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Die CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control Machining) ist ein weit verbreitetes, vorprogrammiertes Fertigungsverfahren, das die Werksanlagen über die Techniken und Methoden informiert. Diese Art der Bearbeitung wird für eine Vielzahl komplexer Verfahren bevorzugt, die vom CNC-Schleifen über das Drehen bis hin zum CNC-Fr?sen reichen. Tats?chlich ist das 3-dimensionale Schneiden mit der CNC-Bearbeitung mühelos m?glich.

Das Beste von allem ist, dass CNC-Prozesse im Gegensatz zu manuellen Operationen funktionieren, bei denen menschliches Personal erforderlich ist, um Befehle über R?der, Hebel und Tasten zu senden. Für einen normalen Menschen mag diese computergesteuerte Bearbeitung wie ein normales Ger?t erscheinen, aber die Software-Konsolen und Programme sind es, die sie für CNC-Zwecke geeignet machen.

Was ist CNC-Bearbeitung?

Ein CNC-System arbeitet mit bin?ren Befehlen und grafischen Anweisungen, die an die entsprechenden Maschinen und Werkzeuge delegiert werden. ?hnlich wie Roboter arbeitet dieses System effizient an mehrdimensionalen Aufgaben und stellt so pr?zise und funktionale Produkte her.

Trotz Fehlern bei mehrdimensionalen Aufgaben bleibt das numerische System für den Codegenerator oft fehlerfrei - ein Verdienst der Platzierung des Kontrollsystems.

Die numerisch gesteuerten Maschinen verwenden Lochkarten, um Anweisungen zu erhalten, w?hrend CNC-Maschinen kleine Tastaturen zur Eingabe von Informationen ben?tigen. Die Daten werden auf der Speicherkarte gespeichert, w?hrend die Codes von den CNC-Programmierern eingegeben oder bearbeitet werden. Die Hersteller müssen dafür sorgen, dass eine umfangreiche Rechenkapazit?t vorhanden ist und die CNC-Programmierer Zugang zu allen Daten haben, um ?nderungen entsprechend den Anforderungen vornehmen zu k?nnen. (Lynch, 2022)

Historischer Hintergrund der CNC-Bearbeitung

Die Erfindung der CNC-Maschinen ist tief in der Idee der NC-Maschinen (Numerical Control) verwurzelt. Im Jahr 1949 entwickelte John T. Parsons eine NC-Maschine, die direkt auf Lochkarten arbeitete, um bessere Bewegungen zu erm?glichen.

Die NC-Maschine von Parsons bildete die Grundlage für ein Forscherteam, das 1952 das Konzept der CNC-Bearbeitung vorstellte. Unter der Leitung von J.F. Reintjes entwarf dieses Team vom MIT (Massachusetts Institute of Technology) den allerersten Prototyp einer CNC-Maschine. Sp?ter arbeiteten sie mit Richard Kregg zusammen, um die erste kommerzielle CNC-Maschine auf den Markt zu bringen. Unter dem Namen Cincinnati Milacron Hydrotel wurden sie zum ersten Hersteller von Maschinen mit numerischer Computersteuerung.

CNC-Maschinen wurden mit der Absicht entwickelt, komplexe Formen und pr?zise und wiederholbare Teile zu fertigen, ohne dabei hohe Kosten zu verursachen. Die Hersteller haben die Freiheit, jede komplexe Form zu entwickeln, die beim traditionellen Fr?sen nicht m?glich ist. In der Tat ist die Bearbeitung von nichtlinearen Kurven mit einer Genauigkeit von über 90% m?glich.

Arten von CNC-Maschinen

Seit ihrer Erfindung im Jahr 1940 haben die computergesteuerten Maschinen einen langen Weg zurückgelegt. Durch den technologischen Fortschritt wurden analoge Steuerungen durch digitale Versionen ersetzt, was zu besserer Leistung, Effizienz und Massenproduktion führte.

Heute sind die meisten CNC-Maschinen automatisiert und haben ihre Perfektion bei zahlreichen elektronischen Vorg?ngen bewiesen, insbesondere beim Lochstanzen, Laserschneiden und Ultraschallschwei?en. Die Hersteller müssen nur die richtige Art der CNC-Bearbeitung für ihre Produktionsanforderungen ausw?hlen.

Tipps: Zum Prüfen anklicken "Rangliste der CNC-Maschinenmarken der Welt“.

CNC-Fr?sen

Fr?smaschinen mit numerischer Steuerung sind in der Lage, numerische oder buchstabenbasierte Befehle zu lesen, um Teile auf mehreren Maschinen zu bearbeiten. Die übliche Sprache ist der G-Code oder vielleicht ein vom Fertigungsteam erstelltes spezielles Medium. Einfache CNC-Fr?sen k?nnen problemlos dreidimensionale Bilder lesen, d. h. X, Y und Z, aber wenn die Produktion eine mehrdimensionale Maschine erfordert, gibt es einige fortschrittliche Fr?sen auf dem Markt.

Drehb?nke

Für runde Produkte k?nnte keine Maschine so effizient arbeiten wie CNC-Drehmaschinen mit wendbaren Werkzeugen. Sie haben sich bei der Arbeit mit komplexen Konstruktionen bew?hrt, bei denen hohe Geschwindigkeit und Pr?zision entscheidend sind. Ihr Steuerungssystem ?hnelt jedoch dem von CNC-Fr?smaschinen, so dass die Hersteller jederzeit problemlos auf CNC-Drehmaschinen (von CNC-Fr?smaschinen) umsteigen k?nnen. CNC-Drehmaschinen arbeiten ebenfalls mit G-Codes oder einzigartigen propriet?ren Befehlen, allerdings auf 2 Achsen, d. h. X und Z.

Plasma-Schneider

Diese Schneidger?te sind ideal für die Bearbeitung von Metallwerkstoffen, da ihre Plasmabrenner genügend Energie und Geschwindigkeit erzeugen, um die Metalle zu schneiden. Plasmaschneider werden als Kombination von elektrischen Lichtb?gen und Druckluftgas bezeichnet und sind mit vielen schweren Aufgaben betraut.

Elektroerosionsmaschinen oder EDM

Elektrische Entladungsmaschinen ist auch als Funkenerosion und Senkerodieren bekannt. Beim Funkenerodieren werden elektrische Funken verwendet, um Rohmaterialien in die gewünschte Form zu bringen. Wenn zwei Elektroden zusammensto?en und Strom erzeugen, wird das Material in die gewünschten Werkstücke zerteilt. Die Hersteller k?nnen den Abstand zwischen zwei Elektroden leicht vergr??ern oder verkleinern, um das elektrische Feld zu verst?rken bzw. zu schw?chen.

Wasserstrahlschneider

Wie Erodiermaschinen und Plasmaschneider sind auch Wasserstrahlschneider für harte Schneidaufgaben zust?ndig - insbesondere für Metall und Granit. Der Unterschied liegt in ihrem Schneidmittel - wie der Name schon sagt, verwenden Wasserstrahlschneider Wasser als Schneidmittel, das dann entweder mit Sand oder einem anderen Abrasivstoff kombiniert wird, um eine bessere Leistung zu erzielen. Wasserstrahlschneider sind besonders wichtig für Materialien, die keine Hitze vertragen, insbesondere im Bergbau und in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Sie werden ben?tigt, um Materialien so zu bearbeiten und zu schneiden, dass sich ihre eigentlichen Eigenschaften nicht ver?ndern.

Arten von CNC-Bearbeitungssystemen

Die CNC-Bearbeitung arbeitet mit der G-Code-Sprache, deren Hauptziel darin besteht, die Verhaltenssteuerung der entsprechenden Maschinen, wie Vorschub, Koordination und Geschwindigkeit, zu maximieren.

In der Praxis ist es recht einfach, die Position und die Geschwindigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen per Software in sich wiederholenden Zyklen vorzuprogrammieren, ohne dass ein Mensch eingreifen muss. Die Hersteller müssen lediglich 2D- oder 3D-CAD-Diagramme entwickeln und sie in Computercodes umwandeln, damit sie für die CNC-Systeme lesbar sind.

Diese Art der Bearbeitung ist vor allem für die Kunststoff- und Metallverarbeitung geeignet. Es geht nur darum, die richtige CNC-Programmierung auf der Grundlage der folgenden Details zu w?hlen:

Bearbeitungssystem mit offenem oder geschlossenem Kreislauf

Es ist sehr wichtig, die Positionskontrolle durch offene oder geschlossene Regelkreise zu gew?hrleisten. Bei offenen Regelkreisen flie?en die Signale in eine Richtung, d. h. zwischen Motor und CNC-Steuerung, w?hrend es bei geschlossenen Regelkreisen recht einfach ist, Rückmeldungen aus jeder Richtung zu erhalten. Diese Effizienz macht es den Herstellern und dem Bearbeitungssystem leicht, so viele Fehler wie m?glich zu minimieren - insbesondere bei der Positionierung und der Geschwindigkeit.

Die Werkzeuge verwenden Servo- oder Schrittmotoren, um die vom G-Code gesteuerten Bewegungen zu wiederholen. Für begrenzte CNC-Maschinenbewegungen mit minimaler Geschwindigkeit und Kraft sind Open-Loop-Systeme ideal, w?hrend Closed-Loop-Systeme für industrielle Zwecke gut geeignet sind. Systeme mit geschlossenem Regelkreis gew?hrleisten eine h?here Genauigkeit, Geschwindigkeit und Konsistenz, um schwere Aufgaben wie Metallarbeiten zu bew?ltigen.

Automatisierte CNC-Bearbeitung

Die aufkommende Technologie hat es m?glich gemacht, die Produktion durch vorprogrammierte Software zu maximieren. Heutzutage müssen die Hersteller keine riesigen Arbeitskr?fte mehr einstellen, um die Arbeiten durchzuführen. CNC-Protokolle erm?glichen es den Herstellern, die automatisierte Produktion durch CAD-Konstruktionen in Gang zu setzen. Die Abmessungen sind auf diesen Pl?nen, die mit CAD oder fortschrittlicher Software für computergestütztes Design eingegeben werden, klar angegeben. Die Pl?ne werden dann mit Hilfe von CAM- oder computergestützter Fertigungssoftware effizient in fertige Produkte umgewandelt.

Manchmal kann die Fertigung den Einsatz von Werkzeugmaschinen wie Fr?sen oder Bohrern erforderlich machen, um die Qualit?t der Produkte nicht zu beeintr?chtigen. Die Hersteller k?nnen entweder Ger?te mit mehreren CNC-Bearbeitungsfunktionen einsetzen oder mehrere Maschinen zusammen mit Roboterh?nden installieren, die die Arbeiten übernehmen. In diesem Fall w?re ein separates Programm erforderlich, um die Roboter anzuweisen, die Teile von einem Ort zum anderen zu transportieren.

Verschiedene CNC-Bearbeitungsverfahren

Je nach den Anforderungen der Industrie haben die CNC-Hersteller mehrere Verfahren entdeckt, bei denen die CNC-Bearbeitung anders und effizient funktioniert. Werfen wir einen Blick auf einige von ihnen:

CNC-Drehen

CNC-Drehmaschinen werden beim CNC-Drehen eingesetzt, um Kunststoffe und Metalle in die gewünschten Gr??en und Formen zu bringen. Diese Drehmaschinen haben sich bei der Herstellung robuster CNC-Drehteile bew?hrt, die hohe Pr?zision für Branchen wie Medizintechnik, Automobilbau, Elektronik, Luft- und Raumfahrt usw. versprechen.

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CNC-Fr?sen

Beim CNC-Fr?sen wird ein gro?er Metall- oder Kunststoffblock in kleine Teile mit unterschiedlichen Geometrien zerlegt. Dieses subtraktive Verfahren arbeitet mit 3-, 4- und 5-Achsen-Maschinen, um Teile mit einer Toleranz von 0,01 mm herzustellen. Die Hersteller müssen sich nur an eine Regel erinnern - je mehr Achsen, desto besser die F?higkeit, Schnittwinkel und komplexe Teile zu erhalten. Vom Prototyping bis zu kundenspezifischen Produkten müssen sie die richtige CNC-Fr?smaschine für hochwertige und hochpr?zise Produkte w?hlen.

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Drahtschneiden & EDM

Bei dieser Art des CNC-Schneidens werden Molybd?n-, Kupfer- oder Graphitdr?hte verwendet, um die gewünschten scharfen Ecken, Hinterschneidungen und sogar die Entfernung von Abfallmaterialien aus den Teilen zu erzielen. Erodierverfahren werden h?ufig für die schnelle Herstellung von Werkzeugen und Formen verwendet. Sie werden in die folgenden Kategorien unterteilt:

• Grobschnitt (First Pass): Der Rough Cut EDM ist bekannt für die Bearbeitung rauerer Oberfl?chen zur Erzielung spezifischer Designs und bietet eine Toleranz von 0,002 (+/-). Mit einer Genauigkeit von 90% im ersten Durchgang ist das Toleranzniveau ideal, um die Anforderungen an die Oberfl?chenbearbeitung zu erfüllen.
• Fertigstellungsschnitt (zweiter Durchgang): Um bessere Ergebnisse zu erzielen, wird der Schlichtschnitt als zweiter Schritt mit einer Toleranz von bis zu 0,0005 (+/-) durchgeführt. Die Oberfl?chengüte soll ebenfalls 72 ?in betragen, wobei der Unterschied mit blo?em Auge nicht zu erkennen ist.
• Granulare Details (Dritter Durchgang): Diese Methode ist ideal, um feinste Oberfl?chen und empfindliche Drahtschnitte für empfindliche Anwendungen wie Teile für die Luft- und Raumfahrt und medizinische Ger?te zu erzielen. Dieses 3-stufige Verfahren hilft den Herstellern, die Oberfl?chengüte auf 35 ?in zu reduzieren, um au?ergew?hnliche Produkte herzustellen.

CNC-Schleifen

Für die Bearbeitung von flachen Oberfl?chen oder runden Werkstücken hat sich das CNC-Schleifen als die perfekte Wahl erwiesen. Au?erdem betr?gt die Toleranz für solche Produkte 0,005 mm (+/-), je nach Produktionsbedarf.

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Schweizer Zerspanung

Für komplexe oder dünne Teile müssen die Hersteller die Schweizer Bearbeitung wegen ihrer Zerspanungseffizienz w?hlen. Das Verfahren kann problemlos Material aus engen R?umen und in der N?he des Halters schneiden, um Verformungen zu vermeiden.

Die Schweizer Zerspanung kann den gesamten Prozess vom Prototyping bis zur Serienfertigung für Kunststoff- und Metallwerkstoffe übernehmen. Die so entwickelten Produkte versprechen die gewünschte Funktionalit?t über einen l?ngeren Zeitraum.

CNC-Fr?sen

CNC-Fr?sen kann weiche Materialien wie EVA, EPS-Schaum und sogar Holz sowie einige Metall- oder Kunststoffteile bearbeiten. Die Maschinen k?nnen Produkte mit engen Toleranzen und scharfen Kanten herstellen.

Multi-Achsen in der CNC-Bearbeitung

Die Industrialisierung hat die CNC-Bearbeitungstechniken, -methoden und -prozesse stark ver?ndert. Die Anwendung der mehrachsigen CNC-Bearbeitung hat die Herstellung scharfer und komplexer Formen mit komplizierten Merkmalen und erstaunlicher Fertigungspr?zision vereinfacht.

Dieses moderne Bearbeitungssystem, das als mehrachsige CNC-Bearbeitung bezeichnet wird, erm?glicht es den Herstellern, komplizierte Formen in einfachsten Schritten herzustellen.

Im Gegensatz zur traditionellen X-, Y- und Z-Achsen-Bearbeitung zeichnet sich dieses Mehrachsenkonzept dadurch aus, dass es mehr Achsen auf dem Werkstück oder dem Werkzeug platziert und so eine Bewegung in mehreren Achsen erm?glicht. Es erm?glicht den Herstellern moderne und elegante Konstruktionen, die mit einfachen Bearbeitungstechniken nicht m?glich sind.

Man unterteilt die multiaxiale CNC-Bearbeitung in folgende Kategorien, die je nach Anwendung von Bedeutung sind:

3-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die 3-Achsen-Bearbeitung ist ein typischer Prozess, der sich um drei Mechanismen dreht. Es beginnt mit dem Auf- und Abw?rtsspindeln, gefolgt von einer seitlichen Bewegung und einer Hin- und Herbewegung.

Die 3-Achsen-Bearbeitung konzentriert sich auf drei X-, Y- und Z-Achsen, die nach klassischen Schneidprinzipien arbeiten, um gleichf?rmige Teile zu schneiden. Allerdings lassen sich schwer zug?ngliche Bereiche nicht bearbeiten, und die Maschinen müssen ein einziges Stück mehrfach bearbeiten, was letztendlich die Produktivit?t und Effizienz verringert.

4-Achsen-CNC-Bearbeitung

In Anbetracht der Einschr?nkungen bei der 3-Achsen-Bearbeitung kann die 4- und 5-Achsen-Bearbeitung ein guter Ersatz sein.

Die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung folgt zwar demselben Mechanismus, beinhaltet aber eine zus?tzliche Achse, die die Arbeit etwas erleichtert. Bei der Arbeit bewegt sich die Spindel in drei Achsen - vor und zurück, von Seite zu Seite und auf und ab - und das alles, w?hrend das Werkstück stillsteht.

Bei der 4-Achs-Bearbeitung bewegt sich die Spindel entlang der A-Achse (oder X-Achse), um Situationen wie Ausschnitte oder Bohrungen zu bew?ltigen. Diese zus?tzliche Achse erh?ht auch die Genauigkeit und Effizienz der Produktion.

5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Mit 2 zus?tzlichen Achsen verspricht diese Version der 3-Achsen-CNC-Bearbeitung unglaubliche Leistungen und Zufriedenheit.

Beim 5-Achsen-Bearbeitungssystem arbeiten das Schneidwerkzeug und die Spindel in drei Achsen, w?hrend es weitere Rotationen auf der Z-Achse (auch C-Achse genannt), der Y-Achse (B-Achse) und der X-Achse (A-Achse) gibt. Das System kann je nach Bedarf zwei beliebige der Drehachsen nutzen.

Die 5-Achsen-Bearbeitung wird weiter unterteilt in folgende Bereiche:

3 + 2-Achsen CNC-Bearbeitung

Die 3+2-Achsen-Bearbeitung, die als Unterform der 5-Achsen-Bearbeitung bekannt ist, liegt zwischen der 5-Achsen- und der 3-Achsen-Bearbeitung, was sie zu einer ?u?erst effektiven und vorteilhaften Fertigungsmethode macht. Manchmal wird sie auch als positionelle 5-Achsen-Bearbeitung bezeichnet.

Das Beste an der 3+2-Achsen-Bearbeitung ist, dass sich die Position des Werkzeugs nicht mit der Drehung des Tisches oder der Spindel ?ndert. Das hat zur Folge, dass das Schneidewerkzeug nicht perfekt schneidet und hilft, komplizierte und unregelm??ige Formen zu erreichen.

4 + 1-Achsen CNC-Bearbeitung

Bei dieser 5-Achsen-Bearbeitungskonfiguration sind station?re Achsen im Einsatz, d. h. eine Achse bearbeitet Substrate in einer festen Position. 4+1-Achse ist die einfachste Form der 5-Achsen-Bearbeitung, bei der eine Drehachse und drei Translationsachsen zum Einsatz kommen.

Erw?hnenswert ist die Tatsache, dass die Hersteller den Oberfl?chenwinkel aufgrund der Stabilit?t der Bewegung nicht einfach bestimmen k?nnen. Diese oberfl?chenabh?ngige Bearbeitung verringert die Geschwindigkeit und Effizienz und ist daher bei zylindrischen Formen nur begrenzt einsetzbar.

Simultane 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Bei diesem oberfl?chenabh?ngigen Bearbeitungssystem wird das Schneidewerkzeug über dem Substrat platziert, wodurch sich das Schneidewerkzeug in 3 Hauptachsen bewegen kann. Andererseits dreht sich auch das Werkstück in 3 Rotationsachsen, so dass die Fr?s- oder Schneidwerkzeuge auch schwer zug?ngliche Bereiche durchschneiden k?nnen.

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Materialien für die CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitungsindustrie hat sich zu einem der vielseitigsten Bereiche entwickelt, in dem Kreativit?t und Innovation zum Tragen kommen. Sie erm?glicht es den Herstellern, über 150 Kunststoff- und Metallarten zu bearbeiten, um den Anforderungen ihrer Kunden gerecht zu werden.

Materialien	Beschreibung
Kupfer	Kupfer hat eine au?ergew?hnliche elektrische und thermische Leitf?higkeit und ist zudem sehr plastisch. Es ist korrosionsbest?ndig, dehnbar und l?sst sich leicht schwei?en.
Aluminium	Aluminium ist aufgrund seines unglaublichen Verh?ltnisses von Festigkeit zu Gewicht ein dehnbares Metall. Die Hersteller k?nnen jede Art von Arbeit w?hlen.
Rostfreier Stahl	Aufgrund seines geringen Kohlenstoffgehalts ist rostfreier Stahl ein gutes Material für industrielle Anwendungen. Au?erdem enth?lt er 10% Chrom.
Kunststoffe	Dank der Erschwinglichkeit, der schnelleren Bearbeitung und der gro?en Auswahl k?nnen CNC-Hersteller mit Kunststoffen eine gro?e Vielfalt an Produkten herstellen.
Titan	Titan ist bekannt für seine Korrosionsbest?ndigkeit, seine F?higkeit, extreme Temperaturen und chemische Reaktionen zu verkraften. Das Geheimnis liegt in seinem unglaublichen Verh?ltnis von Festigkeit zu Gewicht.
Messing	Messing wird vor allem wegen der geringen Reibung, des goldenen Aussehens von Messing und der elektrischen Leitf?higkeit verwendet.

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Warum CNC-Bearbeitung? Wichtigste Vorteile

Die CNC-Pr?zisionsbearbeitung mag etwas mehr kosten als herk?mmliche Bearbeitungsmethoden. Langfristig gesehen sind die Vorteile, die das Verfahren bietet, die betr?chtliche Investition jedoch auf jeden Fall wert.

Hohe Genauigkeit

Enge Toleranzen sind ein direkter Hinweis darauf, dass das durch Pr?zisionsbearbeitung hergestellte Endprodukt hochgenau sein wird. Pr?zisionsbearbeitungen werden in der Regel an Teilen durchgeführt, die mit anderen Teilen zusammenwirken müssen. Daher ist eine hohe Genauigkeit unerl?sslich, damit diese spezifischen Teile sp?ter perfekt funktionieren.

Hohe Reproduzierbarkeit

Das Konzept der Wiederholbarkeit ist einer der wichtigsten Eckpfeiler der modernen Fertigung. Jedes in einem bestimmten Verfahren hergestellte Teil sieht für den Endverbraucher ?hnlich aus wie andere Teile. Jede Abweichung von dieser Nachbildung wird in der Regel als Fehler angesehen. Die Pr?zisionsbearbeitung ist in dieser Hinsicht attraktiv. Mit Hilfe der hochpr?zisen CNC-Bearbeitung ist es m?glich, jedes Teil mit vernachl?ssigbaren Abweichungen identisch mit dem Original herzustellen.

Niedrige Produktionskosten

Da es bei der Pr?zisionsbearbeitung keine Abweichungen gibt, werden weniger fehlerhafte Teile produziert. Infolgedessen kann das Verfahren die Ausschussrate von Teilen erheblich reduzieren. Dadurch sind die Materialkosten niedrig. Darüber hinaus k?nnen durch automatisierte computergestützte Fertigungsverfahren die Arbeitskosten gesenkt werden. Die kombinierte Senkung der Arbeits- und Materialkosten bedeutet, dass die CNC-Bearbeitung in der Produktion kostengünstiger ist als jede Alternative.

Geschwindigkeit und Effizienz

Bei der Pr?zisionsbearbeitung kommen Hochgeschwindigkeitsroboter zum Einsatz, die Teile schneller herstellen k?nnen als die manuelle Fertigung auf einer herk?mmlichen Drehmaschine. Darüber hinaus werden diese Teile mit hoher Genauigkeit und engen Toleranzen fertiggestellt, so dass eine Nachbearbeitung nicht erforderlich ist. Dies verkürzt die Produktionszeit und erh?ht die Produktivit?t und Effizienz in der Werkstatt.

Komplexe Bearbeitungskapazit?ten

CNC-Maschinen k?nnen komplexe Bearbeitungen wie 3D-Fl?chenfr?sen, Wendelfr?sen und simultane Mehrachsenbearbeitung durchführen. Sie k?nnen die Bewegung von Werkzeugen und Werkstücken nach vorher geschriebenen Programmen genau steuern und erm?glichen die Bearbeitung komplexer Formen und Strukturen.

Sicherheit

CNC-Maschinen ersetzen die menschliche Arbeitskraft durch computergesteuerte numerische Steuerungen und eliminieren den Risikofaktor menschlicher Fehler im Schneideprozess, wodurch die potenziellen Gefahren für die Arbeitnehmer bei der Verwendung der Maschine erheblich reduziert werden. Die Arbeitnehmer k?nnen auch in qualifikationsintensive Positionen wechseln, z. B. in die CNC-Konstruktion.

Verringerung menschlicher Fehler

Da der Betrieb von CNC-Werkzeugmaschinen von Computern gesteuert wird, ist der Einfluss menschlicher Faktoren auf die Qualit?t der Bearbeitung geringer. Menschliche Fehler, wie z. B. Ermüdung, inkonsistente Bedienung und Urteilsverm?gen, führen h?ufig zu schlechten Bearbeitungsergebnissen. Der Einsatz einer CNC-Werkzeugmaschine verringert diese Fehler und verbessert die Konsistenz und Genauigkeit der Bearbeitung.

Hohe Flexibilit?t

CNC-Maschinen k?nnen durch ?ndern von zuvor geschriebenen Programmen an unterschiedliche Bearbeitungsanforderungen angepasst werden. Dank dieser Flexibilit?t k?nnen viele verschiedene Teile auf derselben Maschine bearbeitet werden, ohne dass umfangreiche ?nderungen oder Anpassungen der Ausrüstung erforderlich sind.

Anwendungen der CNC-Bearbeitung

Welche Arten von Teilen k?nnen mit der weit verbreiteten CNC-Bearbeitung bearbeitet werden? Die wichtigsten Werkstücke lassen sich in fünf Kategorien einteilen: kastenf?rmige Teile, komplexe Oberfl?chen, unregelm??ig geformte Teile, Scheiben-/Hülsen-/Plattenteile und spezielle Bearbeitungsvorg?nge.

1. Box-Typ Teile

Bei kastenf?rmigen Teilen handelt es sich im Allgemeinen um Bauteile mit mehreren Bohrungssystemen, inneren Hohlr?umen und definierten L?ngen-/Breiten-/H?henverh?ltnissen.

Diese Teile werden h?ufig in Werkzeugmaschinen, Automobilen, im Flugzeugbau und in anderen Industriezweigen verwendet. Sie erfordern eine mehrstufige Bearbeitung von Bohrungssystemen und Ebenen mit hohen Toleranzen, insbesondere mit strenger geometrischer Dimensionierung und Toleranz (GD&T).

Bei der Bearbeitung von mehreren Arbeitsstationen oder wenn der Bearbeitungstisch mehrmals gedreht werden muss, um den Winkel der Teile zu vervollst?ndigen, werden in der Regel die horizontalen Bohr-/Fr?s-Bearbeitungszentren gew?hlt.

Wenn weniger Stationen zu bearbeiten sind und die Spannweite nicht gro? ist, kann ein vertikales Bearbeitungszentrum (VMC) für die Bearbeitung von einem Ende aus gew?hlt werden.

2. Komplexe Oberfl?chen

Komplexe Oberfl?chen nehmen im Maschinenbau, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, eine besonders wichtige Stellung ein.

Vor allem komplexe Oberfl?chen sind mit herk?mmlichen Bearbeitungsmethoden nur schwer oder gar nicht zu erreichen. Die traditionelle Methode ist der Pr?zisionsguss, und man kann sich vorstellen, dass die Genauigkeit gering ist.

H?ufige komplexe Oberfl?chenteile sind verschiedene Laufr?der, Windturbinen, sph?rische Oberfl?chen, gekrümmte Formen, Propeller und Triebwerke sowie einige andere Freiformfl?chen.

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Nocken und Nockenmechanismen

Als grundlegende Elemente der mechanischen Informationsspeicherung und -übertragung sind Nocken und Nockenmechanismen in verschiedenen automatischen Maschinen weit verbreitet. Bei der Bearbeitung solcher Teile kann man sich je nach Komplexit?t für 3-Achsen-, 4-Achsen- oder 5-Achsen-Simultanbearbeitungszentren entscheiden.

Integrierte Laufr?der

Teile wie integrierte Laufr?der werden h?ufig in Kompressoren für Flugzeugtriebwerke, Expander für Sauerstofferzeugungsanlagen, Einschrauben-Luftkompressoren usw. verwendet. Die Bearbeitung solcher Profile kann nur mit einem vier- oder mehrachsigen Simultanbearbeitungszentrum durchgeführt werden. Für ein solches Profil k?nnen mehr als vier Achsen des Bearbeitungszentrums verwendet werden, um die Bearbeitung abzuschlie?en.

Schimmelpilze

Formen wie Spritzgussformen, Gummiformen, Vakuumsch?umformen, Druckgussformen usw.

Sph?rische Oberfl?chen

Sph?rische Oberfl?chen k?nnen auf Bearbeitungszentren gefr?st werden. Das 3-Achs-Fr?sen beschr?nkt sich auf eine ineffiziente Ann?herung mit Kugelkopffr?sern, w?hrend das 5-Achs-Fr?sen eine effiziente Hüllkurvenbearbeitung mit Flachfr?sern erm?glicht, um sich dem Kugelprofil anzun?hern.

Bei der Bearbeitung komplexer Oberfl?chen mit Bearbeitungszentren ist der Programmieraufwand gro? und die meisten von ihnen ben?tigen eine automatische Programmiertechnik.

03. Unregelm??ig geformte Komponenten

Unregelm??ig geformte Bauteile sind Teile mit unregelm??igen Formen, die meist eine Mischung aus Punkt-, Linien- und Fl?chenbearbeitung erfordern.

Diese Teile sind im Allgemeinen weniger steif. Sie lassen sich leicht verformen und sind beim Spannen schwer zu kontrollieren, und es ist schwierig, die Bearbeitungsgenauigkeit zu gew?hrleisten. Sogar in einigen speziellen F?llen ist die Bearbeitung von Teilen mit gew?hnlichen Werkzeugmaschinen schwer zu bewerkstelligen.

Bei der Bearbeitung von unregelm??ig geformten Bauteilen mit Bearbeitungszentren sollten sinnvolle Prozessma?nahmen eingesetzt werden. Optimieren Sie zum Beispiel Prozesse mit Einzel-/Doppelaufspannungen auf Bearbeitungszentren, um deren hybride Mehrfachbearbeitungsm?glichkeiten zu nutzen.

04. Scheiben/Hülsen/Platten-Teile

Unter scheiben-, hülsen- und plattenf?rmigen Teilen versteht man Scheiben-/Hülsen- oder Wellenteile mit Passfedernuten, radialen Bohrungen oder stirnseitig verteilten Lochmustern und gekrümmten Oberfl?chen. Beispiele hierfür sind Wellenhülsen mit Flansch, Wellen mit Passfedernuten oder quadratischen Enden sowie Plattenteile, die eine umfangreiche Lochbearbeitung erfordern, wie z. B. verschiedene Motorabdeckungen. Scheibenteile mit stirnseitigen Lochmustern und gekrümmten Oberfl?chen werden für vertikale Bearbeitungszentren empfohlen, w?hrend Teile mit radialen L?chern auf horizontalen Bearbeitungszentren bearbeitet werden k?nnen.

05. Besondere Verarbeitung

Nach der Beherrschung der Funktionen von Bearbeitungszentren k?nnen die Bediener mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen und spezieller Werkzeuge spezielle Prozesse durchführen, wie z. B. das Gravieren von Text, Linien oder Mustern auf Metalloberfl?chen.

Durch die Ausstattung der Spindel des Bearbeitungszentrums mit einer Hochfrequenz-Erodierstromversorgung kann die Oberfl?chenabschreckung von Metalloberfl?chen mit Line-Scan durchgeführt werden.

Die Ausstattung des Bearbeitungszentrums mit einem Hochgeschwindigkeits-Schleifkopf erm?glicht das Schleifen von kleinmoduligen Evolventen-Kegelr?dern sowie von verschiedenen Kurven und Fl?chen.

CNC-Bearbeitungsnormen und Toleranzen

Wenn es darum geht, Pr?zisionsbearbeitungsdienstleistungen zu erhalten, muss man die Bedeutung der CNC-Bearbeitungsnormen und ihrer Toleranzen kennen. Für lineare und winklige Messungen von Werkstücken gilt die ISO 2768-1, für die Oberfl?chenrauheit die ISO 2768-2. Die Hersteller müssen sich nur über die erforderlichen Toleranzen im Klaren sein, um zuverl?ssige und genaue Ergebnisse zu erzielen.

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle der CNC-Bearbeitungstoleranzen, die Ma?abweichungen für den Bearbeitungsprozess aufzeigt. Sie erm?glicht es den Ingenieuren und Bearbeitern, sich ein klares Bild von den zul?ssigen Grenzen bei Parametern wie Oberfl?chengüte, geometrischen Merkmalen und Abmessungen zu machen. ^[1].

Linearer Abmessungsbereich (mm)	F (Fein)	M (Mittel)	C (Grob)	V (Sehr grob)
0,5 bis 3	+/- 0.05	+/- 0.1	+/- 0.2	–
?ber 3 bis zu 6	+/- 0.05	+/- 0.1	+/- 0.3	+/- 0.5
?ber 6 bis zu 30	+/- 0.1	+/- 0.2	+/- 0.5	+ 1.0
?ber 30 bis zu 120	+/- 0.15	+/- 0.3	+ 0.8	+ 1.5
?ber 120 bis zu 400	+ 0.2	+ 0.5	+ 1.2	+ 2.5
?ber 400 bis zu 1000	–	+ 0.8	+ 2.0	+ 4.0
?ber 1000 bis zu 2000	+ 0.5	+ 1.2	+ 3.0	+ 6.0
?ber 2000 bis zu 4000	–	+ 2.0	+ 4.0	+ 8.0

Einseitige Duldung

Wie der Name schon sagt, sind einseitige Toleranzen nur in einer Richtung zul?ssig. Sie k?nnen entweder Position oder negativ sein. Zum Beispiel beschreibt eine einseitige Toleranz von 0,00 / - 0,07 mm, dass das Produkt unter 0,07 mm liegen kann, aber die angegebenen Ma?e nicht überschreiten sollte.

In der Praxis wird die einseitige Toleranz bei Entwürfen für Projekte angewendet, bei denen mehrere Werkstücke zusammenpassen müssen. Auf diese Weise bleiben die Ma?e immer gleich, so dass jedes Teil wie gewünscht zusammengefügt werden kann.

Bilaterale Toleranzen

Bei der zweiseitigen Toleranz kann die Abweichung von den geforderten Au?enma?en beliebig sein, d. h. positiv oder negativ, so dass das Teil kleiner oder gr??er als die Ma?e sein kann. Wenn die zweiseitige Toleranz zum Beispiel +/- 0,06 mm betr?gt, bedeutet dies, dass das gefertigte Teil entweder um 0,6 mm l?nger oder kürzer sein kann. ^[2].

Geometrische Bema?ung und Toleranzen

Im Vergleich zu anderen Bearbeitungstoleranzen ist sie pr?ziser und gründlicher. GD&T berücksichtigt sowohl die spezifizierten Ma?e als auch die angemessene Abweichung. Au?erdem werden sowohl die geometrische Dimensionierung als auch die Toleranzen hervorgehoben, um eine reibungslosere Produktion zu gew?hrleisten.

Es ist bekannt für ein fortschrittlicheres und komplizierteres Bearbeitungstoleranzsystem als bei der herk?mmlichen Bearbeitung, das Messungen und entsprechende Abweichungen hervorhebt. Darüber hinaus stellt GD&T geometrische Merkmale der zu bearbeitenden Komponenten dar, wie z. B. die wahre Position, die Ebenheit und die Zentrizit?t. Geometrische Bema?ung und Toleranz erm?glichen es den Herstellern, den Durchmesser entsprechend den gewünschten Abmessungen zu spezifizieren.

Tipps: Erfahren Sie mehr über den umfassenden Leitfaden zu "Geometrische Bema?ung und Tolerierung".

Einseitige Duldung

Wie der Name schon sagt, k?nnen die Ma?e jeweils l?nger oder kürzer sein. Eine Toleranz von +/-0,06 mm bedeutet zum Beispiel, dass das gefertigte Teil nur kleiner sein kann. Sie eignet sich besonders für Teile, die in andere Komponenten passen müssen, um die Maschine nutzbar zu machen.

Grenzwerttoleranz

Bei der Grenztoleranz müssen mehrere Werte immer in einen bestimmten Bereich fallen, damit das Teil brauchbar ist. Wenn der Bereich zum Beispiel 13 ~ 13,5 betr?gt, müssen die Messungen innerhalb der oberen (13) und unteren (13,5) Grenze liegen.

Tipps: Klicken Sie, um ein vollst?ndiges Verst?ndnis für "CNC-Bearbeitungstoleranzen“.

Wie w?hlt man den richtigen CNC-Bearbeitungslieferanten?

W?hlen Sie einen Hersteller mit umfassender Erfahrung und technischem Know-how. Die Bearbeitung von Pr?zisionsteilen erfordert fortgeschrittene F?higkeiten und Kenntnisse. Nur Hersteller, die über entsprechende Fachkenntnisse verfügen, k?nnen hochwertige Produkte liefern. Informieren Sie sich auf der Website des Herstellers oder im direkten Gespr?ch mit den Vertriebsmitarbeitern über dessen Erfahrung und F?higkeiten bei der Bearbeitung.

W?hlen Sie einen Hersteller, der über einen modernen Maschinenpark und effiziente Bearbeitungsm?glichkeiten verfügt. Hochmoderne Anlagen und Verfahren sind für die Pr?zisionsbearbeitung unerl?sslich. Eine vollst?ndige Anlagenkonfiguration gew?hrleistet Produktgenauigkeit und -stabilit?t, w?hrend eine effiziente Produktionskapazit?t die rechtzeitige Lieferung garantiert.

Bevorzugen Sie Hersteller, die Qualit?tsmanagementsysteme und -standards einführen. Eine strenge Qualit?tskontrolle ist entscheidend für die Einhaltung der Vorschriften für die Pr?zisionsbearbeitung. Entscheiden Sie sich für ISO-zertifizierte oder in ?hnlicher Weise akkreditierte Hersteller, da eine solide Qualit?tssicherung langfristige Zeiteinsparungen erm?glicht.

W?hlen Sie einen Hersteller, der Kosteneffizienz bietet. Obwohl es sich um eine technologieintensive Branche handelt, ist die Preisgestaltung nach wie vor ein wichtiger Aspekt. Holen Sie Angebote von mehreren Herstellern ein und vergleichen Sie nicht nur die Kosten, sondern auch die inbegriffenen Dienstleistungen und den After-Sales-Support.

Tipps: Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren über "Kosten für CNC-Bearbeitung". Vielleicht interessieren Sie sich auch für qualifizierte "CNC-Bearbeitungsdienstleistungen“.

H?ufig gestellte Fragen (FAQs)

Referenzen

[1] JLCCNC. (n.d.). ISO 2768 Toleranznormen für die CNC-Bearbeitung. Abgerufen von JLCCNC.com:

[2] Lynch, M. (1997, 4. Januar). CNC-Schlüsselkonzept Nr. 1 - Die Grundlagen der numerischen Computersteuerung. Moderne Maschinenwerkstatt.