Was bedeutet CNC? Haben Sie sich jemals gefragt: „Wofür steht CNC?“ Die CNC-Bearbeitung oder CNC-Fertigung ist ein Prozess, bei dem CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) verwendet werden, bei denen es sich um Werkzeuge wie Mühlen und Drehmaschinen handelt, die von Computeranweisungen geführt werden, die die Präzision der Instrumente steuern.

Was ist CNC-Bearbeitung? CNC steht für „Computer Numerical Control“ und CNC-Bearbeitung ist definiert als ein subtraktiver Fertigungsprozess, der normalerweise Computersteuerungen und Werkzeugmaschinen verwendet, um kundenspezifische Teile herzustellen. Dies ist eine grundlegend andere Art der Herstellung im Vergleich zu additiven (3D-Druck) oder formgebenden (Spritzguss) Technologien. Die Materialentfernungsmechanismen haben erhebliche Auswirkungen auf die Vorteile, Einschränkungen und Designbeschränkungen von CNC. Die CNC-Bearbeitung ist eine digitale Fertigungstechnologie: Sie produziert hochpräzise Teile mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften direkt aus einer CAD-Datei. Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades ist CNC sowohl für kundenspezifische Einzelteile als auch für mittlere Stückzahlen preislich wettbewerbsfähig.

CNC-Bearbeitungsprozess:

Die CNC-Bearbeitung ist ein Herstellungsprozess, bei dem Computersteuerungen verwendet werden, um Maschinen und Schneidwerkzeuge zu bedienen und zu manipulieren, um Rohmaterialien wie Metall, Kunststoff, Holz, Schaumstoff, Verbundwerkstoffe usw. zur Herstellung kundenspezifischer Teile zu formen.

CNC-Bearbeitungsprozess und -Operationen umfassen die folgenden Phasen:

CAD-Modelle entwerfen

Konvertieren Sie CAD-Dateien in CNC-Programme

Ausgestattet mit CNC-Maschine oder CNC-Bearbeitungszentrum

Bearbeitungsanweisungen ausführen.

Arten von CNC-Maschinen

Die frühesten numerisch gesteuerten Maschinen stammen aus den 1940er Jahren, als erstmals Motoren eingesetzt wurden, um die Bewegung bereits vorhandener Werkzeuge zu steuern. Als die Technologien fortschritten, wurden die Mechanismen mit analogen Computern und schließlich mit digitalen Computern verbessert, was zum Aufstieg der CNC-Bearbeitung führte.

Die überwiegende Mehrheit der heutigen CNC-Arsenale ist vollständig elektronisch. Einige der gebräuchlicheren CNC-gesteuerten Prozesse sind Ultraschallschweißen, Lochstanzen und Laserschneiden. Zu den am häufigsten verwendeten Maschinen in CNC-Systemen gehören:

CNC-Fräsen CNC-Fräsmaschinen können Programme ausführen, die aus auf Zahlen und Buchstaben basierenden Eingabeaufforderungen bestehen, die Teile über verschiedene Entfernungen führen. Die für eine Fräsmaschine verwendete Programmierung könnte entweder auf G-Code oder einer einzigartigen Sprache basieren, die von einem Fertigungsteam entwickelt wurde. Grundfräser bestehen aus einem dreiachsigen System (X, Y und Z), obwohl die meisten neueren Fräser drei zusätzliche Achsen aufnehmen können.

3-Achsen-CNC-Fräsen Maschinen sind weit verbreitet, da mit ihnen die gängigsten Geometrien hergestellt werden können. Sie sind relativ einfach zu programmieren und zu bedienen, sodass die anfänglichen Bearbeitungskosten relativ gering sind.

Der Werkzeugzugriff kann beim CNC-Fräsen eine Konstruktionseinschränkung darstellen. Da es nur drei Achsen gibt, mit denen gearbeitet werden muss, können bestimmte Bereiche möglicherweise nicht erreicht werden. Dies ist kein großes Problem, wenn das Werkstück nur einmal gedreht werden muss, aber wenn mehrere Drehungen erforderlich sind, steigen die Arbeits- und Bearbeitungskosten schnell an.

5-Achsen-CNC-Bearbeitung beschreibt ein numerisch gesteuertes computergestütztes Fertigungssystem, das zu den 3-Achsen-Linearbewegungen (X, Y, Z) der traditionellen Werkzeugmaschine zwei Rotationsachsen hinzufügt, um der Werkzeugmaschine in einem einzigen Arbeitsgang Zugang zu fünf von sechs Teileseiten zu ermöglichen. Durch Hinzufügen einer kippbaren, rotierenden Werkstückhalterung (oder Zapfen) zum Arbeitstisch wird die Fräse zu einer sogenannten 3+2- oder Index- oder Positionsmaschine, die es dem Fräser ermöglicht, sich fünf von sechs Seiten einer zu nähern prismatisches Werkstück um 90°, ohne dass ein Bediener das Werkstück umstellen muss.

Allerdings handelt es sich nicht um eine 5-Achs-Fräse, da sich die vierte und fünfte Achse während der Bearbeitung nicht bewegen. Das Hinzufügen von Servomotoren zu den zusätzlichen Achsen und der computergestützten Steuerung für sie – dem CNC-Teil – würde es zu einem machen. Eine solche Maschine, die vollständig simultan konturieren kann, wird manchmal als „kontinuierliche“ oder „simultane“ 5-Achsen-CNC-Fräse bezeichnet. Die zwei zusätzlichen Achsen können auch am Bearbeitungskopf integriert oder aufgeteilt werden – eine Achse auf dem Tisch und eine auf dem Kopf.

CNC-Drehmaschinen werden häufig verwendet, da sie Teile mit einer viel höheren Rate und zu niedrigeren Stückkosten als CNC-Fräsmaschinen produzieren können. Dies ist insbesondere bei größeren Volumina relevant.

Die wichtigste Konstruktionseinschränkung von CNC-Drehmaschinen besteht darin, dass sie nur Teile mit einem zylindrischen Profil herstellen können (denken Sie an Schrauben oder Unterlegscheiben). Um diese Einschränkung zu überwinden, werden Merkmale des Teils häufig in einem separaten Bearbeitungsschritt CNC-gefräst. Alternativ können 5-Achs-Fräs-Dreh-CNC-Zentren verwendet werden, um die gleiche Geometrie in einem Schritt herzustellen.

Elektroerosionsmaschinen

Die Elektroerosionsbearbeitung (EDM) – alternativ als Senkerodieren und Funkenerosion bezeichnet – ist ein Prozess, derbringt Werkstücke mit elektrischen Funken in bestimmte Formen. Beim Erodieren kommt es zwischen zwei Elektroden zu Stromentladungen, die Teile eines bestimmten Werkstücks abtragen.

Wenn der Abstand zwischen den Elektroden kleiner wird, wird das elektrische Feld intensiver und damit stärker als das Dielektrikum. Dadurch wird ein Stromfluss zwischen den beiden Elektroden ermöglicht. Folglich werden Teile eines Werkstücks durch jede Elektrode entfernt. Subtypen von EDM umfassen:

Drahterodieren: Drahterodieren verwendet Funkenerosion, um Teile von einem elektronisch leitfähigen Material zu entfernen.

Senkerodieren: Senkerodieren verwendet eine Elektrode und ein Werkstück, die mit einer dielektrischen Flüssigkeit getränkt sind, um Teile zu bilden.

Beim so genannten Spülen werden die Rückstände jedes fertigen Werkstücks von einem flüssigen Dielektrikum abgetragen, das nach Unterbrechung des Stroms zwischen den beiden Elektroden entsteht und weitere elektrische Ladungen abbauen soll.

Wasserstrahlschneider

In der CNC-Bearbeitung sind Wasserstrahlen Werkzeuge, die harte Materialien wie Granit und Metall mit Hochdruckanwendungen von Wasser schneiden. In einigen Fällen wird das Wasser mit Sand oder einer anderen stark abrasiven Substanz vermischt. Unternehmen formen oft Fabrikmaschinenteile durch diesen Prozess.

Wasserstrahlen werden als kühlere Alternative für Materialien eingesetzt, die den hitzeintensiven Prozessen anderer CNC-Maschinen nicht standhalten. Aufgrund ihrer kühleren Natur verlassen sich mehrere Branchen wie die Luft- und Raumfahrt und der Bergbau auf Wasserstrahlen, wo sie unter anderem zum Schnitzen und Schneiden verwendet werden. Unternehmen verwenden Wasserstrahlschneider auch für Anwendungen, die sehr komplizierte Materialschnitte erfordern, da der Mangel an Wärme jegliche Änderung der inhärenten Eigenschaften des Materials verhindert, die durch das Schneiden von Metall auf Metall entstehen können.

CNC-Bearbeitungsmaterialien

Der CNC-Bearbeitungsprozess eignet sich für eine Vielzahl von technischen Materialien, darunter:

Metall (z. B. Aluminium, Messing, Edelstahl, legierter Stahl usw.)

Kunststoff (z. B. PEEK, PTFE, Nylon usw.)

Holz

Schaum

Komposite

Das optimale Material zur Auswahl für eine CNC-Fertigungsanwendung hängt weitgehend von der jeweiligen Fertigungsanwendung und ihren Spezifikationen ab. Die meisten Materialien können bearbeitet werden, sofern sie dem Bearbeitungsprozess standhalten, d. h. eine ausreichende Härte, Zugfestigkeit, Scherfestigkeit sowie Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit aufweisen.

Das Werkstückmaterial und seine physikalischen Eigenschaften werden verwendet, um die optimale Schnittgeschwindigkeit, den Schnittvorschub und die Schnitttiefe zu bestimmen. Die Schnittgeschwindigkeit wird in Fuß pro Minute gemessen und gibt an, wie schnell die Werkzeugmaschine in das Werkstück schneidet oder Material von diesem entfernt. Die Vorschubgeschwindigkeit – gemessen in Zoll pro Minute – ist ein Maß dafür, wie schnell das Werkstück der Werkzeugmaschine zugeführt wird, und die Schnitttiefe gibt an, wie tief das Schneidwerkzeug in das Werkstück schneidet. Typischerweise durchläuft das Werkstück zunächst eine Anfangsphase, in der es grob auf die ungefähre, kundenspezifische Form und Abmessungen bearbeitet wird, und durchläuft dann eine Endbearbeitungsphase, in der es langsamere Vorschubgeschwindigkeiten und flachere Schnitttiefen erfährt, um eine präzisere und präzisere Bearbeitung zu erreichen genaue Spezifikationen.

Anwendungen der CNC-Bearbeitung

Eines der großartigsten Dinge an der CNC-Bearbeitung ist die breite Palette von Anwendungen, die sie im Laufe der Jahre gefunden hat.

Hier haben wir einige aktuelle Beispiele zusammengestellt, um zu veranschaulichen, wie Fachleute die Vorteile der CNC-Bearbeitung genutzt haben, um in verschiedenen industriellen Situationen die besten Ergebnisse zu erzielen. Nutzen Sie sie als Inspiration für Ihre Projekte.

Luft- und Raumfahrt

Die Luft- und Raumfahrt war eine der ersten Branchen, die CNC-Bearbeitung einsetzte. Dies liegt an seiner Fähigkeit, leichte Teile mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften und sehr engen Toleranzen herzustellen. Die CNC-Bearbeitung wird sowohl für Flugzeugteile als auch in der Entwicklungsphase eingesetzt.

Automobil

Die CNC-Bearbeitung findet Anwendung in der Automobilindustrie, wenn die Herstellung von kundenspezifischen Hochleistungsteilen erforderlich ist.

Elektrisch

Die CNC-Bearbeitung hilft auch beim Prototyping und bei der Produktion von Unterhaltungselektronik. Diese Elektronik umfasst Laptops, Smartphones und viele andere. Das Gehäuse eines Apple MacBook beispielsweise stammt aus der CNC-Bearbeitung von stranggepresstem Aluminium und wird anschließend eloxiert.

Medizinisch

Die CNC-Bearbeitung bietet ihre Verwendung auf verschiedenen medizinisch unbedenklichen Materialien. Da das Verfahren für kundenspezifische Einzelstücke geeignet ist, hat es viele Anwendungen in der medizinischen Industrie. Die engen Toleranzen, die die CNC-Bearbeitung bietet, sind für die hohe Leistung maschinell bearbeiteter medizinischer Komponenten von entscheidender Bedeutung.

Kommunikationsausrüstung

Kommunikationsunternehmen verlassen sich bei ihrem Gerätedesign auf hochwertige Teile. Mindere Qualität kann zu Geräteausfällen führen, die zu unterbrochenen Anrufen, schlechter Videoübertragung und Ausfällen bei Satellitenübertragungen führen. Die CNC-Bearbeitung ist eine der besten Möglichkeiten, um präzise gefertigte Telekommunikationsgeräte zu gewährleisten. Die Computertechnologie ermöglicht die Konstruktion und Produktion komplizierter Spezialteile. CNC-Maschinisten haben Zugang zu einer Reihe innovativer Bearbeitungstechniken, dieLassen Sie sie selbst die komplexesten Teile herstellen.

Robotik

Maßgenauigkeit ist in der Robotik von entscheidender Bedeutung. Roboter arbeiten oft zwischen festen Punkten im Raum und können keine großen Abweichungen in der Maßhaltigkeit akzeptieren. Bei GT bieten wir CNC-Bearbeitung mit einer Standardtoleranz von ±0,05 mm und höheren Toleranzen auf Anfrage an. Dies ist entscheidend für Anwendungen, die präzise und hochgradig wiederholbare Bewegungen erfordern.

Die CNC-Bearbeitung ermöglicht eine präzise Kontrolle der Oberflächengüte. In vielen Roboterfällen, in denen ein Greifen oder Ansaugen erforderlich ist, sind die Ebenheit und Oberflächenrauheit der Teile kritische Eigenschaften. Die CNC-Bearbeitung kann Teile mit einer Oberflächenrauheit von Ra 0,8 μm und mit zusätzlichen Endbearbeitungsprozessen sogar noch niedriger herstellen.

Letzte Worte

CNC-Fräsen ist ein äußerst effizienter Prozess, der dabei hilft, Material von einem Werkstück mit unterschiedlichen geometrischen Feinheiten zu entfernen. Daher müssen Sie eine Kaufentscheidung sorgfältig treffen, die auf Ihren Anforderungen, Ihrem Budget und Ihren Arbeitszeiten basiert.

Die meisten kleinen Maschinenfabriken müssen nicht an komplizierten geometrischen Mustern arbeiten; Daher erledigt eine 3-Achsen-Maschine die Arbeit für sie. Für spezielle Anwendungen wie die Bearbeitung komplexer Geometrien müssen Maschinenbediener eine 4-Achsen-Maschine kaufen. Wenn Sie höchste Präzision bei Ihren bearbeiteten Teilen benötigen und an komplexen und geneigten Geometrien arbeiten, ist eine 5-Achs-Maschine genau das Richtige für Sie.

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