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Erkundung der Komponenten und Funktionsprinzipien von CNC-Fräsmaschinen

Jul 18, 2023

Im Bereich Fertigung und Technik haben nur wenige Maschinen die Art und Weise, wie wir Materialien formen und formen, so revolutioniert wie CNC-Fräsmaschinen. Und dabei achten wir stets auf Präzision!

Es besteht ein Unterschied zwischen der genauen Erfüllung der Spezifikation und der nahezu Erfüllung dieser; Hier kommen die Fräsmaschinen ins Spiel!

Bevor wir näher auf die Komponenten und das Funktionsprinzip der Fräsmaschine eingehen, werfen wir einen Überblick über die CNC-Fräsmaschinen.

cnc milling machine

Grundkenntnisse der CNC-Fräsmaschine

CNC-Fräsmaschinen sind eine gängige und weit verbreitete CNC-Maschine zum Bohren und Schneiden von Formen in hartes Vollmaterial.

Diese Maschinen führen Schnitte aus, die als „Fräsen“ bekannt sind. Die Schneidspindel bleibt stationär, während sich das Teil bewegt, um in der X-, Y- und Z-Achse zu arbeiten.

Die Kernfunktion der CNC-Fräsmaschine besteht darin, kundenspezifische Teile herzustellen, indem mithilfe rotierender Mehrpunktschneidwerkzeuge und computergestützter Steuerung schrittweise Material vom Werkstück entfernt wird.

Diese Computersteuerungen nutzen digitalisierte Daten zur Überwachung und Steuerung der Maschinenbewegung.

Mit chemischen, elektrischen, mechanischen und thermischen Produktionsmöglichkeiten werden CNC-Fräsmaschinen im Automobilbau, in der Holzverarbeitung, in der Elektroindustrie und mehr eingesetzt.

 

Was ist die Funktion von CNC? Fräse?

Eine CNC-Fräsmaschine produziert mithilfe der subtraktiven Maschinentechnologie komplizierte Teile für die Industrie. Die Maschine schneidet das Werkstück und fertigt das fertige Stück mit 3, 4 oder 5 Achsen.

Die Komplexität des Endstücks hängt von der Anzahl der Achsen der Maschine ab. Daher findet es verschiedene Anwendungen in der Medizin sowie in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

CoKomponenten einer CNC-Fräsmaschine

Lassen Sie uns nun die Hauptkomponenten einer CNC-Fräsmaschine erkunden.

 

Das Eingabegerät

Das Eingabegerät umfasst die Geräte, mit denen Programmierdaten in die CNC-Maschine eingegeben werden. Dazu gehören Lochstreifenlesegeräte, Magnetbandlesegeräte und Computer, die über RS-232-C angeschlossen sind.

 

MCU (Maschinensteuereinheit)

Es ist nicht falsch, die MCU als das Gehirn der CNC-Fräsmaschine zu bezeichnen. Es führt alle CNC-Maschinenoperationen aus. Es dekodiert die codierten Anweisungen und liest sie für Jobs. Die Achsen nutzen lineare, spiralförmige und sphärische Interpolation, um Bewegungsbefehle zu erstellen.

Es generiert außerdem präzise Bewegungssignale basierend auf Anweisungen, die es vom CNC-Programm erhält. Es steuert die Bewegung der Maschinenachsen X, Y und Z.

Die MCU berechnet Beschleunigung, Geschwindigkeit und Verzögerung und sorgt so für eine reibungslose Bewegung der Komponenten.

Die Maschinensteuereinheit steuert auch die Spindel und erhält Rückmeldungen von verschiedenen Sensoren.

Darüber hinaus koordiniert es die Bewegungen des Schneidwerkzeugs und des Werkstücks und sorgt so für eine präzise Bearbeitung.

 

Das Antriebssystem

Das Antriebssystem ist unter den Komponenten der CNC-Fräsmaschine wichtig, da es die Kraft liefert, die Achsen der Maschine zu bewegen und die Fräsvorgänge auszuführen.

Es handelt sich um Motoren, Kugelumlaufspindeln, Antriebsverstärker, Linearführungen und Riemen.

Alle diese Teile arbeiten zusammen, um die Befehle der Maschinensteuerung auszuführen und die Achsen der Maschine koordiniert zu bewegen. Die Genauigkeit und Reaktionsfähigkeit des Antriebs sind entscheidend für effiziente Bearbeitungsvorgänge.

 

Werkzeugmaschinen

Zu den Werkzeugmaschinen gehören Geräte, die das Werkstück schneiden und formen, um die gewünschte Form zu erzeugen. Sie sind an der Maschinenspindel befestigt und werden vom CNC-System gesteuert, um Fräsvorgänge durchzuführen.

Zu den gängigen Fräswerkzeugen gehören Schaftfräser, Planfräser, Bohrer, Reibahlen, Gewindebohrer, Bohrwerkzeuge, Gewindefräser und mehr.

 

Feedback-Mechanismus

Der Feedback-Mechanismus liefert Informationen über die Position der Maschine und andere relevante Parameter. Es unterstützt das Steuerungssystem dabei, Genauigkeit und Präzision sicherzustellen.

Zu den Feedbackmechanismen, die in CNC-Fräsmaschinen verwendet werden, gehören Encoder, lineare Maßstäbe, Messtaster, Endschalter, Spindellastwächter, Kühlmittelstandsensoren, Werkzeugbrucherkennung und mehr. Sie alle werden zur Überwachung verschiedener Parameter verwendet, die zusammen für die Genauigkeit von Bearbeitungsvorgängen sorgen.

 

Anzeigeeinheit

Die Anzeigeeinheit ist die Schnittstelle zwischen Bediener und CNC-Steuerungssystem. Es bietet dem Bediener ein visuelles Feedback, das es ihm ermöglicht, die Vorgänge zu überwachen und zu steuern.

Zu den kritischen Aspekten der Anzeigeeinheit in der Fräsmaschine gehören ein Anzeigebildschirm, Statusinformationen, Benutzeroberfläche, Programm- und Werkzeuganzeige, Alarm- und Fehlermeldungen sowie Diagnoseinformationen.

 

Bett

Das Bett ist die horizontale, ebene Fläche, auf der das Werkstück während des Prozesses abgelegt wird. Es bietet einen glatten, stabilen Raum zum Fixieren des Werkstücks für seine Formgebung.

Zu den kritischen Aspekten des Betts der CNC-Fräsmaschine gehören T-Nuten, Material, Arbeitsraum, Werkstückausrichtung und -befestigung, Kühlmittel- und Spanmanagement sowie Gehäuse und Sicherheit.

 

Spindelstock

Der Spindelstock hält und treibt das Schneidwerkzeug an. Es befindet sich an einem Ende der Maschine und dreht das Werkzeug, während das Werkstück stillsteht.

Der Spindelstock besteht aus einer Spindel, die hauptsächlich das Werkzeug hält und mit hoher Geschwindigkeit dreht, um es zu schneiden.

DerWeitere Teile sind Werkzeughalter, Motoren, Lager und Werkzeugwechselsysteme. Kurz gesagt: Der Spindelstock sorgt für die nötige Drehbewegung und hält das Werkstück gleichzeitig sicher.

 

Der Reitstock

Unter den Komponenten der CNC-Fräsmaschine ist der Reitstock wichtig, da er dem Werkstück Stabilität verleiht. Es befindet sich gegenüber dem Spindelstock.

Wie oben erwähnt, dreht der Spindelstock das Werkstück, sodass dieser Reitstockteil dabei hilft, seine Ausrichtung beizubehalten.

Der Reitstock besteht aus den folgenden Hauptelementen: Körper, Pinole, Pinolengriff, Verriegelungsmechanismus und Reitstockspindel.

 

Pedal

Das Pedal, auch Fußschalter genannt, ist eine optionale Ausstattung für zusätzliche Funktionen. Das Pedal einer CNC-Fräsmaschine kann als Fußschalter, Vorschubsteuerpedal und Not-Aus-Pedal verwendet werden.

 

Futter

Spannfutter ist eine Vorrichtung, die dazu dient, das Werkstück während des Schneidvorgangs zu halten. Es wird an der Spindel der Maschine montiert und dreht das Werkstück oder Werkzeug während der Bearbeitung je nach Bedarf.

Je nach Maschine und Schneidanforderungen kommen viele Spannfuttertypen zum Einsatz.

 

Die Systemsteuerung

Es ist die Schnittstelle, über die ein Bediener mit der Maschine interagiert und deren verschiedene Funktionen steuert. Es verfügt über physische Tasten, Knöpfe, Schalter und einen Bildschirm.

Typischerweise werden Sie diese Funktionen und Tasten auf dem Bedienfeld einer CNC-Fräsmaschine sehen. Ein-/Ausschalten, Not-Aus, Modusauswahl, Jogging-Steuerung, Spindelsteuerung, Vorschubgeschwindigkeitssteuerung, Anzeigebildschirm, Programmeingabe und Funktionstasten.

 

Funktionsprinzip der CNC-Fräsmaschine

Das Funktionsprinzip einer CNC-Fräsmaschine besteht darin, wie alle Komponenten und Prozesse zusammenarbeiten, um den Bearbeitungsprozess erfolgreich durchzuführen.

Lassen Sie uns reinschnuppern, um mehr darüber zu erfahren!

Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines digitalen Modells des gewünschten Teils mithilfe einer CAD-Software. Anschließend wird daraus ein Bearbeitungsprogramm erstellt, das die Werkzeugwege und andere für den Fräsvorgang erforderliche Anweisungen definiert.

Anschließend wird das Werkstück auf der Vorrichtung montiert und das entsprechende Schneidwerkzeug in die Spindel eingebaut. Der Bediener stellt sicher, dass Werkstück und Maschineneinstellungen korrekt aufeinander abgestimmt sind.

Die Maschine wird eingeschaltet und das Programm in die Steuerung geladen. Dieses Programm besteht aus G-Code mit Anweisungen zum Bewegen des Werkzeugs in mehreren Achsen (X, Y, Z).

Der Schrittmotor treibt die X-, Y- und Z-Achse an, manchmal rotierend oder kippend. Die Bewegung des Werkzeugs hängt von der Bewegung dieser Achsen ab.

Während sich das Werkzeug fortschreitend bewegt, schneidet und formt es das Material in die gewünschte Ausgabe. Zur Optimierung des Bearbeitungsprozesses können Schnitttiefe und Geschwindigkeit angepasst werden.

Sie können während des Schneidens und Werkstücks auch Schmiermittel auftragen, um die Reibung zu verringern und die Spanabfuhr zu verbessern (8, oder es kann auch automatisiert werden).

Das Feedbacksystem liefert Echtzeitinformationen über die Position der Maschine und andere Variablen. Sie können auch Anpassungen vornehmen, um entsprechende Korrekturmaßnahmen zu ergreifen.

Sobald der Bearbeitungsvorgang abgeschlossen ist, kann die Maschine weitere Aktionen durchführen, beispielsweise Werkzeugwechsel, Werkstückprüfung oder Messungen. Diese Maßnahmen gewährleisten die Genauigkeit und Qualität des bearbeiteten Teils.

Arten von CNC-Fräsvorgängen 

Es gibt verschiedene Arten von CNC-Fräsvorgängen, darunter die folgenden.

 

Einfaches Fräsen

Das Flachfräsen, auch Flächenfräsen genannt, ist eine Säulen- und Knieoperation und wird zum Fräsen ebener Flächen verwendet. Dabei wird mit dem Fräser mit mehreren Zähnen Material von der Werkstückoberfläche abgetragen.

 

Planfräsen

Dabei wird Material von der Oberfläche eines Werkstücks abgeschnitten, um eine glatte, ebene Oberfläche zu erzeugen. Zum Planfräsen wird ein Planfräser verwendet, der Schneidkanten am Umfang und auch an der Stirnfläche des Fräsers aufweist.

 

Winkelfräsen

Dabei werden flache Flächen in einem anderen Winkel als 90 Grad gefräst. Der Vorgang ähnelt dem Glattfräsen. Der einzige Unterschied zwischen den beiden ist der Winkelaufbau. Es wird zum Erstellen von Winkelflächen, Fasen, Abschrägungen usw. verwendet.

 

Formfräsen

Beim Formfräsen wird das Werkstück mit einem speziell entwickelten Fräser oder Formfräser geschnitten. Es wird individuell angepasst, um dem Werkstück eine bestimmte Form zu verleihen, die die Herstellung spezifischer Merkmale ermöglicht.

 

Gruppenmahlen

Beim Gruppenfräsen werden mehrere Fräser verwendet, die auf derselben Welle montiert sind, um mehrere Oberflächen gleichzeitig zu schneiden. Es wird verwendet, um komplexe Formen in einer einzigen Aufspannung herzustellen.

Außer diesen CNC-Fräsoperationen gibt es auch andere Arten, die Gleit- und Schlitzfräsoperationen umfassen.

 

Merkmale der CNC-Fräsmaschine

Lassen Sie uns nun die Hauptfunktionen der CNC-Fräsmaschine erkunden.

 

Numerisches Steuerungssystem

Es ist das Herzstück einer CNC-Fräsmaschine. Es interpretiert das Bearbeitungsprogramm und steuert seine Abläufe und sorgt so für präzise und genaue Achsen-, Spindel- und Vorschubbewegungen.

Achsenbewegung

Dies ist ein weiteres grundlegendes Merkmal einer CNC-Fräsmaschine. Die X-, Y- und Z-Achsen bieten die Möglichkeit, das Schneidwerkzeug mehrfach zu bewegenRichtungen, was die Erstellung komplexer Formen und Konturen ermöglicht.

 

Spindel- und Werkzeugsystem

Eine leistungsstarke und vielseitige Spindel mit einstellbarer Geschwindigkeit und Drehmoment ermöglicht einen effizienten Materialabtrag und die Möglichkeit, mit verschiedenen Schneidwerkzeugen zu arbeiten. Ein robustes und effizientes Werkzeugsystem, einschließlich eines automatischen Werkzeugwechslers, steigert die Produktivität, indem es schnelle Werkzeugwechsel während der Bearbeitungsvorgänge ermöglicht.

 

Bedienfeld und Mensch-Maschine-Schnittstelle

Es bietet eine Schnittstelle zur Interaktion mit der CNC-Fräsmaschine. Ein intuitives und benutzerfreundliches Bedienfeld mit klar beschrifteten Tasten, Schaltern und einem Anzeigebildschirm erleichtert die einfache Programmierung, Überwachung und Anpassung von Bearbeitungsprozessen.

 

Kühlmittel- und Spänemanagement

Wirksam Kühlmittel und Spanmanagementsysteme sind wesentliche Merkmale von CNC-Fräsmaschinen. Kühlmittelsysteme versorgen das Schneidwerkzeug und das Werkstück mit Kühlmittel oder Schmiermittel, leiten Wärme ab, reduzieren die Reibung und verbessern die Standzeit und Oberflächengüte des Werkzeugs. Spänemanagementsysteme wie Späneförderer oder Schnecken entfernen Späne effizient aus dem Bearbeitungsbereich, verhindern so die Ansammlung von Spänen und sorgen für eine unterbrechungsfreie Bearbeitung.

 

1. Ein patentierter Spindelkasten einer Gravier- und Fräsmaschine

Im Spindelkasten befindet sich ein abgestuftes Loch; Die elektrische Spindel wird in das abgestufte Loch eingebaut und ein Flansch dient zur Befestigung des Spindelkastens

2. Arbeitstisch

Kastenstruktur und Kugelumlaufspindel sind integral geformt.

3. Optische lineare Maßstäbe

Optionale optische Linearskalen von Heidenhain und Fagor mit einer Genauigkeit von unter ±5 µm

4. Basis

Mehrschichtiger Wandkastenaufbau, rückseitige Späneabsaugung

5. Eine dreieckige Rippenstruktur einer Brückensäule

Das Gebrauchsmuster der dreieckigen Rippenstruktur der Türbrücke verbessert die dynamische und statische Steifigkeit der Werkzeugmaschine und erhöht die Bearbeitungsgenauigkeit.

6. Optionale direktangetriebene BBT40-Spindel

7. Upgrade-Konfiguration

Standard-Servo-Karussell-Werkzeugmagazin; HSK-E40 Motorspindel; Graphitschutzpaket; Laser-Werkzeugsonde; Ölnebelabscheidersystem und mehr

8. Stabile Genauigkeit

Die optischen Linearmaßstäbe mit geschlossenem Regelkreis und hoher Positionierungsgenauigkeit können den Positionierungsfehler, der durch die thermische Ausdehnung der Leitkugelumlaufspindel verursacht wird, wirksam unterdrücken.

9. Systemstabilität

Ausgestattet mit Siemens 828D-System.

 

Anwendung einer CNC-Fräsmaschine

Da CNC-Fräsmaschinen vielseitig einsetzbar sind, finden sie vielfältige Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Branchen. Einige häufige Anwendungen sind:

Fertigungsindustrien

CNC-Fräsmaschinen werden zur Bearbeitung verschiedener Materialien wie Metalle, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe eingesetzt und ermöglichen die Herstellung komplexer Formen und Teile. Sie werden in der Fertigungsindustrie häufig zur Herstellung von Präzisionsteilen und -komponenten eingesetzt.

 

Luft- und Raumfahrtindustrie

CNC-Maschinen finden in der Luftfahrtindustrie zahlreiche Anwendungen, da sie wichtige Komponenten wie Turbinenschaufeln, Flugzeugstrukturen und vielseitige Getriebe herstellen und dabei Sicherheit und hohe Präzision gewährleisten.

 

Automobilindustrie

In der Automobilindustrie werden Fräsmaschinen zur Herstellung von Motorkomponenten, Getriebeteilen, Fahrwerkskomponenten sowie Innen- und Außenverkleidungsteilen eingesetzt. Sie ermöglichen eine effiziente Produktion und hochwertige Produktion komplexer Automobilteile.

 

Elektronik-Industrie

CNC-Fräsmaschinen werden in der Elektronikindustrie zur Herstellung von Leiterplatten, Gehäusekomponenten, Steckverbindern und anderen elektronischen Bauteilen eingesetzt. Sie bieten präzise Bearbeitungsmöglichkeiten zur Erstellung komplizierter Designs und Muster auf Leiterplatten und anderen elektronischen Bauteilen.

 

Medizinische Industrie

Präzision und Genauigkeit sind in der Medizinbranche von entscheidender Bedeutung, ebenso wie CNC-Fräsmaschinen. Sie werden zur Herstellung chirurgischer Instrumente, zahnmedizinischer Komponenten und Teile medizinischer Geräte verwendet.

 

Schnelle Fertigungsprozesse

Bei Prototyping- oder Rapid-Manufacturing-Prozessen, bei denen schnell Funktionsteile benötigt werden, kommen CNC-Fräsmaschinen zum Einsatz, da sie schnelle Durchlaufzeiten, effiziente Iterationen und kostengünstige Produktionen ermöglichen.

 

Formenbauindustrie

CNC-Fräsmaschinen stellen Werkzeuge und Formen her, um Matrizen, Formen und Vorrichtungen herzustellen. Präzise Bearbeitungsprozesse ermöglichen genaue und wiederholbare Produktionsprozesse.

 

Schmuckherstellung

Mit CNC-Fräsmaschinen werden komplizierte und detaillierte Designs auf Edelmetallen erstellt. Sie ermöglichen ein präzises Schneiden und Formen der Stücke auf kommerzieller Ebene.

 

Bildungs- und Forschungsabteilungen

Fräsmaschinen sind äußerst nützlich für die Lehre und Durchführung von Ingenieur-, Fertigungs- und Materialwissenschaftsforschung, da sie eine praktische Ausbildung in der Herstellung innovativer Teile bieten.

 

Einpacken!

Dieser Artikel behandelt den Überblick und die Grundlagen von CNC-Fräsmaschinen. Sie werden häufig zum Bohren und Schneiden von Formen in hartes Vollmaterial verwendet.

Darüber hinaus erfahren Sie, was und wie eine CNC-Fräsmaschine funktioniert. Das Funktionsprinzip wurde oben ausführlich erläutert.

Ganz gleich, ob es sich um die Automobilindustrie oder eine andere Abteilung handelt, die genaue und präzise Teile zu geringeren Kosten benötigtSchnelle Abwicklung, CNC-Maschinen sind die beste Wahl!

Wenn auch Sie auf der Suche nach einer hervorragenden CNC-Fräsmaschine für mehr Effizienz sind, suchen Sie nicht weiter und holen Sie sich eine CNC-Fräsmaschine, die Ihren Anforderungen und Wünschen entspricht Yangsen!

 

FAQ

Schlagen Sie zuverlässige Hersteller von CNC-Fräsmaschinen vor.

Es wird empfohlen, Fräsmaschinen von Yangsen zu kaufen. Sie bieten eine große Auswahl an zuverlässigen CNC-Fräsmaschinen.

Welche Einsatzmöglichkeiten gibt es für CNC-Fräsmaschinen?

CNC-Fräsmaschinen werden häufig in den Bereichen Medizin, Automobil, Luft- und Raumfahrt, Schmuck und Formenbau eingesetzt.

Welche Vorteile bietet der Einsatz einer CNC-Fräsmaschine?

Keine Verschwendung

Hohe Präzision und Genauigkeit

Schnelle Abwicklung

Reduzierter Energieverbrauch

Personensicherheit

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