CNC-Schneiden – was ist das und was beinhaltet es?

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CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) sind in der modernen Fertigung weit verbreitet. Dabei handelt es sich um computergesteuerte Werkzeuge, die präzise Bewegungen in sich wiederholenden Mustern ausführen können. Sie wurden in den 1940er und 1950er Jahren in der Industrie eingeführt. Als hochpräzise Maschinen werden sie für eine Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen eingesetzt. Obwohl die CNC-Bearbeitung dem 3D-Druck sehr ähnlich ist, liegen die Hauptunterschiede in der hohen Präzision, der hohen Geschwindigkeit und den Kosten. Im Allgemeinen sind CNC-Maschinen die bessere Wahl für präzisere, effizientere und hochwertigere Projekte. Es gibt verschiedene Arten von CNC-Werkzeugen, und die Hersteller verwenden sie meist für Projekte, die eine hohe Präzision und Genauigkeit erfordern, daher ist es wichtig, die richtige Maschine für Ihr Projekt auszuwählen. Bevor wir jedoch auf diese Werkzeuge eingehen, sollten wir uns die verschiedenen Arten von CNC genauer ansehen.

Arten von CNC-Schneidemaschinen für Kunststoffe und andere

Grundsätzlich gibt es fünf große Kategorien von CNC-Werkzeugmaschinen, je nach Art der Werkzeugmaschine, der Präzision und der Art des Projekts. Diese sind:

  1. CNC-Fräsmaschine

Dies ist wahrscheinlich der beliebteste Typ auf dem Markt. Ein spezifisches Programm in alphanumerischer Form wird auf eine CNC-Fräsmaschine (Computer Numerical Control) übertragen. Für diese Bearbeitungen wird eine Programmiersprache namens G-Code verwendet. Einmal programmiert, schneidet das Rotationsschneidewerkzeug das Blech in verschiedene Formen und Größen. Im Gegensatz zu anderen manuell betriebenen Fräsmaschinen bietet das CNC-Fräsen eine viel höhere Präzision.

  1. CNC-Fräse

Wie die meisten handgeführten Oberfräsen können auch CNC-gesteuerte Äquivalente Materialien wie Holz, Kunststoff, Stahl, Aluminium, Schaumstoff und Verbundwerkstoffe schneiden. Mit einer CNC können Sie jedoch mehr Prototypenmodelle und fortgeschrittene Materialformen schneiden. Wie bei einer CNC-Fräse arbeitet der Router mit einer digitalen Computersteuerung, um mehr Teile in kürzerer Zeit zu fertigen und so die Produktivität zu steigern. Typischerweise verfügen industrielle CNC-Fräsen über 3-Achsen-Maschinen, aber für technische und hochkomplexe Bearbeitungen werden 4-Achsen-, 5-Achsen- und sogar 6-Achsen-Maschinen eingesetzt.

  1. CNC-Drehmaschine

Dank einer anderen Programmiersprache können diese Maschinen präzisere Schnitte durchführen. Es handelt sich um Rotationsmaschinen, die Materialien präzise schneiden und dreidimensional formen. Diese Maschinen sind ideal für die Herstellung von kugelförmigen oder zylindrischen Werkstücken.

  1. Plasma-Schneidemaschine

CNC-Plasmaschneidmaschinen werden zum Schneiden von Schwermetallen wie Stahl eingesetzt. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Umwandlung von Gas in Plasma, das mit hoher Geschwindigkeit durch den Fräser geblasen wird. Ausreichend erhitztes Plasma schmilzt fast jedes Metall, das von der Maschine geschnitten wird, und der hohe Druck, der beim Einsatz des Schneidgeräts entsteht, sprengt alle Metallfragmente an der Schnittstelle weg. 

  1. EDM-Maschine

EDM-Maschinen können entweder virtuelle Maschinen oder Drahtmaschinen sein. Sie verwenden Funkenerosion zum Schneiden von Blechen. Aus diesem Grund stellen sie Materialien in bestimmten Formen und Größen her.

Neben diesen fünf Typen sind auch andere Arten von CNC-Werkzeugmaschinen auf dem Markt erhältlich. Mit dem Aufkommen dieser Maschinen ist die Produktion einfacher geworden, da präzisere und genauere Designs in kürzester Zeit erstellt werden können.

CNC-Werkzeug

Schneidewerkzeuge gibt es schon seit der Antike. Sie sind eine der ältesten Erfindungen in der Geschichte der Menschheit, und die, die wir heute verwenden, haben sich radikal verändert. Dabei werden verschiedene Arten von Sägen verwendet. Ursprünglich baute man sie aus Stein, und so haben die heutigen Metallwerkzeuge einen großen Wert in der Fertigung erlangt. Obwohl alle Schneidewerkzeuge dem gleichen Zweck dienen, nämlich dem Schneiden von Material, sind ihre Einsatzmöglichkeiten sehr unterschiedlich.

Damit ein Schneidewerkzeug effektiv sein kann, muss es die richtigen Kriterien erfüllen:

  • Es muss 30 bis 50 % härter sein als das Material, mit dem es arbeitet.
  • Hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
  • Hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten.
  • Chemisch inert und stabil.

In der Praxis führen CNC-Werkzeuge eine Vielzahl von Zerspanungsoperationen durch. Bevor Sie sich für ein bestimmtes Werkzeug entscheiden können, müssen Sie wissen, aus welchen Materialien der Hersteller das Werkzeug hergestellt hat. Auf der Grundlage dieses Materials unterteilen wir die Schneidwerkzeuge in:

  • Werkzeuge aus Kohlenstoffstahl

Diese Schneidewerkzeuge sind preiswert und in erster Linie für den Einsatz bei niedrigen Drehzahlen konzipiert. Sie haben einen Kohlenstoffgehalt von 0,6 bis 1,5 % sowie geringe Mengen an Mangan und Silizium. Sie werden hauptsächlich in Spiralbohrern, Umformwerkzeugen, Fräsern und Drehbänken eingesetzt.

  • Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS)

Es besteht aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und der richtigen Menge an Legierungselementen wie Chrom, Wolfram und Molybdän. Diese Kombination erhöht die Härte, Verschleißfestigkeit und Festigkeit. Dadurch wird eine höhere Abtragsleistung für Metalle und andere Materialien erzielt.

  • Keramik

Diese chemisch inerten Werkzeuge sind korrosionsbeständig und bis zu zehnmal schneller als HSS. Das keramische Material wird in der Regel aus Aluminiumoxid und Siliziumnitrid hergestellt. Für Projekte, die höchste Qualität bei der Endbearbeitung erfordern, wird diese Art von Material häufig verwendet.

  • Hartmetall

Diese für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb konzipierten Hartmetallwerkzeuge sind extrem hart und können Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius standhalten. Sie werden in der Regel aus Tantal, Titan und Wolfram hergestellt. Sie werden auch bei Arbeiten eingesetzt, die eine hohe Oberflächengüte erfordern.

CNC-Schneidwerkzeuge

CNC-Schneidwerkzeuge gibt es in verschiedenen Formen und Größen für unterschiedliche Fräs- und Dreharbeiten. Darüber hinaus muss das Werkstück mit der richtigen Software und den richtigen Fräsern bearbeitet werden. Einige CNC-Fräser sind:

  • Schaftfräser – Ein rotierendes Schneidwerkzeug, das zum Entfernen von Material verwendet werden kann. Obwohl sie Bohrern sehr ähnlich sind, werden Grate für allgemeinere Bearbeitungsvorgänge verwendet. Im Gegensatz zu Bohrern, die axial in das Material schneiden, sind Frässtifte seitliche Werkzeuge, die in jede Richtung schneiden können. Einige Fräser können aufgrund ihrer Konstruktion nicht axial in das Material schneiden. Im Allgemeinen gibt es bei den Fräsern verschiedene Arten von Schneiden, die jeweils vom gewünschten Endprodukt abhängen. Die verschiedenen Arten von Schaftfräsern sind:
  • Kugelfräser: Ideal für die Bearbeitung von 3D-Konturen, haben Kugelfräser eine abgerundete Spitze für perfekt gekrümmte Oberflächen.
  • V-Nut-Fräser: Diese Werkzeuge machen einen V-förmigen Schnitt. V-Bits können 90o oder 60o sein, je nach dem für das Material erforderlichen Aussparungswinkel. Obwohl sie üblicherweise zum Gravieren von Markierungen auf Materialien verwendet werden, sind sie ideal für Projekte, die eine perfekt scharfe Kante erfordern.
  • Zylindrische Schaftfräser mit gerader Nut: Diese CNC-Schneidwerkzeuge sind Allzweckwerkzeuge, die eine hervorragende Kantenqualität bieten.
  • Abwärts- und Aufwärtsfräser: Diese schraubenförmigen Werkzeuge erzeugen eine glatte Oberfläche, indem sie die Spanreste nach unten transportieren, oder eine raue Oberfläche, indem sie die Reste nach oben und vom vorgesehenen Bereich weg transportieren.
  • Die Grundkonstruktion eines Spiralplanfräsers umfasst die Nut (Spiralnut), die Schneide (Zahn), den Durchmesser, den Schaft, die Schnittlänge und die Gesamtlänge des Werkzeugs.

Bevor Sie mit der Bearbeitung beginnen, sollten Sie daran denken, dass der Schnitt im Voraus geplant werden muss, wobei die thermische Stabilität des Materials zu beachten ist.

CNC-Bohrer

Hier sind die Bohrer und Fräser, die für das CNC-Schneiden verwendet werden

Drillbohrer: Diese CNC-Rotationsfräser haben zwei Nuten und zwei Schneidkanten. Durch die einzigartige Konstruktion gelangt das Kühlmittel schnell an die Schneidstelle. Die Hersteller verwenden diese Schneidewerkzeuge häufig, um die Produktionskosten zu senken und Bearbeitungen mit einem hervorragenden Finish durchzuführen. Ein Spiralbohrer besteht aus drei Hauptteilen: Schaft, Körper und Spitze.

Fliegendes Scherenmesser: Diese einschneidigen Messer auf Fräsmaschinen sind universell einsetzbar und sorgen für eine hervorragende Oberflächengüte. Der CNC-Fräser fährt im Uhrzeigersinn durch die Oberfläche des Materials und macht die Oberfläche glatt und eben. Sie wurden für CNC-Ingenieure entwickelt, die eine exzellente, präzise Verarbeitung wünschen.

Kühlschmierstoffe und Schneidflüssigkeiten

Sie werden normalerweise nicht in CNC-Schneidwerkzeugen verwendet. Kühlmittel entfernen Späne aus dem Schneidbereich. Außerdem bieten sie zusätzliche Vorteile wie:

  • Verringern Sie die thermische Verformung des Werkstücks.
  • Verbessern Sie die Lebensdauer der Werkzeuge.
  • Verbesserung der Oberflächengüte.
  • Werkzeughalter halten in der Regel CNC-Schneidwerkzeuge fest, bevor sie auf der CNC-Maschine installiert werden.

Warum das richtige CNC-Werkzeug wählen?

Die maschinelle Bearbeitung spielt eine entscheidende Rolle für die Qualität Ihres Projekts. Das CNC-Schneiden unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von den herkömmlichen Schneidetechniken. Obwohl CNC-Maschinen in der Anschaffung teuer sind, ist das breite Spektrum im Einsatz von computergesteuerten Maschinen nicht zu übersehen. Die Qualität Ihres Projekts hängt in der Tat von der Art des verwendeten Schneidwerkzeugs ab. Die industrielle Welt ist hart umkämpft, und auf dem Weg zum Erfolg müssen Hersteller und Endverbraucher durch richtige Planung und präzises Schneiden Produkte von höchster Qualität herstellen. Da die Messer der Grundstein für ein professionelles Design sind, muss den kleinen Details, die Ihr Design verbessern oder verschlechtern können, besondere 

Aufmerksamkeit geschenkt werden. Höhere Produktivität, hohe Präzision, Genauigkeit und Bearbeitungseffizienz sind die treibenden Kräfte, die für die Herstellung erstklassiger Produkte erforderlich sind. Diese Vorteile der CNC-Zerspanung lassen sich mit den richtigen Zerspanungswerkzeugen leicht erreichen, und ein solides Verständnis der CNC-Zerspanungswerkzeuge ist der erste Schritt zum Erfolg in einer wettbewerbsorientierten Branche.