wie CNC-Abkantpressen ist auch diese Maschine eher für Bleche geeignet. Schermaschinen werden auch Guillotinescheren genannt, und ihr Hauptzweck ist das Schneiden. Sie bestehen aus einem Messerhalter und einem Untermesser, das Bleche schneidet.
Die Funktionsweise ist ähnlich wie bei einer Schere. Zunächst werden die Materialien mit Hilfe von Klemmen und Magnetsaugern auf die Werkbank gelegt. Der Messerhalter und das Untermesser schließen ihren Abstand, um das Material zu durchtrennen. Durch die Integration einer CNC-Steuerung schneidet die Maschine mit hoher Präzision und höherer Effizienz.
CNC-Bearbeitung vs. traditionelle Bearbeitung
Die CNC-Bearbeitung hat sich zum neuen Trend entwickelt, doch die traditionelle Fertigung hat nach wie vor ihre Berechtigung. Im Folgenden vergleichen wir die beiden Bearbeitungsformen und zeigen ihre jeweilige Eignung auf.
- Prozess. CNC erfordert weniger Überwachung, da die computergesteuerte Maschine fast die gesamte Arbeit übernimmt. Die traditionelle Fertigung erfordert Fachwissen, um eine Maschine zu bedienen und das Endprodukt zu verfeinern. Das CNC-Verfahren ist viel effizienter als die traditionelle Fertigung.
- Vielseitigkeit. CNC-Maschinen können einfache bis komplizierte Profile und Designs bearbeiten. Die herkömmliche Bearbeitung ist auf das Fachwissen und die handwerklichen Fähigkeiten des Bedieners beschränkt.
- Präzision. Manche Handwerker können zwar präzise arbeiten, aber CNC-Maschinen sind unübertroffen. Die intelligente Computersteuerung lässt weniger bis gar keine Chance für Fehler und Defekte.
- Kosten. Die Anschaffungskosten von CNC-Maschinen sind teurer als die von herkömmlichen Maschinen. Aber ihre Effizienz und schnelle Bearbeitung machen diesen höheren Anschaffungswert wieder wett. Die herkömmliche Bearbeitung mag zwar niedrigere Anschaffungskosten haben, erfordert aber immer noch höhere Arbeitskosten. CNC-Maschinen bleiben die bessere Investition für die Großserienfertigung.
- Angemessenheit. CNC-Maschinen sind ideal für die Großserienfertigung, die Präzision und Effizienz erfordert. Die traditionelle Bearbeitung eignet sich am besten für Kleinserien und eine Produktion, die mehr handwerkliches Geschick erfordert.
Schlussfolgerung
Das Aufkommen der CNC-Bearbeitung erstreckt sich auf fast alle Bereiche. Das liegt daran, dass die CNC-Bearbeitung einen praktischeren Ansatz für die industrielle Fertigung bietet.
Was eine CNC-Maschine ist, geht über die Beschreibung der Maschine hinaus, sondern die Revolution, wie Industrien arbeiten.
Aber beim Übergang zur CNC-Bearbeitung müssen Sie wissen, was Sie brauchen. Wägen Sie ab, welche Maschinentypen Sie benötigen und für welche Anwendungen Sie sie einsetzen werden. CNC-Maschinen sind zwar effizient, aber sie müssen auch für die Art Ihrer Fertigung und Ihre Bedürfnisse geeignet sein.