Die Art der eingesetzten Maschine (CNC-Drehmaschine, dreiachsige CNC-Fräsmaschine oder fünfachsiges Bearbeitungszentrum) richtet sich in der Regel nach der Komplexität des Teils. Die Komplexität, die Geometrie und die Größe des Teils wirken sich auf den gewählten Maschinentyp aus, ebenso wie die Toleranzen, die Endverwendung und die Materialart des Produkts. Typischerweise erfordern komplexere Teile aufgrund ihres Designs, ihrer spezifischen Abmessungen und Anforderungen mehr Aufmerksamkeit bei der Bearbeitung. Konstrukteure sollten versuchen, während des Konstruktionsprozesses so viele einfache, herstellbare Teile wie möglich zu schaffen. Je einfacher die Konstruktion ist, desto einfacher und damit billiger ist sie herzustellen. Mechanische Konstrukteure suchen immer nach Möglichkeiten, Konstruktionen zu entwerfen, die weniger Komponenten benötigen und gleichzeitig maximale Effizienz gewährleisten. Das senkt die Kosten und sorgt für Effizienz und höhere Produktivität. CNC-fräsen werden für die Bearbeitung von Metallen und mehr eingesetzt. Wie kann man das genau machen? Eine CMM-Maschine kann dabei helfen.
Was ist ein KMG?
Kann die CNC-Bearbeitung mit Hilfe von CNC (computerized numerical control) –Maschinen noch besser werden? Ja! Genaue Geometrie und physikalische Abmessungen sind in jedem Fertigungsprozess wichtig. Die Menschen verwenden dazu zwei Methoden. Die eine ist die traditionelle Methode mit einem Handmessgerät oder einem optischen Komparator. Diese Instrumente erfordern jedoch spezielle Kenntnisse und sind fehleranfällig. Die andere ist der Einsatz einer Koordinatenmessmaschine (KMG). CMM steht für Koordinatenmessmaschine. Es handelt sich um ein Werkzeug, das die Abmessungen von Maschinenteilen/Werkzeugen mit Hilfe von Koordinatenmessverfahren messen kann. Messen Sie die folgenden Maße:
- Höhe,
- Breite
- Tiefe in der X-, Y- und Z-Achse.
- Je nach Komplexität des KMG können Objekte gemessen und Messdaten erfasst werden.
Wie wird das KMG verwendet?
Wenn wir wissen wollen, was ein KMG ist, müssen wir auch verstehen, wie es funktioniert. In diesem Abschnitt erfahren Sie, was das KMG leistet. KMGs haben zwei allgemeine Arten der Messung. Bei einem Typ wird ein Berührungsmechanismus (Messtaster) verwendet, um den Teil des Werkzeugs zu messen. Der andere Typ verwendet andere Methoden wie Kameras oder Laser als Messmechanismus. Auch die Abmessungen der CNC Teilen, die es messen kann, variieren. Einige Modelle (Kfz-KMGs) können CNC Teile messen, die größer als 10 m sind.
Wie funktioniert das KMG?
Das KMG erfüllt zwei Aufgaben. Sie misst die physikalische Geometrie und die Abmessungen eines Objekts mit einem Messtaster, der an einer beweglichen Maschinenachse angebracht ist. Außerdem wird das Teil getestet, um sicherzustellen, dass es mit dem geänderten Entwurf übereinstimmt. CMM arbeitet in folgenden Schritten. Das zu prüfende Teil wird auf die Basis des KMG gelegt. Die Basis ist der Messpunkt und besteht aus einem stabilen und starken, dichten Material. Stabilität und Steifigkeit gewährleisten Messgenauigkeit unabhängig von äußeren Kräften, die die Arbeit beeinträchtigen könnten. Über der KMG-Platte ist außerdem eine bewegliche Tür mit Messtastern angebracht. Das KMG steuert dann das Teil, um den Taster entlang der X-, Y- und Z-Achse auszurichten. Auf diese Weise werden alle Aspekte des zu prüfenden Teils nachgebildet.Wenn die Sonde einen Punkt auf dem zu prüfenden Teil berührt, gibt sie ein elektrisches Signal ab, das vom Computer erfasst wird. Indem Sie dies nacheinander für mehrere Punkte tun, messen Sie das Teil. Ist die Messung abgeschlossen, folgt die Analysephase, nachdem der Messtaster die X-, Y- und Z-Koordinaten des Teils erfasst hat. Die aus der Analyse gewonnenen Informationen sind in Form von Merkmalen aufgebaut. Die Funktionsweise ist bei KMGs mit Kameras oder Lasersystemen dieselbe.
Vorteile und Grenzen von KMGs
CMM sollte ein integraler Bestandteil eines jeden Fertigungsprozesses sein. Der Grund dafür ist, dass die großen Vorteile die Einschränkungen überwiegen. Dennoch werden wir die Vorzüge und Schwächen des Systems erörtern.
Vorteile der Verwendung einer Koordinatenmessmaschine
Zeit- und Kostenersparnis – KMGs sind aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Genauigkeit ein wesentlicher Bestandteil des Fertigungsprozesses. Die Herstellung komplexer Werkzeuge wird in der Fertigung immer alltäglicher, und KMGs sind ideal für die Messung ihrer Abmessungen. Letztlich reduzieren sie die Kosten und den Zeitaufwand der industriellen Produktion.
Qualitätssicherung – Im Gegensatz zu den herkömmlichen Methoden zur Analyse der Abmessungen von Maschinenteilen sind die KMGs die zuverlässigsten. Sie können Ihre Teile digital vermessen und analysieren sowie weitere Dienstleistungen wie Dimensionsanalyse, CAD-Vergleich, Werkzeugzertifizierung und Reverse Engineering anbieten. All dies ist für die Qualitätssicherung unerlässlich.
Vielfältige Sonden und Techniken garantieren Vielseitigkeit
CMM ist mit vielen Arten von Werkzeugen und Komponenten kompatibel. Die Komplexität des Teils spielt keine Rolle, da das KMG es messen wird.
Weniger Bedienereingriffe
KMGs sind computergesteuerte Maschinen. Dadurch wird die menschliche Beteiligung reduziert. Dies führt zu einer Verringerung der Bedienerfehler, die Probleme verursachen können.
Nachteile der Verwendung von KMGs
KMGs verbessern die Produktionsprozesse erheblich und spielen eine Schlüsselrolle in der Fertigung. Sie haben jedoch auch einige Einschränkungen, die berücksichtigt werden müssen. Hier sind einige von ihnen:
Die Sonde muss die Oberfläche berühren
Jedes KMG, das einen Taster verwendet, hat den gleichen Mechanismus. Damit die Sonde funktioniert, muss sie die Oberfläche des zu messenden Teils berühren. Bei sehr soliden Teilen ist dies kein Problem. Bei Teilen mit feiner oder empfindlicher Oberfläche kann das wiederholte Berühren jedoch zu einer Verschlechterung des Produkts führen.
Weiche Teile können Schäden verursachen
Bei Teilen aus weichen Materialien wie Gummi und Elastomeren kann die Verwendung der Sonde dazu führen, dass sie zusammenbrechen. Es besteht die Gefahr, dass Fehler entstehen, die bei der Analyse der Zahlen sichtbar werden.
Wählen Sie die richtige Sonde
Auf KMGs werden verschiedene Arten von Tastern verwendet, und für optimale Ergebnisse muss der richtige ausgewählt werden. Die Wahl des richtigen Messtasters hängt weitgehend von der Größe des Teils, dem gewünschten Design und den Fähigkeiten des Messtasters ab.
Faktoren, die die Komplexität von Teilen beeinflussen
Größe des Teils – Die Größe allein ist nicht ausschlaggebend für die Komplexität der Teile, kann aber ein Faktor sein, der sie beeinflusst. Denken Sie daran, dass größere flache Teile manchmal weniger anspruchsvoll sind als kleinere, komplexere Teile. Auch die Größe der einzelnen Teile sollte berücksichtigt werden, da dies die Größe des verwendeten Schneidwerkzeugs beeinflusst. Größere Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeuge tragen das Material schneller ab und verkürzen die Bearbeitungszeit.
Bearbeitung von Teilen – Auch die Anzahl der erforderlichen Arbeitsgänge, Eingriffe und Kontrollen wirkt sich auf die Komplexität des Teils aus. Je nach Geometrie, Oberfläche, Toleranzen usw. kann die Abfolge der Arbeitsgänge komplex, zeitaufwändig und detailliert sein. So kann beispielsweise ein komplexes Teil mehrere Neupositionierungen und menschliches Eingreifen erfordern. Manchmal ist eine fünfachsige Maschine oder eine Fräs-Dreh-Maschine die am besten geeignete Maschine.
Teiletoleranzen – Die Werkstücktoleranzen beeinflussen die Wahl der CNC-Maschine sowie die Kosten und die Vorlaufzeit. Die erreichbaren Toleranzen werden auch durch den Werkstoff, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Werkzeugausstattung beeinflusst. Kurz gesagt: Je enger die Toleranz, desto teurer ist das Teil. Höhere Werte ermöglichen eine größere Präzision, können aber auch zusätzliche Prozesse, Arbeitsgänge, Werkzeuge und Maschinen erfordern, was die Kosten erhöht.
Arten von Verarbeitungen
Nachstehend sind die Arten der Endbearbeitung aufgeführt:
Sprengen
Beim Strahlen werden Ablagerungen oder Oberflächenfehler entfernt, um eine gleichmäßigere, glatte Oberfläche zu erhalten. Kugelförmige Perlen sorgen für ein gleichmäßiges Finish und werden häufig verwendet, um eine matte Oberfläche zu erzielen. Feinere Stücke sind auch in einer satinierten oder matten Ausführung erhältlich.
Eloxieren
Eloxierte Oberflächen bieten eine spezielle verschleißfeste Beschichtung und sind oft in einer Vielzahl von Farben erhältlich. Eloxal ist in der Regel transparent und die Schichten sind oft sehr dünn, so dass CNC-Maschinenabdrücke auf der Oberfläche berücksichtigt werden müssen.
CMM-Inspektionsberichte und die Bearbeitung von komplexen Formen
Bei der dreidimensionalen Prüfung mit einem Koordinatenmessgerät (KMG) wird die Größe eines Teils ermittelt, um festzustellen, ob es bestimmte Toleranzanforderungen erfüllt. KMGs werden zur Messung der Masse und der Eigenschaften von Objekten eingesetzt. Die CMM-Prüfung wird erforderlich sein, um komplexere Teile zu messen und sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen entsprechen. Glatte Oberflächen werden in dieser Phase geprüft, um sicherzustellen, dass sie den Zeichnungen und Entwürfen entsprechen. Das KMG arbeitet mit Tastern, die Punkte auf dem Werkstück messen. Die drei Achsen bilden das Koordinatensystem der Werkzeugmaschine. Das zweite System ist das Werkstückkoordinatensystem, bei dem die drei Achsen den Merkmalen und Referenzpunkten auf dem Werkstück entsprechen.
Vorteile der CMM-Inspektion
CMM-Prüfungen werden bei Bedarf durchgeführt und sind manchmal sogar vorgeschrieben. CMM-Inspektionsberichte sparen Zeit und senken die Gemeinkosten, da sie sicherstellen, dass die Teile genau wie geplant produziert werden. Dies garantiert eine hohe Effizienz, und etwaige Konstruktionsabweichungen oder Mängel werden vor der Auslieferung festgestellt. Je nach Branche können Abweichungen von der Norm katastrophale Folgen haben (z. B. in der Medizin- oder Luft- und Raumfahrttechnik). Diese abschließende Qualitätskontrolle bietet Sicherheit, bevor die Teile hergestellt und an die Kunden ausgeliefert werden. Numerische Computersteuerung und CNC-Werkzeugmaschinen waren noch nie so genau. Unser Unternehmen macht die CNC-Technologie und den CNC-Bearbeitungsprozess noch besser, und die Metallbearbeitung wird unter anderem durch eine genaue Werkzeugpositionierung und richtig eingesetzte Steuerungssysteme gewährleistet. Beim CNC-Fräsen kann der CNC-Bearbeitungsverfahren selbst genau erscheinen. Mit diesem artikel hoffen wir jedoch, die CNC-Bearbeitung noch genauer zu machen.