Erkundung verschiedener Maschinentypen in der CNC-Fräse mit beweglichem Tisch

Einführung

Ein Unternehmen zur Herstellung von CNC-Teilen gründen? Während die Finanzierung möglicherweise die einzige Voraussetzung für die Gründung eines Produktionsunternehmens ist, müssen zahlreiche andere Faktoren berücksichtigt werden. Es ist wichtig, sich mit den verschiedenen CNC-Maschinen vertraut zu machen, die für die Herstellung hochwertiger Teile zur Verfügung stehen. Darüber hinaus verwenden CNC-Maschinen verschiedene Materialien, um komplizierte und genaue Teile herzustellen.

Wenn Sie mit den verschiedenen Arten von CNC-Maschinen und deren Funktionsweise nicht vertraut sind, gehen wir sie im Detail durch, einschließlich ihrer Anwendungen, Komponenten und Mechanismen.

Was ist eine CNC-Maschine?

CNC-Maschinen sind automatisierte Werkzeuge, deren Bewegungen und Funktionen durch Computerprogrammierung gesteuert werden. Um präzise, komplexe Teile mit hoher Genauigkeit und Effizienz herzustellen, werden sie häufig in Fertigungsprozessen eingesetzt. CNC-Maschinen können mithilfe von Aktoren, Antrieben und Software eine breite Palette von Produkten herstellen.

Mithilfe von CAD-Software (Computer Aided Design) können Bediener komplizierte Designs erstellen und diese in eine Sprache übersetzen, die CNC-Maschinen verstehen können, beispielsweise G-Code. Dieser Code fungiert als eine Reihe von Anweisungen, die die Maschine während des Herstellungsprozesses steuern. Zu den vielen Vorteilen, die CNC-Maschinen bieten, gehören eine höhere Leistung, eine bessere Genauigkeit und eine Verringerung menschlicher Fehler.

Hauptkomponenten von CNC-Maschinensystemen

Ein CNC-Maschinensystem besteht aus einer Reihe grundlegender Komponenten, die zusammenarbeiten, um automatisierte und präzise Bearbeitungsaufgaben auszuführen. Zu diesen Komponenten gehören:

Eingabegerät

Das zum Laden verwendete Gerät CNC-Programms in eine Maschine wird als „Eingabegerät“ der Maschine bezeichnet. Dieses Eingabegerät könnte ein USB-Flash-Laufwerk sein, um das fertige Programm von einem anderen Computer zu übertragen, eine Tastatur, um G-Code-Befehle direkt einzugeben, oder eine drahtlose Kommunikation, um das Programm von einem anderen Computer über das lokale Netzwerk herunterzuladen.

Werkzeugmaschine

Die eigentliche Maschine, die zur Durchführung der Bearbeitungsvorgänge verwendet wird, wird als Werkzeugmaschine bezeichnet. Dabei kann es sich um eine Oberfräse, eine Fräsmaschine, eine Drehmaschine oder ein anderes Gerät handeln, das Materialien formen und schneiden kann.

Eine Spindel zur Positions- und Geschwindigkeitsregelung sowie ein Schiebetisch sind übliche Merkmale von CNC-Werkzeugmaschinen. Während die Spindel normalerweise in Richtung der Z-Achse gesteuert wird, wird der Maschinentisch typischerweise in Richtung der X- und Y-Achse gesteuert.

Maschinensteuereinheit (MCU)

Das Gehirn des Systems wird als Maschinensteuereinheit oder MCU bezeichnet. Es übersetzt Anweisungen, die üblicherweise in Form eines G-Code-Programms vorliegen, in exakte Bewegungen und Aktionen für die Werkzeugmaschine. Die MCU steuert Spindelgeschwindigkeit, Werkzeugwechsel, Bewegungssteuerung und andere bearbeitungsbezogene Parameter.

Servomotor

Servomotoren treiben die Achsen der Werkzeugmaschine an. Diese Motoren reagieren auf Signale von der MCU und sorgen für präzise und kontrollierte Bewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achse und allen zusätzlichen Achsen, die die Maschine möglicherweise hat. Servomotoren sorgen für eine präzise Bewegungssteuerung und Positionierung.

Andere Werkzeuge

Die verschiedenen Schneidwerkzeuge und Zubehörteile, die bei der Bearbeitung verwendet werden, werden als Werkzeuge bezeichnet. Dazu gehören Bohrer, Schaftfräser, Wendeschneidplatten, Spannzangen und zusätzliche Werkzeughalter. Welches Werkzeug am besten geeignet ist, hängt vom jeweiligen Bearbeitungsvorgang und dem zu bearbeitenden Material ab.

Spannwerkzeuge

Während der Bearbeitung halten Spannvorrichtungen das Werkstück fest in Position. Dies können Vorrichtungen, Spannfutter, Klemmen, Schraubstöcke und andere Spezialwerkzeuge sein. Die Werkstückspannung ist für die Wahrung der Genauigkeit und Stabilität des Werkstücks während des Bearbeitungsprozesses von entscheidender Bedeutung.

Benutzeroberfläche

Über die Bedienoberfläche können Maschinenbediener und CNC-System kommunizieren. Es kann entweder ein Computerbildschirm, ein Bedienfeld oder beides vorhanden sein. Über die Bedienerschnittstelle kann der Bediener den Status des Bearbeitungsprozesses überwachen, Befehle eingeben und die Bearbeitungsparameter nach Bedarf ändern.

Arten von CNC-Maschinen: Eine umfassende Untersuchung ihrer Struktur

1. CNC-Fräsmaschinen

Zunächst entfernen sie Material von einem Werkstück und bringen es mit rotierenden Schneidwerkzeugen in die gewünschte Form. Diese CNC-Geräte unterstützen das Bohren, Formen und Schneiden verschiedener Materialien. Sie werden häufig zur Herstellung komplizierter und präziser Teile eingesetzt.

Wichtige Elemente

Bett

Das Bett trägt alle anderen Komponenten und dient als Fundament der Maschine. Die Oberfläche ist breit, eben und stabil und besteht meist aus Gusseisen.

Spindel

Das Schneidwerkzeug wird von der Spindel gehalten und erhält so Bewegung. Die Klinge wird von einem Motor angetrieben, der sie schnell dreht, um das Material zu durchschneiden.

Das Schneidwerkzeug wird jedoch durch den Werkzeughalter fest gehalten. Normalerweise an der Spindel befestigt, kann es für unterschiedlich große Werkzeuge ausgetauscht werden.

Arbeitstisch

Das Werkstück wird auf die Oberfläche des Arbeitstisches gelegt. Zur präzisen Positionierung des Werkstücks lässt es sich in verschiedene Richtungen verschieben.

Achse

Die CNC-Fräsmaschinen können sich dank ihrer X-, Y- und Z-Bewegungsachsen in verschiedene Richtungen bewegen. Der Arbeitstisch kann mithilfe der X-, Y- und Z-Achse nach oben und unten, seitwärts sowie vorwärts und rückwärts bewegt werden.

Bedienfeld

Über dieses Bedienfeld gibt der Bediener Befehle ein und modifiziert die Maschine. Normalerweise verfügt es über eine Tastatur, einen Bildschirm und zusätzliche Tasten zur Bedienung des Geräts.

Kühlmittelsystem

Das Kühlmittelsystem dient dazu, den Schneidbereich sauber zu halten und das Schneidwerkzeug und das zu schneidende Objekt zu kühlen. Dadurch wird eine Überhitzung des Schnittguts verhindert und die Qualität bleibt erhalten.

2. CNC-Drehmaschinen

Eine weitere beliebte Art von CNC-Maschine ist die CNC-Drehmaschine. CNC-Drehmaschinen drehen Werkstücke gegen Schneidwerkzeuge, um zylindrische Formen zu erzeugen. Insbesondere Materialien zum Schneiden und Bohren eignen sich zur Herstellung von Teilen und Formen mit komplizierten Größen und Formen. In der Fertigungsindustrie werden CNC-Maschinen aufgrund ihrer Geschwindigkeit, Genauigkeit und Vielseitigkeit häufig eingesetzt.

Wichtige Elemente

Spindelstock

Der Spindelstock enthält die Spindel, die das Werkstück hält und dreht. Zusätzlich treibt ein Motor die Spindel an.

Reitstock

Der Spindelstock und der Reitstock befinden sich an gegenüberliegenden Enden der Drehmaschine. Durch die Beweglichkeit des Reitstocks entlang des Bettes können lange Werkstücke aufgenommen werden. Es verfügt über eine Spindel mit Werkzeugaufnahmefähigkeit.

Werkzeugrevolver

Der Teil, in dem sich die Schneidinstrumente befinden, die zum Formen des Werkstücks verwendet werden, wird als Werkzeugrevolver bezeichnet. Zur Positionierung verschiedener Werkzeuge ist er drehbar und am Querschlitten befestigt.

Futter

Das Spannfutter greift und hält das Werkstück während des Schneidens sicher an Ort und Stelle. Es besteht normalerweise aus Stahl, kann aber an Teile unterschiedlicher Größe angepasst werden.

Kreuzschlitten

Die Schneidwerkzeuge werden durch den Querschlitten über das Werkstück bewegt. Es bewegt sich in zwei Richtungen, senkrecht und parallel zur Achse der Drehmaschine, und ist am Schlitten befestigt.

Wagen

Der Querschlitten und der Werkzeugrevolver werden vom Schlitten getragen, der entlang des Bettes gleitet. Es wird von einem Motor angetrieben und kann Befehle vom CNC-System empfangen.

Ein weiteres typisches Bauteil dieser Art von CNC-Maschine ist das Bett.

3. CNC-Fräser

Diese Geräte schneiden und formen Materialien in die gewünschten Formen und Gestalten, indem sie Materialien wie Schaumstoff, Metall, Kunststoff und Holz verwenden. In Branchen wie der Werbetechnik und der Holzverarbeitung, in denen präzises Materialschneiden und -formen von entscheidender Bedeutung ist, werden diese Art von CNC-Maschinen häufig eingesetzt.

Wichtige Elemente

Schneidewerkzeug

Das an verschiedene Materialien und Schnitte anpassbare Schneidwerkzeug ist an der Spindel befestigt. Bohrer, Schaftfräser und Fräser sind Beispiele für gängige Schneidwerkzeuge.

Staubsammelsystem

Durch die Entfernung von Staub und anderen Rückständen reinigt das Staubsammelsystem den Schneidbereich. Dadurch wird eine Überhitzung des Schnittguts verhindert und die Qualität bleibt erhalten.

Bett

Das Bett trägt alle anderen Komponenten und dient als Fundament der Maschine. Die Oberfläche ist breit, eben und stabil und besteht meist aus Gusseisen.

Spindel

Das Schneidwerkzeug wird von der Spindel gehalten und erhält so Bewegung. Die Klinge wird von einem Motor angetrieben, der sie schnell dreht, um das Material zu durchschneiden.

Das Schneidwerkzeug wird jedoch durch den Werkzeughalter fest gehalten. Normalerweise an der Spindel befestigt, kann es für unterschiedlich große Werkzeuge ausgetauscht werden.

Arbeitstisch

Das Werkstück wird auf die Oberfläche des Arbeitstisches gelegt. Zur präzisen Positionierung des Werkstücks lässt es sich in verschiedene Richtungen verschieben.

Achse

Die X-, Y- und Z-Achsen von CNC-Fräsmaschinen ermöglichen eine Bewegung in verschiedene Richtungen. Der Arbeitstisch bewegt sich mit der X-Achse hin und her, mit der Y-Achse vorwärts und rückwärts und mit der Z-Achse auf und ab.

Bedienfeld

Über dieses Bedienfeld gibt der Bediener Befehle ein und modifiziert die Maschine. Normalerweise verfügt es über eine Tastatur, einen Bildschirm und zusätzliche Tasten zur Bedienung des Geräts.

4. CNC-Plasmaschneider

Zum Formen und Herstellen von Teilen aus harten Materialien eignen sich CNC-Plasmaschneider hervorragend. CNC-Plasmaschneider schneiden Metall mithilfe eines sehr heißen Plasmalichtbogens. Diese CNC-Maschinen verwenden einen Plasmabrenner, um Stahl und Aluminium auf einzigartige Weise zu schneiden.

Wichtige Elemente

Das Hauptinstrument zum Schneiden von Metall mit dem Plasmalichtbogen ist der Plasmabrenner. Es steuert die Schnitttiefe durch Auf- und Abwärtsbewegung und ist an der Z-Achse befestigt.

Energiequelle

Der Plasmalichtbogen wird durch Ionisierung des Gases im Inneren des Brenners mit einem Hochfrequenzgenerator aus der Stromquelle erzeugt.

Gasversorgungssystem

Über dieses System erhält der Brenner sein Gas, bei dem es sich typischerweise um Stickstoff oder Druckluft handelt. Das Gas vertreibt das heiße Metall und trägt zur Aufrechterhaltung der Stabilität des Plasmalichtbogens bei.

Schneidetisch

Das Metall wird zum Schneiden auf den Tisch gelegt. Es besteht hauptsächlich aus nicht leitenden Materialien wie Wassertischen oder Stahllamellen.

CNC-Programm

CNC-Software ist das Programm, das die Bewegung und den Schnitt der Maschine verwaltet. Es ermöglicht dem Benutzer, die Geschwindigkeit und Tiefe der Maschine anzupassen sowie Schnittmuster zu erstellen und zu ändern.

Abgassystem

Das Abgassystem spielt eine wesentliche Rolle bei der Beseitigung von Dämpfen und Rauch, die beim Schneiden entstehen. Um die Dämpfe vom Schneidbereich abzuleiten, besteht es normalerweise aus Rohrleitungen und einem Ventilator. Neben diesen Komponenten ist auch ein Bedienfeld ein typisches Merkmal von CNC-Maschinen.

5. CNC-Erodierausrüstung

CNC-Erodiermaschinen (Electrical Discharge Machining) werden zum präzisen Schneiden von Hartmetallen wie Titan und gehärtetem Stahl verwendet. Diese CNC-Maschinen formen und formen Metall mithilfe elektrischer Entladungen.

Wichtige Elemente

EDM-Werkzeug

Das Erodierwerkzeug ist das im Verfahren verwendete Schneidwerkzeug. Ein dünner, geladener Draht oder eine Elektrode erzeugt die elektrische Entladung, die Material vom Werkstück entfernt.

Stromversorgung

Das Netzteil liefert den notwendigen Strom für das Erodierwerkzeug und das Werkstück, um eine elektrische Entladung zu erzeugen. Es regelt die Spannung, den Strom und die Impulszahl pro Sekunde der Entladung.

System der dielektrischen Flüssigkeit

Das dielektrische Flüssigkeitssystem kühlt das Werkzeug und das Werkstück und entfernt Schneidrückstände, indem es diese mit einem flüssigen Medium, typischerweise entionisiertem Wasser, wegspült. Zusätzlich zu seiner Rolle als elektrischer Isolator erleichtert die dielektrische Flüssigkeit die elektrische Entladung.

Weitere typische Komponenten dieser Geräte sind Arbeitstische, Bedienfelder und CNC-Software.

6. CNC-Wasserstrahlschneider

Eine weitere beliebte Art von CNC-Maschine, die Sie kaufen können, ist ein CNC-Wasserstrahlschneider. CNC-Wasserstrahlschneider können unter anderem Glas, Metall, Stein und Kunststoffe mit Hochdruckwasser und abrasiven Materialien schneiden.

Wichtige Elemente

Hochdruckpumpe

Dieses Gerät erzeugt den zum Schneiden erforderlichen Wasserdruck. Es wird normalerweise von einem Dieselmotor oder einem Elektromotor angetrieben und kann Drücke von bis zu 90.000 psi erreichen.

Wasserstrahldüse

Dieses Hochdruckgerät ist für den Ausstoß von Wasser und abrasiven Partikeln zuständig. Es besteht normalerweise aus harten Materialien, die hohen Drücken und den Strapazen des Schneidens standhalten, wie z. B. Saphir oder Diamant.

Fördersystem für Schleifmittel

Das System liefert abrasive Partikel zur Wasserstrahldüse, wo sie mit einem Hochdruckwasserstrahl kombiniert werden. Das System besteht typischerweise aus einem Strahlmitteltrichter, einem Zufuhrrohr und einem Steuerventil zur Regulierung der Geschwindigkeit, mit der das Strahlmittel durch das System fließt.

X-Y-Bewegungssystem

Dieses System erleichtert die Bewegung der Wasserstrahldüse über das Werkstück. Dieses System kann präzise und genau schneiden, da es über Antriebssysteme, Steuerungssoftware und Motoren verfügt.

CNC-Steuerung

Das Gehirn der Maschine ist die CNC-Steuerung. Es empfängt Befehle vom Bediener und regelt die Bewegung des X-Y-Bewegungssystems und zusätzlicher Komponenten.

Ein Schneidtisch ist ein weiterer typischer Bestandteil dieser Art von CNC-Maschine und erweitert deren Teileliste.

7. CNC-Laserschneider

Dies sind unsere letzten verbleibenden Ressourcen. CNC-Laserschneider können mit ihrem leistungsstarken Laserstrahl unter anderem Holz, Kunststoff und Metall schneiden und formen.

Wichtige Elemente

Lasergenerator

Dieses Gerät erzeugt den Laserstrahl, der zum Schneiden verwendet wird. Normalerweise wird ein starker Lichtstrahl durch einen Gas- oder Festkörperlaser erzeugt.

Eine Reihe von Spiegeln, sogenannte Laseroptiken, werden verwendet, um den Laserstrahl auf den Schneidkopf zu fokussieren. Um präzise zu schneiden, fokussiert die Optik den Laserstrahl zudem auf einen winzigen Punkt.

Schneidkopf

Der Schneidkopf ist das Bauteil, das den Laserstrahl auf das Werkstück richtet. Es verfügt typischerweise über eine Düse, die Hilfsgas in die Schneidzone leitet, und eine Linse, die den Laserstrahl konzentriert.

Durch das Hilfsgaszufuhrsystem wird Gas in die Schneidzone geleitet, was dabei hilft, geschmolzenes Material zu entfernen und die Qualität des Schnitts zu verbessern. Die beiden häufigsten Hilfsgase, die bei der Bearbeitung dieser Art von CNC-Maschinen verwendet werden, sind Stickstoff und Sauerstoff.

X-Y-Bewegungssystem

Dieses System bewegt den Schneidkopf über das Werkstück.

Vor- und Nachteile von CNC-Maschinen

Vorteile

Erfordert minimale Bedienerinteraktion.

Hohe Produktionsraten

CNC-Maschinen bieten ein hohes Maß an Genauigkeit – CNC-Maschinen sind für ihre Wiederholgenauigkeit bekannt

Produziert Teile mit minimaler Maßabweichung.

Fähigkeit, Teile mit komplizierten Merkmalen herzustellen, die mit manuellen Maschinen nicht erreichbar sind.

Das Ändern von CNC-Programmen ist ein Kinderspiel, wenn es darum geht, Konstruktionsänderungen zu berücksichtigen.

Minimiert das Risiko menschlicher Fehler – Erhöht die Sicherheitsmaßnahmen

Nachteile

CNC-Maschinen sind im Vergleich zu manuellen Maschinen teurer.

Der Betrieb von CNC-Maschinen erfordert hochqualifizierte und kostspielige Arbeitskräfte.

Um die optimale Leistung von CNC-Maschinen sicherzustellen, ist eine regelmäßige Wartung erforderlich.

Ausfallzeiten können eine große Unannehmlichkeit sein, zu Unterbrechungen der Produktionspläne und zu unerwarteten Kosten führen.

Abschluss

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