In modernen Produktionsprozessen sind Präzision und Geschwindigkeit die Schlüsselindikatoren, die die Leistungsfähigkeit eines Unternehmens bestimmen. CNC (Computer Numerical Control) hat den Bearbeitungsprozess erheblich verbessert, da es die Herstellung komplexer Teile mit einem hohen Maß an Genauigkeit ermöglicht. Unter allen CNC-Bearbeitungsprozessen zeichnen sich das Schraubendrehen und die Drehbearbeitung durch ihre Vorteile und Anwendungen aus. Dieser Artikel erklärt anschaulich den Unterschied zwischen CNC-Schraubendrehen und Drehbearbeitung sowie die Details, die Vor- und Nachteile der beiden.
Schraubendrehen oder auch Schweizer Schraubenbearbeitung genannt, ist eine präzise CNC-Bearbeitungstechnik, die zur Herstellung kleiner zylindrischer Produkte verwendet wird. Bei diesem Verfahren kommt die CNC-Swiss-Spindelmaschine zum Einsatz, die über einen verschiebbaren Spindelstock verfügt. Beim Schraubendrehen steht das Schneidwerkzeug still, während das Werkstück durch eine Führungsbuchse hin und her bewegt wird. Diese Art der Anordnung ist ideal für die Einhaltung von Toleranzen, die in der Größenordnung von ±0,002 mm (±0,00008 Zoll) liegen können. Die Buchsenkomponente hilft dabei, das Werkstück während der CNC-Bearbeitung zu halten, sodass es sich nicht verbiegen oder vibrieren kann. Dies führt zu einer besseren Oberflächengüte und es können Ra-Werte von 0,2 µm erreicht werden. CNC-Schraubendrehen wird in der Elektronik-, Medizingeräte-, Luft- und Raumfahrtindustrie und allen anderen Branchen eingesetzt, in denen eine hohe Präzision von Kleinteilen erforderlich ist.
Einpunktdrehen: Bei dieser Methode werden mit einem einzigen Schneidwerkzeug Schnitte entlang der Länge des Werkstücks ausgeführt, die zum Gewindeschneiden oder anderen linearen Vorgängen verwendet werden können. Es ist für die Verwendung mit Gewindesteigungswerten zwischen 0 und 300 TPI (einschließlich) vorgesehen.
Mehrspindeldrehen von Schrauben: Viele Schneidwerkzeuge bearbeiten gleichzeitig verschiedene Bereiche des Werkstücks, was die Produktionsgeschwindigkeit erhöht. Mehrspindelmaschinen können je nach Teiletyp bis zu 10.000 Teile pro Stunde fertigen.
Hohe Präzision
Es ist bekannt, dass das Schraubendrehen eine sehr hohe Genauigkeit bietet und mit sehr feinen Toleranzgrenzen von nur ±0 durchgeführt werden kann. 0002 mm Dieser Genauigkeitsgrad ist wichtig bei der Herstellung von Mikroteilen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, wie sie beispielsweise in der Medizin- oder Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden.
Effizient für die Massenproduktion
Besonders effektiv sind Mehrspindel-Schraubendrehmaschinen für die Massenproduktion. Dies bedeutet, dass sie Tausende von Teilen in einer einzigen Stunde herstellen können, wodurch sich das Verfahren für die Massenproduktion eignet. Diese Effizienz trägt zur Reduzierung der Produktionszeit und -kosten bei.
Kosteneffizienz
Die Genauigkeit des Schraubendrehens trägt dazu bei, Folgearbeitsgänge wie Nacharbeiten oder Nacharbeiten zu vermeiden. Dies führt zu erheblichen Kosteneinsparungen, insbesondere bei der Herstellung kleiner und komplexer Teile, bei denen jeder Arbeitsgang zu den Gesamtkosten beiträgt.
Auf Kleinteile beschränkt
Das Schraubendrehen ist bei der Herstellung kleiner zylindrischer Teile sehr effektiv, bei der Herstellung großer oder komplex geformter Teile jedoch nicht sehr effektiv. Das CNC-Spindeldrehen ist für Werkstückdurchmesser bis zu 25 mm geeignet und eignet sich nicht für große Teile.
Weniger vielseitig
Schraubendrehmaschinen sind in der Regel für einen bestimmten Zweck konzipiert, beispielsweise zum Gewindeschneiden oder Drehen. Diese Spezialisierung verringert ihre Flexibilität im Vergleich zu anderen CNC-Maschinen und daher können sie nicht für verschiedene Bearbeitungsvorgänge eingesetzt werden.
Das CNC-Drehen ist eine der vielseitigsten und am häufigsten verwendeten Kategorien des Bearbeitungsprozesses. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem ein Werkstück um eine Mittelachse gedreht wird, während ein Schneidwerkzeug das Teil formt. Der gleiche Prozess wird von modernen CNC-Drehmaschinen durchgeführt und ist schneller, präziser und genauer als herkömmliche Techniken. Bei der CNC-Drehbearbeitung ist der Werkzeugweg vorprogrammiert und die Parameter umfassen Spindelgeschwindigkeit (bis zu 4000 U/min), Vorschubgeschwindigkeit (von 0,01 bis 1,0 mm/U) und Schnitttiefe. Dieses Maß an Genauigkeit ermöglicht die Herstellung komplexer Komponenten mit Toleranzen von nur ±0,005 mm (±0,0002 Zoll).
Horizontaldrehmaschinen: Der Drehmaschinentyp, bei dem das Werkstück horizontal gehalten wird, ist der am häufigsten verwendete Typ. Diese Art der Einrichtung eignet sich für die Bearbeitung langer Teile mit einem Durchmesser zwischen 10 mm und 500 mm.
Vertikaldrehmaschinen: Bei diesem Typ wird das Werkstück in der vertikalen Ebene positioniert. Vertikaldrehmaschinen sind für die Bearbeitung großer und massiver Teile mit einem Durchmesser von bis zu 3.000 mm konzipiert.
CNC-Langdrehmaschinen: Diese Maschinen sind eine Kreuzung zwischen Schraubendrehen und Drehmaschinen, da sie die Genauigkeit der ersteren und die Flexibilität der letzteren aufweisen. Sie eignen sich für die Herstellung kleiner und komplizierter Teile mit komplizierten Querschnittsprofilen und einem Werkstückdurchmesser von 1 mm bis 25 mm.
Vielseitigkeit
Die Drehbearbeitung gehört zu den Bearbeitungsprozessen, die sehr vielseitig einsetzbar sind. Es können Formen unterschiedlicher Form erstellt werden, vom einfachen Zylinder bis hin zu den kompliziertesten Kurven. CNC-Drehmaschinen sind vielseitig einsetzbar, da sie Teile mit einem Durchmesser von 1 mm bis 3.000 mm bearbeiten können.
Geeignet für größere Werkstücke
Mit dem Schraubendrehen können große Werkstücke nicht bearbeitet werden, während mit der Drehbearbeitung große Werkstücke bearbeitet werden können. Dadurch eignet es sich für die Herstellung großer Teile wie Wellen und Gehäuse mit einer maximalen Länge von 5 Metern. Diese Fähigkeit ist in Branchen, in denen große Teile hergestellt werden, wie z. B. der Luft- und Raumfahrt- und Schwermaschinenindustrie, sehr wichtig.
Flexible Anpassung
CNC-Drehmaschinen sind sehr vielseitige CNC-Maschinen. Sie können so eingestellt werden, dass nahezu jede Art von Teil mit wenig oder gar keiner Anpassung hergestellt werden kann. Diese Flexibilität ist besonders wichtig in der Kleinserienfertigung, bei der verschiedene Komponenten ohne großen Zeitaufwand für die Einrichtung der Maschinen hergestellt werden müssen.
Weniger Effizienz bei Kleinteilen
Obwohl Drehmaschine CNC-Bearbeitung ist sehr allgemein gehalten, es ist nicht so effektiv wie das Schraubendrehen, wenn es darum geht, kleine, komplizierte Teile in großen Mengen herzustellen. Die Einrichtung der Drehbearbeitung kann länger dauern und der Vorgang ist möglicherweise nicht so schnell wie das Schraubendrehen, insbesondere bei der Bearbeitung kleiner Teile.
Erhöhte Materialverschwendung
Es ist üblich, dass bei der Drehbearbeitung viel Material geschnitten oder entfernt werden muss. Die Materialabtragsrate (MRR) liegt im Bereich von 100-500 cm³/min und dadurch entsteht im Vergleich zum Schneckendrehen mehr Ausschuss. Diese Materialverschwendung kann zu einem Anstieg der Produktionskosten führen, insbesondere wenn das verwendete Material teuer ist.
Präzision beim Schraubendrehen
Das Schraubendrehen hat auch den großen Vorteil, dass damit Teile mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt werden können, normalerweise innerhalb von ±0,002 mm. Dies wird durch die Führungsbuchse ermöglicht, die das Werkstück in der Nähe des Schneidbereichs hält und so die Durchbiegung reduziert daher die Genauigkeit. Dieses Maß an Präzision ist besonders in der Fertigungsindustrie wichtig, wo kleinste Abweichungen zum Ausfall eines Produkts führen können, beispielsweise bei der Herstellung medizinischer Geräte. Beispielsweise bei der Herstellung einer Knochenschraube sind solche Toleranzen wichtig, um sicherzustellen, dass die Schraube perfekt in den Knochen passt und den nötigen Halt bietet, ohne den Knochen zu belasten.
Präzision bei der Drehmaschinenbearbeitung
Obwohl die Drehbearbeitung eine hohe Genauigkeit bietet, weist sie normalerweise Toleranzen von ±0 auf. 005 mm, was für die meisten Anwendungen durchaus geeignet ist, insbesondere im Automobil- und Luft- und Raumfahrtbau, wo die Teile normalerweise größer und nicht so detailliert sind. Dennoch ist die Bearbeitung auf einer Drehmaschine bei hochpräzisen Vorgängen, beispielsweise in der Mikrofertigung, möglicherweise nicht so effizient wie das Drehen von Schrauben. Je größer das Werkstück, desto schwieriger ist es, die kleinen Toleranzen einzuhalten, was die Stärke der Schweizer Schraubmaschinen ausmacht.
Die Oberflächenbeschaffenheit ist in vielen Bereichen einer der wichtigsten Parameter, insbesondere bei Anwendungen, bei denen Komponenten mit engen Toleranzen zusammengebaut werden müssen oder bei denen es zu Relativbewegungen zwischen zwei Oberflächen kommt. Durch Schraubendrehen kann auch eine Oberflächenrauheit (Ra) von nur 0,2 µm erzeugt werden, was im Vergleich zu anderen Oberflächen sehr glatt ist. Dieses Finish ist typisch für die Medizin- und Elektronikindustrie, wo eine raue Oberfläche zu Verschleiß, Reibung oder Ausfällen führen kann.
Beispielsweise ist bei der Herstellung elektronischer Steckverbinder eine glatte Oberfläche leitfähiger und weist weniger Verschleiß auf, was für die Haltbarkeit des Teils sehr wichtig ist.
Bei der herkömmlichen Drehbearbeitung wird normalerweise eine Oberflächengüte von etwa 0,8 µm erzielt. Dies ist relativ gröber als das, was mit Schraubendrehen erreicht werden kann, ist aber für die meisten industriellen Anwendungen akzeptabel. Beispielsweise ist im Automobilbau eine Oberflächengüte von 0,8 µm völlig ausreichend für Teile wie Kurbelwellen und Achsen, die geschmiert werden und einem gewissen Verschleiß unterliegen.
Bei Anwendungen, bei denen eine sehr glatte Oberfläche erforderlich ist, können jedoch andere Endbearbeitungsmethoden wie Schleifen oder Polieren erforderlich sein.
Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich der sechs wichtigsten technischen Aspekte zwischen Schraubendrehen und Drehbearbeitung:
Aspekt | Schraubendrehen | DrehmaschinenbearbeitungPräzision |
Präzision | ±0,002 mm (±0,00008 Zoll) | ±0,005 mm (±0,0002 Zoll) |
Oberflächenbeschaffenheit (Ra) | 0,2 µm | 0,8 µm |
Produktionsgeschwindigkeit | Bis zu 10.000 Teile pro Stunde | 100-1.000 Teile/Tag |
Materialdurchmesser | 1 mm bis 25 mm | 1 mm bis 3.000 mm |
Materialabtragsrate | Mäßig (10-100 cm³/min) | Hoch (100-500 cm³/min) |
Flexibilität | Beschränkt auf kleine, zylindrische Teile | Hohe Vielseitigkeit für verschiedene Formen und Größen |
Anwendungen des Schraubendrehens und Drehens
Jede Methode hat ihre Vorteile und eignet sich daher für bestimmte Fertigungsvorgänge. In den nächsten Unterthemen werden die verschiedenen Anwendungsbereiche des Schraubendrehens und der Drehbearbeitung besprochen.
Zu den häufigsten Anwendungen gehören: Einige der häufigsten Anwendungen sind wie folgt:
1. Medizinische und zahnmedizinische Geräte
● Chirurgische Instrumente: Das CNC-Schraubendrehen eignet sich am besten für die Herstellung feiner Instrumente wie chirurgischer Instrumente wie Skalpell, Pinzette und Klemme, bei denen Präzision und Oberflächengüte von großer Bedeutung sind.
● Orthopädische Implantate: Das Drehen von Schrauben wird bei der Herstellung medizinischer Geräte wie Knochenschrauben, Platten und Stifte für die orthopädische Chirurgie eingesetzt, wo geringe Toleranzen und glatte Oberflächen erforderlich sind, damit der Körper die Geräte nicht abstößt.
● Dentalkomponenten: Das Schraubendrehen ist bei zahnärztlichen Eingriffen sehr nützlich, da Zahnimplantate, Abutments und andere Präzisionsteile, die bei zahnärztlichen Eingriffen verwendet werden, eine hohe Präzision erfordern.
2. Elektronik und Mikroelektronik
● Steckverbinder und Klemmen: Beispielsweise wird das Schraubendrehen in der Elektronik zur Herstellung kleiner Steckverbinder, Klemmen und anderer Komponenten eingesetzt, die eine hohe Präzision und Leitfähigkeit erfordern.
● Mikrokomponenten: In der Mikroelektronik, die dort zum Einsatz kommt, wo die Größe der Komponenten sehr klein sein kann, ist das Schraubendrehen sehr effektiv, da sehr kleine Toleranzen eingehalten werden können, sodass alle Komponenten fest passen.
3. Automobilindustrie
● Kraftstoffeinspritzdüsen: Bei der Herstellung von Kraftstoffeinspritzdüsen muss sehr präzise vorgegangen werden, da von ihnen erwartet wird, dass sie Kraftstoff in abgemessenen Mengen und in bestimmten Winkeln abgeben. Das Schraubendrehen stellt sicher, dass diese Düsen die für ihre Anwendung erforderliche Qualität haben.
● Sensorgehäuse: Die meisten Automobilsensoren gelten derzeit als reguläre Teile moderner Autos und ihre Konstruktion erfordert möglicherweise winzige und komplexe Gehäuse, die durch Schraubendrehen zu angemessenen Kosten hergestellt werden können.
4. Uhrmacherei und Schmuck
● Uhrenkomponenten: Aufgrund der Feinheit der Arbeit und der erforderlichen Endbearbeitung wird das Schraubendrehen bei kleinen Gegenständen wie Zahnrädern, Schrauben und anderen Teilen einer Uhr angewendet.
● Schmuckfunde: Das Schraubendrehen wird in der Schmuckherstellung zur Herstellung kleiner Teile verwendet, die normalerweise empfindlich und dekorativ sind, wie Verschlüsse, Ohrringverschlüsse und andere Schmuckstücke.
5. Luft- und Raumfahrt
● Kleine Motorkomponenten: Die Luft- und Raumfahrtindustrie benötigt sehr präzise Teile für kleine Motoren, wie z. B. Teile des Kraftstoffsystems und Aktuatoren, und das Drehen von Schrauben ist ein typischer Herstellungsansatz.
Zu den wichtigsten Anwendungen gehören: Zu den wichtigsten Anwendungen gehören:
1. Luft- und Raumfahrtindustrie
● Turbinenwellen: Die Drehbearbeitung ist bei der Herstellung großer und komplexer Teile wie Turbinenwellen, die hohe Toleranzen, hohe Beanspruchung und Hochtemperaturfestigkeit erfordern, sehr wichtig.
● Flugzeugfahrwerk: Fahrwerke sind groß und werden bei der Herstellung hohen Belastungen ausgesetzt; Daher ist die CNC-Drehbearbeitung bei der Herstellung von Fahrwerksteilen vielseitig einsetzbar.
2. Automobilindustrie
● Kurbelwellen und Nockenwellen: Kurbelwelle und Nockenwelle gehören zu den wichtigsten Bauteilen von Verbrennungsmotoren, und bei ihrer Herstellung kommt häufig Drehbearbeitung zum Einsatz.
● Bremstrommeln und Rotoren: Bremstrommeln und -rotoren sind ebenfalls Dreherzeugnisse, da diese Teile für den Einsatz in Automobilen rund und ausgewuchtet sein müssen.
3. Öl- und Gasindustrie
● Pipeline-Komponenten: Mithilfe der Drehbearbeitung werden große und sehr langlebige Teile wie Flansche, Kupplungen und Ventile für die Öl- und Gasindustrie hergestellt, wo Präzision und Festigkeit von größter Bedeutung sind.
● Bohrer: Ein weiterer Anwendungsbereich der Drehbearbeitung ist die Bearbeitung von Bohrern, da die Schneidkanten der Bohrer geschärft werden müssen, um harte Materialien zu durchtrennen.
4. Industriemaschinen
● Zahnräder und Riemenscheiben: Die Drehbearbeitung wird bei der Herstellung von Zahnrädern und Riemenscheiben für Industriemaschinen eingesetzt, die zur Erfüllung ihrer Aufgaben präzise Abmessungen und eine glatte Oberflächenbeschaffenheit benötigen.
● Lager: Auch die großen Lager, die bei der Herstellung schwerer Maschinen zum Einsatz kommen, erfordern eine Drehbearbeitung.
5. Schwermaschinenbau
● Hydraulikzylinder: Zylinder, die in Bau- und Landmaschinen verwendet werden, sind Hydraulikzylinder und diese Zylinder müssen gedreht werden, um die Innenbohrungen und Außenflächen herzustellen, die für die Abdichtung und Funktion der Zylinder erforderlich sind.
● Raupen und Rollen: Einige der Teile, die durch Drehbearbeitung hergestellt werden, sind aufgrund der Größe und des verwendeten Materials Schienen und Rollen für Hochleistungsgeräte.
CNC-Schraubendrehen und Drehbearbeitung sind zwei identische CNC-Prozesse in der Präzisionsfertigung. Jeder Prozess hat seine eigenen Vor- und Nachteile sowie geeignete Anwendungen. Das Schraubendrehen eignet sich am besten für die Herstellung kleiner Teile mit komplizierten Formen, die genaue Abmessungen und Präzision erfordern. Daher wird es bei der Herstellung von Produkten wie medizinischen Geräten, Elektronik und Automobilen verwendet. Andererseits kann die Drehbearbeitung bei Werkstücken unterschiedlicher Größe und Form eingesetzt werden und eignet sich daher für die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Automobilindustrie, die Öl- und Gasindustrie sowie die Schwermaschinenbauindustrie.
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