Bei der CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) bewegen sich die Produktionsanlagen und Werkzeuge entsprechend der Computersoftware. Mit der Software kann eine Vielzahl komplexer Maschinen bedient werden, darunter Fräsmaschinen, CNC-Fräsen, Drehbänke und Schleifmaschinen. Dreidimensionale Schnitte können mit einem Satz von Anweisungen durch CNC-Bearbeitung hergestellt werden. In diesem Artikel werden wir einige der Grundlagen von CNC-Maschinen behandeln und umfassende Informationen über die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen geben. Wenn Sie mit dem CNC-Prozess und seiner Funktionsweise vertraut sind, können Sie die Schwierigkeiten, die mit der effektiven Nutzung von CNC-Bearbeitungs- oder Schneiddaten verbunden sind, besser verstehen. Denken Sie daran, dass CNC-Werkzeugmaschinen für die Bearbeitung von Metallen oder anderen Materialien unterschiedlich sind. Wir hoffen, dass der folgende Artikel Ihnen helfen wird, den Bearbeitungsprozess besser zu verstehen und die Arten von CNC-Werkzeugmaschinen zu erklären, was die Produktionsgeschwindigkeit Ihrer Einrichtung positiv beeinflussen wird.
Typen von CNC-Maschinen – Merkmale
Gegenwärtig sind die gängigsten Typen von CNC-Maschinen folgende:
CNC-Fräsmaschine
- CNC-Drehmaschine
- CNC-Bohrmaschine
- CNC-Laserschneidmaschine
- CNC-Schleifmaschine
- CNC-Wasserstrahlschneidmaschine
- CNC-Plasmaschneidmaschine
- CNC-Elektroerosionsmaschine
- CNC-Fräsmaschine
- 3D-Drucker
CNC-Fräsmaschine
Einige der beliebtesten CNC-Maschinen sind Fräsmaschinen mit integrierten Werkzeugen, die vor allem zum Bohren und Schneiden verwendet werden. Um die Spindeln auf verschiedene Arten zu positionieren und zu bewegen, entwickelt und konvertiert das Werk spezielle Programme, die aus Buchstaben und Zahlen bestehen (G-Code). Jede Bewegung der Spindel und des Werkzeugs wird durch den Computercode gesteuert und gelenkt, um das Werkstück präzise zu schneiden und in ein geplantes, maßgeschneidertes Stück zu verwandeln. Zu den üblichen Aufgaben, die eine CNC-Fräsmaschine ausführen kann, gehören Gewindeschneiden, Drehen, Bohren, Stirnfräsen und Planfräsen. CNC-Fräsmaschinen sind in Konfigurationen von drei bis sechs Achsen erhältlich. Die drei Achsen der einfachsten Drei-Achsen-CNC stellen die Bewegung in der X-Achse (horizontal), Y-Achse (vertikal) und Z-Achse (Tiefe) dar. Im Vergleich zu anderen CNC-Maschinen, wie z. B. CNC-Fräsen, sind CNC-Fräsmaschinen relativ groß und teuer. Einige der bekannteren Hersteller von großen CNC-Fräsmaschinen sind Okuma, Haas und DMG Mori.
CNC-Drehmaschine
Mit dieser CNC-Maschine können Sie viele praktische Dinge tun. In der Regel sind sie kürzer und kompakter als CNC-Fräsmaschinen, da sie weniger Achsen haben. Ihr Hauptbestandteil ist die Drehmaschine, die das Programm steuert und die Materialien an den Computer sendet. Heute wird es wegen seiner Schnelligkeit und Präzision häufig eingesetzt. Nach der Ersteinrichtung kann es auch von normalen Menschen leicht bedient werden.
CNC-Bohrmaschine
Wie herkömmliche Bohrer verwenden auch CNC-Bohrer rotierende Fräser, um Löcher in feststehende Objekte zu bohren. CNC-Bohrer sind jedoch präziser und flexibler als herkömmliche Bohrer, da sie auf CNC-Technologie basieren. So können beispielsweise Bohrungen mit CNC-Bohrern mit Toleranzen von nur 0,001 mm bearbeitet werden. Darüber hinaus können sie eine breite Palette von Materialien bearbeiten, darunter Holz, Kunststoff und Metall. Darüber hinaus verfügen viele CNC-Bohrmaschinen über einen Werkzeugkopf, der mehrere Bohrer aufnehmen kann und einen schnellen Wechsel zwischen ihnen während der Produktion ermöglicht. Sollen Naben, Getrieberohlinge und bearbeitete Wellen hergestellt werden, sollte daher eine CNC-Bohrmaschine eingesetzt werden.
CNC-Laserschneidmaschine
CNC-Laserschneidmaschinen ähneln den CNC-Plasmaschneidmaschinen in Bezug auf ihre Fähigkeit, harte Materialien zu schneiden. Aber im Gegensatz zu Plasmaschneidern, die mit Plasma arbeiten, verwenden CNC-Laserschneider starkes und hoch fokussiertes Laserlicht (ionisiertes Gas), um die Arbeit zu erledigen. CNC-Laserschneidanlagen bieten im Allgemeinen eine höhere Präzision und eine bessere Oberflächenqualität als CNC-Plasmaschneidanlagen, da der Laser weniger Berührungspunkte und Dilatationspunkte hat als ein Brenner. Darüber hinaus sind CNC-Laserschneidanlagen deutlich teurer als CNC-Plasmaschneidanlagen mit den gleichen Parametern (Genauigkeit und Schnitttiefe). CNC-Plasmaschneider bieten jedoch mehr Schneidleistung, da Plasma leistungsfähiger ist als Laser. Sie werden am häufigsten zum Schneiden von Holz, Metall und Kunststoffen verwendet. Die Laserleistung kann je nach Dichte und Härte des Materials eingestellt werden und schneidet leicht durch das Material. Die Form des Materials ist in der Regel eine Platte in einem CNC-Laserschneider. Das Material wird dann durch den Laserstrahl, der sich hin und her bewegt, präzise geschnitten. Um einen präzisen Schnitt zu machen, verdampft oder schmilzt der Laser durch seine thermische Wirkung das Material. CNC-Laserschneider können im Vergleich zu anderen Schneidegeräten oft eine Vielzahl von Mustern herstellen. Oft sind die entstehenden Schnitte und Kanten so fein und sauber, dass ein Polieren nicht mehr erforderlich ist. Daher werden CNC-Lasergraviermaschinen in der Regel zur Herstellung von Teilen und Teilen von Graviermaschinen verwendet. Die Lasergravur wird häufig im dekorativen Kunsthandwerk eingesetzt, z. B. für Beschilderungen, Holzkunst und Glasgravuren. Wenn enge Toleranzen und präzise Ergebnisse erforderlich sind, verwenden Sie das CNC-Laserschneiden.
CNC-Schleifmaschine
Dies ist ein gut gemachtes Werkzeug, das mit Hilfe von rotierenden Rädern Metall von Metall trennt. Nockenwellen, Kugellager, Antriebswellen und andere Funktionsteile, die ein feines Finish erfordern, werden häufig auf CNC-Schleifmaschinen geschält. Zylindrische Teile werden in der Regel auf CNC-Schleifmaschinen hergestellt. Auch andere Arten von Werkstücken können mit Schleifmaschinen hergestellt werden.
CNC-Wasserstrahlschneidmaschine
Wie der Name schon sagt, werden bei CNC-Wasserstrahlschneidmaschinen Hochdruckwasserstrahlen zum Schneiden von Materialien eingesetzt. CNC-Wasserstrahlschneiden ist oft die erste Wahl, wenn es um temperaturempfindliche Materialien wie Kunststoffe und Aluminium geht, die bei hohen Temperaturen schmelzen können. Obwohl diese Maschinen nur mit Wasser schneiden können, werden dem Wasser oft zusätzliche Abrasivstoffe wie Granat oder Tonerde zugesetzt, um die Schneidleistung zu erhöhen. CNC-Wasserstrahlschneidmaschinen sind teurer als Plasmaschneidmaschinen, wenn man ihre Spezifikationen vergleicht. Er ist jedoch billiger als ein CNC-Laserschneider mit den gleichen Spezifikationen. Ein Nachteil von CNC-Wasserstrahlschneidern ist, dass sie langsamer arbeiten als CNC-Plasmaschneider und CNC-Laserschneider.
CNC-Plasmaschneidmaschine
Wie Laserschneidanlagen bieten auch CNC-Plasmaschneidanlagen ein hohes Maß an Schneidpräzision und eine breite Materialkompatibilität. Sie unterscheiden sich von Laserschneidern nur dadurch, dass sie mit einer Plasmaflamme schneiden. Plasmabrenner erzeugen ein hochenergetisches Plasma (oder elektrisch geladenes Gas) mit Temperaturen von bis zu 50.000 ° F. Alles Leitende wird durch diese enorme Hitze mühelos abgeschnitten.
CNC-Elektroerosionsmaschine
Wird auch als Funkenentladung bezeichnet. Eine einzigartige Art von CNC-Maschine, die das Material mittels elektrischer Entladung in die gewünschte Form bringt. Die Entladung kann das Material, mit dem sie einhergeht, beschädigen, da sie eine vorübergehende Wirkung hat. CNC-Erodiermaschinen verwenden sie, um Werkstoffe durch die Erzeugung kontrollierter Funken zu formen. Das Material wird oben und unten auf die Elektroden gelegt, und ein Computer bestimmt, wie viele Entladungen die Elektroden erzeugen werden.
CNC-Fräsmaschine
Eine CNC-Fräse wird hauptsächlich für weichere Materialien verwendet und ist weniger präzise. Die Kosten für eine CNC-Fräse sind wesentlich geringer als die einer CNC-Fräsmaschine. Sie können eine hochwertige CNC-Fräse für weniger als 800p kaufen, verglichen mit einer einfachen CNC-Fräse, die über 45.000 kostet. Um Materialien wie Holz, Stahl, Verbundwerkstoffe, Aluminium, Schaumstoff und Kunststoffe zu den gewünschten Mustern und Formen zu bearbeiten, verwenden CNC-Fräsen eine numerische Computersteuerung, um den Spindelweg und den Maschinenweg zu bestimmen. Die mechanische Basis, die Spindel, der Schrittmotor, die Steuerung und die Stromversorgung sind die grundlegenden Komponenten einer CNC-Graviermaschine. CNC-Fräsen beschleunigen die Produktion, verringern den Ausschuss, verbessern die Genauigkeit und steigern die Produktivität. Die meisten CNC-Fräsen eignen sich gut für die Erstellung einfacher Entwürfe, die Bearbeitung einfacher Prototypen und komplexer Designs in allen drei Dimensionen. CNC-Fräsmaschinen gibt es in einer Vielzahl von Achsen, von drei bis sechs.
3D-Drucker
Es handelt sich um eine CNC-Maschine, die ein Design nach dem anderen druckt. Mit Hilfe von CAD- und CAM-Verfahren werden Entwürfe und Zeichnungen entwickelt, die dann mit 3D-Druckern umgesetzt werden. CNC-Maschinen werden für den 3D-Druck und andere Konstruktionen eingesetzt.
Vorteile und Grenzen der CNC-Bearbeitung
Vorteile:
CNC-Maschinen helfen den Herstellern, ihre Produktivität und Genauigkeit zu erhöhen und das Risiko menschlicher Fehler zu verringern, indem sie es ihnen ermöglichen, verschiedene Produktionsvorgänge zu automatisieren, die sonst manuell ausgeführt werden müssten. Darüber hinaus ist anzumerken, dass:
- Die CNC-Bearbeitung ist ideal für die Herstellung von Mehrfachteilen
- Verschiedene Materialien können auf CNC-Maschinen bearbeitet werden
- CNC-Maschinen produzieren schnell Artikel
- CNC-Ausrüstung ist sehr präzise
- Die CNC-Bearbeitung bietet verschiedene Möglichkeiten der Nachbearbeitung.
Beschränkungen:
Die Fähigkeiten einer CNC-Maschine können durch die Komplexität und das Alter ihrer Steuerungs- und Antriebssysteme begrenzt sein. Die meisten CNC-Steuerungen unterstützen nur Kreis- und Linearbewegungen. Auf vielen Maschinen sind Bögen im Allgemeinen nur in der XYZ-Basisebene zulässig. Die Drehachse kann als lineare Bewegung behandelt werden, nur in Grad und nicht im Raum. Zwei oder mehr Achsen müssen interpolieren (sich gemeinsam in präziser Synchronisation bewegen), um einen Bogen oder eine lineare Bewegung in einem Winkel zur Hauptachse zu erzeugen. Dreh- und Linearachsen können auch gleichzeitig interpoliert werden. Fünf-Achsen-Maschinen erfordern eine präzise Synchronisierung aller fünf Achsen, was eine schwierige Aufgabe ist. Es ist sehr wichtig, dass die Maschinensteuerung eingehende Daten schnell interpretieren, Befehle an das Antriebssystem senden und die Geschwindigkeit und Position der Maschine verfolgen kann. Ältere und billigere Geräte sind in dieser Hinsicht natürlich weniger effizient, so wie auch ältere Computer anspruchsvolle Aufgaben effizienter und schneller erledigen als moderne Computer.
Anwendung der CNC-Technik
Obwohl wir normalerweise an Computer aus den letzten zwei Jahrzehnten denken, gibt es die CNC-Technologie bereits seit den 1940er Jahren. Seitdem hat sich die CNC-Technik erheblich weiterentwickelt und bietet heute eine breite Palette neuer Anwendungen. Lassen Sie uns einige der wichtigsten Anwendungen und Vorteile der CNC-Bearbeitung besprechen.
CNC-Maschinen sind wiederholbar
Der Hauptvorteil des CNC-Stanzens besteht darin, dass das Material, sobald ein Design definiert ist, so viele Kopien wie möglich von diesem Design herstellen kann. Sobald die Anwendung installiert ist, können Sie sie speichern und jederzeit verwenden, egal ob Sie eine Plakette, ein Schild, ein Ornament oder ein Autoteil gravieren möchten.
Zahnärztliches Material
Es mag Sie überraschen, wie häufig Zahnärzte CNC-Maschinen einsetzen, insbesondere bei der Anfertigung von Zahnkronen. Obwohl Holz und Blech in der Regel mit Hilfe von CNC-Diensten hergestellt werden, können sie noch viel mehr produzieren. Sogar Kronen und Implantate können mit CNC-Software gefräst werden, weil die Technologie so präzise ist. Das Schöne an diesem Verfahren ist, dass es sehr einfach einzurichten ist und eine Krone herstellen kann, die mit einem hohen Maß an Genauigkeit genau an der vorgesehenen Stelle im Mund sitzt.
Militärische Ausrüstung
Sie kennen wahrscheinlich die Kontroverse um 3D-Drucker, die Waffen ohne Seriennummern herstellen können. CNC-Maschinen gibt es jedoch schon seit langem und sie hatten schon immer dieses Potenzial. Darüber hinaus können CNC-Maschinen auch zur Modifizierung von Gewehren durch Hinzufügen von Griffen und anderem Zubehör verwendet werden. Der einzige Unterschied zu einem 3D-Drucker ist die Menge des Materials, die für den Anfang benötigt wird. Obwohl die Herstellung von Feuerwaffen ohne Lizenz verboten ist, stellen viele verschiedene Waffenhersteller ihre Produkte auf CNC-Fräsmaschinen her. Im Militär- und Verteidigungssektor wird die CNC-Fertigung häufig für die Herstellung einer Vielzahl von Waffen außer Schusswaffen eingesetzt. Ein Großteil der Ausrüstung in der Industrie stammt aus der CNC-Fertigung.
Bauwesen
Auch wenn es nicht verwunderlich ist, ist das CNC-Pressen auch in der Bauindustrie sehr nützlich. Selbst für den erfahrensten Zimmermann kann es schwierig sein, das für manche Arbeiten erforderliche Maß an Präzision zu erreichen, vor allem, wenn er mit bestehenden Strukturen arbeitet.
Transport
Dies ist ein weit gefasster Begriff, da die Leistungen der CNC-Technik in diesem Bereich sehr vielfältig sind. Die CNC-Technologie wird in der Luft- und Raumfahrt, im Schienenverkehr und in der Automobilindustrie auf vielfältige Weise eingesetzt, da sie ein so breites Spektrum an Dienstleistungen bietet. Um sicherzustellen, dass jedes Teil eines Flugzeugs in Tausenden von Metern Höhe einwandfrei funktioniert, muss jedes Teil mit einem hohen Maß an Präzision gefertigt werden. Daher ist die Branche traditionell auf maschinelle Dienstleistungen angewiesen. Auch die Eisenbahnen und Autos mussten aus Sicherheitsgründen richtig gebaut werden. Die Automobilhersteller müssen sicherstellen, dass die Qualitätskontrolle ihr Hauptaugenmerk ist, da jedes Jahr mehr als 70 Millionen Fahrzeuge produziert werden. Es muss überall Einigkeit herrschen. Da Maschinen mehr Regelmäßigkeit bieten können als Menschen, sind CNC-Dienstleistungen in dieser Branche sehr nützlich.
Entwicklungsforschung
Prototypen sind für die Forschung und Entwicklung in fast allen Bereichen unerlässlich, ebenso wie ein gewisses Maß an Versuch und Irrtum. Dazu gehören Physik, Chemie, Biotechnologie, Tischlerei und andere Disziplinen. Dank der CNC-Bearbeitung kann jedes Konzept mit meisterhafter Präzision umgesetzt werden. Von Anfang an haben fast alle denkbaren Industriezweige die CNC-Technik zur Herstellung präziser Prototypen eingesetzt und tun dies auch weiterhin.
Nischenproduktion
In der Tat können CNC-Maschinen fast alles herstellen, was aus der richtigen Menge eines beliebigen Materials hergestellt werden muss. Welche andere Maschine kann innerhalb weniger Stunden eine Tür, eine Trommel, eine E-Gitarre und eine Zahnkrone herstellen? Die CNC-Technologie hat den Standard der Fertigung in allen Berufs- und Modesektoren erhöht, und die Computersteuerung der numerischen Geräte wird von Tag zu Tag besser.