Sie wissen wahrscheinlich, was CNC-Drehen ist und wie es funktioniert, aber lassen Sie uns noch einmal einige Grundlagen durchgehen, um seine Funktionsweise vollständig zu verstehen und diese Maschine bestmöglich zu nutzen. Möchten Sie Ihre CNC-Reise beginnen? Machen Sie sich mit dem grundlegenden Wissen über den Aufbau dieser Art von Maschinen vertraut. Lesen Sie unseren Leitfaden, der die wichtigsten Elemente behandelt. Wir laden Sie ein!
Wie funktioniert eine CNC-Drehmaschine?
Auf einer CNC-Drehmaschine wird die Geometrie des zu bearbeitenden Gegenstandes durch Materialentfernung geformt. Während des Drehvorgangs dreht sich das zu bearbeitende Material um eine hypothetische Achse, die im Spannfutter befestigt ist. Diese Achse ist die Z-Achse und beinhaltet die Hauptbewegung, die Drehbewegung. Das Schneidwerkzeug führt die Sekundärbewegung, den Vorschub, aus. Wenn das Werkzeug die Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes berührt, wird Material entfernt, auf diese Weise erfolgt das Schneiden auf der Drehmaschine. In der Praxis sieht es so aus, dass das Schneidwerkzeug auf einer Seite des Durchmessers des zu bearbeitenden Gegenstandes auf der X-Achse liegt und der Durchmesser der bearbeiteten Oberfläche um die Z-Achse erzeugt wird. Das Schneidwerkzeug kann sich längs oder quer bewegen. Es ist wichtig zu betonen, dass die Gegenstände unterschiedliche Geometrien haben können. Wir weisen darauf hin, dass die Geometrie des zu bearbeitenden Gegenstandes von der Kombination der beiden Achsen (Dreh- und Vorschubachse) und dem verwendeten Schneidwerkzeug abhängt. Das zu verwendende Schneidwerkzeug hängt wiederum von der Art der herzustellenden Oberfläche und der Art des Drehvorgangs ab.
Was sind 2-Achsen- und 3-Achsen-Drehmaschinen?
Wenn Sie grundlegende Materialien über den Aufbau von CNC-Maschinen lesen, finden Sie sicherlich Informationen über 2-Achsen- und 3-Achsen-Drehmaschinen. Der Unterschied zwischen ihnen liegt in der Anzahl der Achsen - wie der Name schon sagt.
- Bei einer 2-Achsen-Drehmaschine erfolgt die Bearbeitung auf 2 Achsen.
- Bei einer 3-Achsen-Drehmaschine erfolgt die Bearbeitung auf 3 Achsen.
Es wird gesagt, dass Drei-Spindel-Drehmaschinen mehr Optionen bieten. Aber lassen Sie uns das ein wenig besser erklären. Was wir bisher gesagt haben, bezieht sich auf 2-Achsen-Drehmaschinen: X und Z; beide Achsen werden programmiert. Dann bewegt sich das Werkzeug linear, während das Teil um seine eigene Achse dreht. Die lineare Bewegung des Werkzeugs kann entlang oder senkrecht zur Z-Achse des Teils erfolgen. Drei-Achsen-Drehmaschinen enthalten eine zusätzliche Achse, die gedreht werden kann. Dies wird als C-Achse bezeichnet. Von einer 3-Achsen-Drehmaschine kann man sicherlich mehr erwarten. Mit einer 3-Achsen-Drehmaschine können einige Fräsoperationen gehandhabt und programmiert werden. Genauer gesagt, kann man die Position des Werkzeugs um die Drehachse des Teils ändern und Schlitze, Löcher und einige periphere Elemente gemäß den Anforderungen der Zeichnung ausführen.
Warum sind CNC-Drehmaschinen so beliebt?
Die Drehmaschine ist eine der ältesten Maschinen, die jemals erfunden wurden. Doch moderne Drehmaschinen haben eine erhebliche Modernisierung durchlaufen, um mehrere technologische Errungenschaften zu berücksichtigen. Drehmaschinen haben sich parallel zu anderen Arten von Werkzeugmaschinen entwickelt und werden heute weitgehend in der Industrie eingesetzt. Aber warum hat die Drehmaschine das Vertrauen der Branche und eine weltweite Beliebtheit erlangt? Was sind die Vorteile moderner Drehmaschinen und Drehzentren? Die Antwort auf diese Frage ist Geschwindigkeit, Genauigkeit und Automatisierung der Produktion. Dank der breiten Palette von Drehmaschinen und speziellen Produkten, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind, können viele industrielle Anwendungen mit hoher Produktivität bedient werden. Darüber hinaus kann eine typische Drehmaschine dank des Fortschritts in der Technologie von harten Beschichtungen und Werkzeugen bearbeiten:
- Eisen- und Nichteisenmetalle,
- Polyamide,
- thermoplastische Materialien,
- nichtmetallische Ingenieurmaterialien,
- Holz und viele andere.
All dies macht CNC-Drehmaschinen und Drehzentren zu den effizientesten Maschinen. Es wird geschätzt, dass 40% aller Metallschneidoperationen auf CNC-Drehmaschinen durchgeführt werden, wobei der Großteil der Produktion auf rotierende Teile entfällt. Es sollte daher niemanden überraschen, dass diese Ausrüstung so beliebt ist!
Fräsen und Drehen in CNC-Maschinen
Wenn Sie verstehen, wie das Drehen funktioniert, werden Sie leicht verstehen, wie das Fräsen funktioniert, da es der umgekehrte Prozess ist. Beim Drehen bewegt sich das Werkzeug linear und das Teil dreht sich, aber beim Fräsen dreht sich das Werkzeug und das Teil bewegt sich linear entlang der x- und y-Achse des Tisches. Beim Fräsen ist die Z-Achse die vertikale Achse des Werkzeugs. Das ist ihr grundlegender Unterschied. Darüber hinaus werden im CNC-Drehen häufig Einpunktwerkzeuge verwendet, daher ist das Drehen ein "kontinuierlicher Schneidprozess". Auf der anderen Seite sind Fräser (z.B. Fräser, Fingerfräser usw.) Mehrpunkt-Schneidwerkzeuge, mit anderen Worten, sie haben mehrere Spitzen. Daher ist das Fräsen theoretisch ein "unterbrochener" Prozess. Man sollte auch die primären und sekundären Bewegungen beachten.
- Die Sekundärbewegung ist eine lineare Bewegung oder Vorschub.
- Die Primärbewegung ist immer eine Drehbewegung.
Dies bedeutet, dass während des CNC-Drehens die Hauptbewegung im Werkstück stattfindet und die Sekundärbewegung im Werkzeug. Während des CNC-Fräsens führen Sie große Bewegungen am Werkzeug und kleine Bewegungen am Werkstück durch.
Welches Element kann mit einer CNC-Maschine gedreht werden?
Dank den obigen Informationen können Sie die Anwendung von Drehen und Fräsen leicht verstehen, unter Berücksichtigung der Geometrie und Eigenschaften Ihres Teils. Für rotierende Teile wählen Sie das Drehen für die Maschine. Für prismatische Teile mit geringen Fräseigenschaften können Sie die Option Fräsen wählen. Wenn Ihre Werkstatt jedoch mit zusätzlichem Material ausgestattet ist, wie einem Indexer oder einem Fronttisch zum Fräsen oder einer dritten Achse (C-Achse) zum CNC-Drehen, können Sie Fräsoperationen auf einer Drehmaschine auf einer CNC-Fräsmaschine mit dynamischen Werkzeugen und Drehoperationen durchführen. Zusätzliche Ausrüstung ist jedoch mit erheblichen finanziellen Kosten verbunden, die durch die Produktionskosten des Produkts gerechtfertigt werden müssen. Bei der CNC-Bearbeitung hängen Produktivität und Erfolg nicht nur von der richtigen Auswahl der Werkzeugmaschine ab, sondern auch von anderen Faktoren wie:
- das richtige Werkzeug,
- die Bedingungen für die Befestigung und das Zerspanen.
Es reicht nicht aus zu wissen, welcher Teil für welche Art von Bearbeitung besser geeignet ist. Es ist immer notwendig, alle zusätzlichen Bedingungen zu bestimmen, die erfüllt sein müssen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.
Aufbau einer CNC-Drehmaschine
Haben Sie eine typische CNC-Drehmaschine gesehen? Ihr System besteht aus mehreren Elementen, jedes davon verbessert die Effizienz auf seine Weise. Es gibt jedoch sechs, die am wichtigsten sind:
- Bettgestell,
- Spindelstock,
- Getriebe für den Vorschubantrieb,
- "Norton" Getriebe,
- Drehwagen,
- Spitze,
- Drehfutter.
Lassen Sie uns die oben genannten Elemente überprüfen, um den Aufbau einer CNC-Drehmaschine zu verstehen. Das Maschinenbett - ist der Hauptkörper der Maschine. Alle anderen Hauptelemente sind daran angeschlossen und befestigt. Aufgrund seiner hohen Druckfestigkeit und hervorragenden Schmiereigenschaften wird es meist aus Gusseisen gefertigt. Das Bett besteht aus Gussteilen und ist am Untergrund befestigt. Die auf dem Maschinenbett angebrachten Führungsschienen sorgen für eine reibungslose und präzise lineare Bewegung des Schlittens und des Reitstocks.
Spindelstock
Der Spindelstock enthält die Antriebseinheit zum Drehen der Spindel, die wiederum das zu bearbeitende Objekt dreht. Der Spindelstock befindet sich auf der linken Seite der Arbeitsplatte. Der Spindelstock enthält ein Getriebe und die Hauptwelle. Außerhalb des Spindelstocks befinden sich der Regler und die zugehörigen Module
Getrieberad oder "Norton"
Im Vorschubgetriebe befindet sich ein System, das die lineare Geschwindigkeit des Werkzeugs im Verhältnis zur Spindel des zu bearbeitenden Objekts reguliert und aufrechterhält. Es besteht aus einem Vorschubregler und einer Zugspindel, die sich mit der entsprechenden Geschwindigkeit dreht, um die gewünschte Vorschubgeschwindigkeit zu erreichen.
Drehmaschinenwagen
Der Wagen wird durch eine Zugspindel angetrieben, so folgt er der Vorschubgeschwindigkeit, die durch das Norton-Getriebe gesteuert wird. Der Schiebetisch bewegt sich senkrecht zur Bewegung des Wagens. Durch Verschieben des Wagens kann das Werkzeug parallel zur Arbeitsachse verschoben werden, was das Drehen erleichtert. Durch Verschieben des Schiebers kann das Werkzeug radial in das zu bearbeitende Objekt eingeführt werden, um Plan-, Profilier- oder Schneidoperationen durchzuführen. Die Schneidwerkzeuge werden in Werkzeughaltern gehalten, die an Querführungen befestigt sind, die am Wagen montiert sind. Der Wagen gleitet auf den Führungsschienen der Drehmaschine und führt das Werkzeug parallel zur Drehachse und parallel zur Spindelachse mit hoher Präzision ein. Die Schienen sind in das Bett der Drehmaschine eingebaut und bieten einen starren Rahmen für die Drehmaschine.
Reitstock
Der Reitstock befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Spindel, wo die Stützmitte befestigt ist, die das freie Ende des zu bearbeitenden Gegenstandes ausbalanciert. Neben der Zentrierung, die die Hauptrolle des Reitstocks ist, wird das Bohren mit Zentrierbohrern und konventionellen Bohrern durchgeführt, die im Reitstock-Set installiert sind.
Drehfutter
Der Halter dient zum Halten des zu bearbeitenden Werkstücks. Er wird auf der Spindel des Drehhalters und am zu bearbeitenden Werkstück montiert. Ein typischer Drehhalter kann drei, vier oder fünf Backen haben, abhängig von den Bearbeitungsanforderungen, der Standardgeometrie des Teils und der gewünschten Klemmkraft.
Was sind CNC-Drehwerkzeuge?
Es gibt viele verschiedene Ingenieurmaterialien auf dem Markt, daher ist es sinnvoll, dass Schneidwerkzeuge aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Wenn Sie ein Material für Ihr Werkzeug auswählen müssen, vergessen Sie nie, dass das Werkzeug während der Bearbeitung folgenden Belastungen ausgesetzt ist:
- hohen Temperaturen,
- hohen Kontaktspannungen
- starker Scherung.
Das Material des Werkzeugs sollte entsprechend dem zu bearbeitenden Produkt ausgewählt werden. Ihr Hauptziel sollte es sein, die Härte und Festigkeit des Werkzeugs zu erhalten, insbesondere bei hohen Temperaturen. Dies wird höchstwahrscheinlich zu einer Bearbeitung von Teilen mit hoher Oberflächenqualität führen. Allerdings beeinflussen andere Faktoren wie die Schneidbedingungen und das zu bearbeitende Material das Endergebnis, die für den Erfolg entscheidend sind. Die Schneidbedingungen sind für den gesamten Prozess sehr wichtig. Um die Stabilität der Bearbeitung und den Werkzeugverschleiß auf einem möglichst niedrigen Niveau zu halten, wird empfohlen, die Schneidbedingungen gemäß den technischen Handbüchern und den vom Werkzeughersteller empfohlenen Spezifikationen festzulegen. Eine korrekte Einstellung der Schneidbedingungen verlängert auch die Lebensdauer des Werkzeugs und reduziert die Kosten für den Werkzeugwechsel. Weitere wichtige Faktoren, die bei der Auswahl des Materials für das Schneidwerkzeug berücksichtigt werden sollten, sind seine Verschleißfestigkeit und chemische Stabilität. Natürlich gilt: Je höher die Verschleißfestigkeit, desto länger die Lebensdauer des Werkzeugs. Was die chemische Stabilität des Werkzeugs betrifft, so gilt die Regel: Je höher, desto besser, um schädliche Reaktionen zu verhindern, die den Werkzeugverschleiß beschleunigen können. Die am häufigsten verwendeten Werkzeugmaterialien für die CNC-Drehbearbeitung sind:
- Hartmetallwerkzeuge,
- Keramikwerkzeuge,
- beschichtete Werkzeuge.
Nutzung von CNC-Maschinen – Vorteile
Unabhängig davon, welches Teil Sie mit CNC-Drehen herstellen möchten, stellen wir Ihnen unten die Vorteile vor, die Sie sicherlich von dieser Art von Lösung überzeugen werden:
- Leistungsverbesserung und hohe Präzision - CNC-Drehen basiert auf der gleichzeitigen Rotation des Teils und der linearen Bewegung des Werkzeugs. Dank dieser Synergie der Bewegungen ist die Drehmaschine eine sehr effiziente Werkzeugmaschine. Darüber hinaus kann durch die sehr hohe Stabilität der CNC-Drehzentren eine sehr hohe Präzision erreicht werden.
- Erzeugung einer geringeren Menge an Abfall - Wie bei jedem CNC-Bearbeitungsprozess ist der Bediener dafür verantwortlich, die Aufgabe einzurichten und sicherzustellen, dass das CNC-Programm fehlerfrei und effizient ist. Die Bediener nehmen nicht am Produktionsprozess teil und greifen nicht in ihn ein. Dies eliminiert menschliche Fehler und reduziert dadurch die Menge an Abfall erheblich.
- Ständige Arbeitszeit – Freizeit beinhaltet den Werkzeugwechsel, das Ausrichten und Orientieren von Teilen sowie schnelle Bewegungen. Dank der in die CNC-Technologie integrierten Automatisierung wird die Ausfallzeit erheblich verkürzt.
- Sicherheit – Aufgrund der vollautomatisierten Produktionsumgebung in der CNC-Drehmaschine werden die Bediener vom Arbeitsbereich ferngehalten und sind nicht physisch in den Produktionsprozess eingebunden.
Wir hoffen, dass der obige Leitfaden Ihnen geholfen hat, die grundlegenden Fragen zur Verwendung, Bedienung und Konstruktion von CNC-Maschinen zu verstehen. Wie Sie sehen können, sind CNC-Maschinen ein großartiges Gerät, das den gesamten Produktionsprozess im großen Maßstab automatisieren und verbessern kann.