Was ist CNC-Bearbeitung? Merkmale, Verfahren und Arten
Sind Sie frustriert von ungenauen Teilen und kostspieliger manueller Bearbeitung? Mangelnde Genauigkeit kann Ihre Projekte zum Scheitern bringen. Entdecken Sie, wie CNC-Maschinen die Fertigung mit unvergleichlicher Präzision und Effizienz revolutionieren. Lernen Sie den Prozess kennen und erschließen Sie das Potenzial der automatisierten Fertigung!
1. Was ist eine CNC-Maschine?
CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) haben die Fertigung revolutioniert, indem sie die Herstellung von Teilen mit unvergleichlicher Präzision automatisieren. Im Gegensatz zur manuellen Bearbeitung verwenden CNC-Maschinen eine vorprogrammierte Computersoftware, um die Bewegung der Schneidwerkzeuge zu steuern. Stellen Sie sich eine digitale Blaupause vor, die in eine physische Form übersetzt wird. Diese Maschinen arbeiten, indem sie Material von einem Werkstück abtragen - ein Prozess, der als subtraktive Fertigung bekannt ist.
Ein CNC-System wird mit programmierten Schnitten, die in die Software geladen werden, in Gang gesetzt, was eine roboterähnliche Reaktion zur Ausführung der Maßaufgaben ermöglicht. Mit einer Genauigkeit von bis zu +/- 0,001 Zoll (0,025 mm) stellt die CNC-Bearbeitung sicher, dass die Teile gemäß den hochspezifischen Konstruktionsparametern hergestellt werden.
2. Die Bedeutung der CNC-Bearbeitung
Bei der CNC-Bearbeitung geht es nicht nur um Automatisierung, sondern auch darum, die Möglichkeiten und die Effizienz moderner Fertigungsprozesse erheblich zu verbessern. Ihre Bedeutung erstreckt sich auf Genauigkeit, Konsistenz und die allgemeine Produktionsgeschwindigkeit.
Die Fähigkeit von CNC-Maschinen zur Nachbearbeitung von Druckgussteilen, wie z. B. das Entfernen von Graten und Präzisionsbohrungen, ist ein entscheidender Aspekt ihrer Rolle. Dies gewährleistet die Einhaltung strengerer Toleranzanforderungen und eine bessere Oberflächenqualität.
Darüber hinaus wird die CNC-Technologie häufig im Formenbau eingesetzt, um hochpräzise Formteile zu bearbeiten und so die Konsistenz und Qualität von Druckgussprodukten weiter zu verbessern.
3. CNC-Bearbeitungsprozess
Der CNC-Bearbeitungsprozess ist ein rationalisierter Arbeitsablauf, der digitale Entwürfe in greifbare Teile verwandelt. Hier finden Sie einen detaillierten Überblick über jeden Schritt:
Entwurf eines CAD-Modells
Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines 2D- oder 3D-Modells mit einer CAD-Software wie SolidWorks oder AutoCAD. Dieses Modell legt die genauen Spezifikationen des Teils fest. Die Software ermöglicht es Designern und Herstellern, ein Modell zu erstellen oder ihre Teile zu rendern und ihre Produkte nach kundenspezifischen technischen Spezifikationen, wie Abmessungen und Geometrien, zu entwerfen.
Umwandlung in ein CNC-kompatibles Format
Die CAD-Datei wird dann in ein CNC-kompatibles Format konvertiert, in der Regel mit einer CAM-Software wie Fusion 360. In diesem Schritt wird der G-Code erzeugt, der Anweisungen für die CNC-Maschine enthält, darunter Werkzeugwege, Schnittgeschwindigkeiten und Spindeldrehzahlen. Die Software steuert, wann, wo und wie sich die Werkzeugmaschinen bewegen.
Maschinen einrichten
Das Einrichten der CNC-Maschine umfasst die sichere Befestigung des Werkstücks auf dem Maschinentisch, den Spindeln oder den Spannvorrichtungen. Anschließend werden die entsprechenden Schneidwerkzeuge, wie Bohrer und Fräser, an der Maschinenspindel befestigt.
Maschine die Ausführung
Das CNC-Programm dient als Anleitung für die CNC-Maschine. Sobald die Maschine eingerichtet ist, wird das CNC-Programm ausgeführt. Die Maschine folgt automatisch den Anweisungen des G-Codes, um Material vom Werkstück abzutragen und es schrittweise zum Endprodukt zu formen.
4. Haupttypen von CNC-Bearbeitungsvorgängen
Die CNC-Bearbeitung bietet eine breite Palette von Verfahren, die jeweils auf bestimmte Aufgaben und Materialien zugeschnitten sind. Diese computergesteuerten Prozesse gewährleisten Präzision und Effizienz in verschiedenen Branchen.
CNC-Bohren
Es handelt sich um ein grundlegendes Verfahren, bei dem rotierende Bohrer verwendet werden, um zylindrische Löcher zu erzeugen. Die Auswahl der Bohrer ist eine wichtige Entscheidung, denn es gibt verschiedene Typen, die für bestimmte Materialien und Bohrtiefen ausgelegt sind. Anbohrer zum Beispiel legen einen präzisen Startpunkt fest und verhindern, dass der Bohrer abwandert.
Bei tieferen Löchern werden bevorzugt Spiralbohrer eingesetzt, die sich regelmäßig zurückziehen, um die Späne zu entfernen und den Wärmestau zu verringern - eine Technik, die üblicherweise in Schritten des ein- bis dreifachen Bohrdurchmessers ausgeführt wird. Darüber hinaus sind Bohrer mit Durchgangskühlung mit internen Kanälen ausgestattet, die das Kühlmittel direkt an die Schneide leiten und so die Lebensdauer des Werkzeugs verlängern und die Spanabfuhr verbessern.
CNC-Fräsen
Beim CNC-Fräsen werden rotierende Mehrpunktschneidwerkzeuge eingesetzt, um Werkstücke präzise zu formen. Diese Fräsmaschinen können horizontal oder vertikal ausgerichtet werden und bieten eine Bewegung über drei oder mehr Achsen für komplexe Geometrien. Schlüsseltechniken wie das Gleichlauffräsen, bei dem sich der Fräser in dieselbe Richtung wie der Vorschub bewegt, erzielen glattere Oberflächen, erfordern jedoch eine starre Einrichtung, um ein Rattern des Fräsers zu verhindern.
Umgekehrt bietet das konventionelle Fräsen, bei dem sich der Fräser entgegen der Vorschubrichtung bewegt, eine bessere Kontrolle, insbesondere auf älteren Maschinen, auch wenn dies möglicherweise zu einer raueren Oberfläche führt. Darüber hinaus verringern Strategien zur Optimierung der Werkzeugwege, wie das trochoidale Fräsen, bei dem kreisförmige Werkzeugwege verwendet werden, die Belastung des Fräsers und ermöglichen so einen schnelleren Materialabtrag.
CNC-Drehmaschinen/Drehen
Dabei wird Material von einem rotierenden Werkstück durch den Einsatz von Einpunktschneidwerkzeugen abgetragen. Dieses Verfahren ist ideal für die Herstellung zylindrischer Teile mit Merkmalen wie Schlitzen, Konen und Gewinden. Das Erreichen von Präzision beim Drehen erfordert sorgfältig aufeinander abgestimmte Schritte. Schruppdurchgänge werden eingesetzt, um mit aggressiven Schnittparametern wie hohen Vorschubgeschwindigkeiten und tiefen Schnitten große Mengen an Material zu entfernen.
Bei den anschließenden Schlichtdurchgängen werden leichte Schnitte und hohe Spindeldrehzahlen eingesetzt, um die gewünschte Oberflächengüte und Maßgenauigkeit zu erreichen. Einige fortschrittliche CNC-Drehmaschinen sind mit werkzeuggetriebenen Fräsköpfen ausgestattet, die Bohr- und Fräsvorgänge am rotierenden Werkstück durchführen können, so dass keine separaten Fräsvorrichtungen erforderlich sind.
CNC-Fräser
Sie ähneln zwar den Fräsen, werden aber in der Regel für die Bearbeitung weicherer Materialien wie Holz, Kunststoff und Verbundwerkstoffe eingesetzt. Diese Oberfräsen zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Spindel und die Bahnen der Werkzeugmaschine mit Hilfe einer numerischen Computersteuerung steuern und so die Materialien effektiv formen können.
Spezielle Techniken wie das Zwiebelschälen, bei dem eine dünne Materialschicht das Werkstück während der Bearbeitung stützt, verhindern Bewegungen oder Vibrationen und werden in einem letzten Arbeitsgang entfernt. Eine weitere wichtige Technik ist das Vakuum-Niederhalten, bei dem ein Vakuumtisch eingesetzt wird, um das Werkstück sicher zu fixieren, was besonders bei großen oder dünnen Materialien wichtig ist. Darüber hinaus optimiert die verschachtelte Fertigung die Materialnutzung, indem mehrere Teile effizient auf einem einzigen Blech angeordnet werden.
CNC-Plasma-Schneider
Für elektrisch leitende Materialien wie Stahl, Aluminium und Kupfer bieten CNC-Plasmaschneider eine präzise Schneidlösung mit einem Hochleistungsplasmabrenner. Zu den wichtigsten Überlegungen bei diesem Prozess gehört die Optimierung der Schneidgeschwindigkeit, um ein Gleichgewicht zwischen Schnittqualität und Materialabtragsrate zu erreichen. Ist die Geschwindigkeit zu niedrig, kann sich übermäßige Krätze ansammeln; ist sie zu hoch, können die Schnitte unvollständig sein.
Die Wahl des Plasmagases, z. B. Sauerstoff für Stahl oder Argon/Wasserstoff für Aluminium, ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, um die beste Schnittqualität zu erzielen und die Oxidation zu minimieren. Außerdem muss eine ausreichende Einstechverzögerung gewährleistet sein, damit der Plasmalichtbogen das Material vollständig durchdringen kann, bevor die Schneidbewegung beginnt.
CNC-Elektroerosionsmaschinen
CNC-Elektroerosionsmaschinen (EDM) formen Materialien durch kontrollierte elektrische Funken. Diese Kategorie umfasst zwei Haupttypen. Beim Senkerodieren wird eine geformte Elektrode verwendet, um einen Hohlraum im Werkstück zu erzeugen, wodurch es sich ideal für komplexe Formen und komplizierte Details eignet.
Beim Drahterodieren hingegen wird eine dünne Drahtelektrode verwendet, um das Werkstück zu durchtrennen, ähnlich wie bei einer Bandsäge, und eignet sich gut zum Schneiden komplizierter Profile und Durchgangslöcher. Ein wesentlicher Bestandteil der Funkenerosion ist die Verwendung einer dielektrischen Flüssigkeit - häufig deionisiertes Wasser oder Öl -, die dazu dient, Ablagerungen wegzuspülen, das Werkstück zu kühlen und die elektrische Entladung sorgfältig zu steuern. Die Eigenschaften der Flüssigkeit sind entscheidend für das Erreichen optimaler Ergebnisse.
5. Wie die CNC-Bearbeitung den Druckguss revolutioniert
Beim Druckgussverfahren kommt es vor allem auf außergewöhnliche Präzision und Genauigkeit an, und die CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) spielt dabei eine entscheidende Rolle. Im Gegensatz zu den traditionellen Verfahren, die sich stark auf manuelle Eingriffe stützen, werden bei der CNC-Bearbeitung detaillierte 3D-Modelle, d. h. digitale Blaupausen, verwendet, die in präzise Anweisungen für die Maschinen umgewandelt werden. Dadurch werden menschliche Eingriffe auf ein Minimum reduziert und sichergestellt, dass jedes einzelne Gussteil nach der Entnahme aus der Form nach genauen Vorgaben bearbeitet wird.
Hochentwickelte CNC-Maschinen, wie z. B. solche, die innovative Konstruktionen mit Ikosaederformen und Mehrachsenfähigkeit verwenden, bieten weitere Vorteile. Diese Maschinen zeichnen sich durch hohe Zerspanungsraten aus, was eine schnellere Produktion ermöglicht. Sie gewährleisten eine gleichbleibende Qualität durch hohe Wiederholgenauigkeit, selbst bei großen und komplexen Werkstücken.
Ihre Fähigkeit, Teile von mehreren Seiten in einer einzigen Aufspannung zu bearbeiten, ihre robuste Bauweise und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltschwankungen machen sie außerdem zu einem unschätzbaren Wert für die Herstellung komplizierter, hochleistungsfähiger Druckgussformen.
6. Beste Fertigungslösungen bei Teamsworld
Die CNC-Bearbeitung bietet Vorteile in Bezug auf Präzision, Genauigkeit und Oberflächengüte. Während Gießen und Schmieden effiziente Mittel zur Herstellung von endkonturnahen Teilen darstellen, bietet die CNC-Bearbeitung wichtige sekundäre Dienstleistungen wie Gratentfernung, Präzisionsbohrungen und eine verfeinerte Positionierung der Bohrungen, wodurch die Einhaltung strenger Toleranz- und Oberflächenqualitätsanforderungen ermöglicht wird.
Die Wahl eines Partners mit Fachwissen in der CNC-Bearbeitung sowie Guss- und Schmiedefähigkeiten ist entscheidend, um das ideale Teil, wie einen Aluminium-Kühlkörper oder einen Automotor.
Als führendes Unternehmen in den Bereichen Gießen, Schmieden und CNC-Bearbeitung ist Teamsworld einzigartig positioniert, um umfassende Lösungen zu liefern. Wir sind darauf spezialisiert, hochwertige Metallteile zu liefern, Aluminiumguss, Prototyp-Werkzeugbau, Feingussund Präzisions-CNC-Dienstleistungen. Mit über 30 Jahren Erfahrung und hochmodernen Einrichtungen, zu denen fortschrittliche CNC-Werkzeugmaschinen gehören, liefern wir präzisionsgefertigte Lösungen, die den höchsten Industriestandards entsprechen und nach ISO 9001:2015 und IATF 16949 zertifiziert sind.
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