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Die Grundlagen der CNC-Werkzeugmaschinen: Ein detaillierter Blick

May 11, 2023

CNC-Maschinen Diese Technologien erfahren heutzutage große Anerkennung und überraschen und beeindrucken alle, auch Sie. Der Mensch von früher hätte sich nicht einmal in seinen kühnsten Träumen vorstellen können, dass diese Welt jemals in ein so digitales Zeitalter eintreten würde, in dem Maschinen so dynamisch funktionieren wie CNC-Bearbeitungszentren.

Lasst uns diese vielseitige und revolutionäre Erfindung genauer unter die Lupe nehmen, anstatt uns nur zu wundern.

Einführung in CNC-Maschinen: Ein Leitfaden für Anfänger

Lasst uns diese vielseitige und revolutionäre Erfindung genauer unter die Lupe nehmen, anstatt uns nur zu wundern.

Was ist CNC?

CNC steht für "Computer Numerische SteuerungDie maschinelle Bearbeitung ist zu einer Notwendigkeit des modernen Menschen geworden und wird in der heutigen Zeit in fast jeder Produktionsstätte eingesetzt.

Es ist nicht nur ihre Zuverlässigkeit, die sie für die Fertigungsindustrie so unverzichtbar gemacht hat, sondern vor allem ihre Vielseitigkeit.

Es ist nicht falsch zu sagen, dass die CNC-Bearbeitung die jahrhundertelangen, manuell betriebenen Maschinen, die in Fertigungsprozessen eingesetzt wurden, verdrängt hat.

Historische Entwicklung

Im 15. Jahrhundert wurde der erste Schritt zur CNC-Bearbeitung in der Fertigung unternommen. Die Computer des MIT wurden für die Produktion von Lochstreifen gemäß den eingegebenen Anweisungen vorbereitet und programmiert.

Im Jahr 1952 wurde vom MIT eine erste geeignete CNC-Maschine entwickelt und anschließend in Betrieb genommen.

Wie funktioniert eine CNC-Maschine und wie bedient man eine CNC-Maschine?

Es handelt sich um komplexe Maschinen, die von einem Computersystem gesteuert und betrieben werden und so für konstante Genauigkeit, Effizienz und Leistungsfähigkeit sorgen. Diese Maschinen haben innerhalb weniger Jahre nach ihrer Erfindung und Revolution nahezu unmögliche Arbeitsgänge und Prozesse ermöglicht.

Die Vielfalt dieser Maschinen ist der Grund, warum man eine häufig gestellte Frage beantworten kann: Was ist eine CNC-Maschine?

Im Allgemeinen verwenden CNC-Maschinen Verfahren, bei denen computergesteuerte Werkzeuge eingesetzt werden, um ein Produkt aus massivem Metall in spezifischen Größen und Formen zu entwerfen und herzustellen.

Neugierig geworden, den Prozess genauer zu betrachten und ein umfassendes Bild davon zu erhalten, was von Anfang bis Ende passiert? Dann lassen Sie uns tiefer eintauchen und weiterlesen, um mehr über die Regelung, die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen und ihre genauen Funktionen, einschließlich der verwendeten Werkzeuge und Prinzipien, zu erfahren und zu verstehen, wofür CNC-Maschinen eingesetzt werden.

Arbeitsprozess der CNC-Maschine

Im Gegensatz zu diesen mechanischen Prozessen und manuellen Maschinen, die entweder numerisch oder manuell gesteuert wurden, ist die CNC-Bearbeitung eine Art Fertigungsverfahren, das die Verfügbarkeit computergesteuerter Systeme nutzt, um seine Operationen auszuführen und auch für die Bearbeitung, das Schneiden von Werkzeugen sowie die Manipulation, um dem Rohmaterial eine bestimmte Form zu verleihen und so kundenspezifische Designs und Teile zu schaffen.

Zweifellos in der CNC-BearbeitungsprozessDas Grundprinzip des Bearbeitungsprozesses bleibt dabei nahezu unverändert.

Dennoch bietet die CNC-Bearbeitung zahlreiche Verfahren mit unterschiedlichen Möglichkeiten und fortschrittlichen Bearbeitungsmethoden. Betrachten wir einen grundlegenden CNC-Bearbeitungsprozess und wie CNC so präzise arbeitet.

1. Die Gestaltung von CAD-Dodel

Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines dreidimensionalen Volumenkörpers oder einer zweidimensionalen CAD-Vektorgrafik. Die Software ermöglicht es Konstrukteuren und Bedienern, ein Modell zu erstellen, das die spezifischen technischen Vorgaben, einschließlich Geometrie, Design und Abmessungen für die Fertigung des Produkts oder eines bestimmten Bauteils, widerspiegelt.

Die Werkzeuge und die Leistungsfähigkeit der computergesteuerten numerischen Steuerungsmaschinen reichen von Einschränkungen bei den Konstruktionen bis hin zu den hergestellten Produkten.

Darüber hinaus werden die Produkte so hergestellt, dass ein kontrolliertes Werkzeugdesign, präzise Bearbeitung und Werkstückspannkapazitäten der Maschinen zum Einsatz kommen, die sich hauptsächlich auf die Größe, Dicke und die Bewertung der internen Kapazitäten beziehen, die im Endprodukt durch CNC-Bearbeitung erforderlich sind.

2. Konvertierung der CAD-Datei

Hierfür wird ein Programm benötigt, das die formatierte Konstruktion ausführt. Typischerweise handelt es sich dabei um eine computergestützte Fertigungssoftware, die die gewünschte Geometrie exakt extrahieren und in den digitalen Programmcode umsetzen kann.

Letztendlich steuert es die Maschine und leitet die verschiedenen Werkzeugprozesse, um kundenspezifische Designs oder Teile der Produkte herzustellen.

3. Einrichtung der Maschine

Der Bediener muss lernen, das Gerät zu bedienen. CNC-Bearbeitung effektiv, von der Vorbereitung der Maschine bis zur Ausführung des Vorgangs.

Dieser Schritt umfasst verschiedene Möglichkeiten, darunter die Befestigung nach der Bearbeitung, entweder an Maschinenspindeln oder direkt in der Maschine, oder sogar in Maschinenschraubstöcken, zusammen mit dem Anbringen der notwendigen Werkzeuge, hauptsächlich Schaftfräser und Bohrer, um die Maschine richtig einzurichten.

4. Ausführung von Bearbeitungsvorgängen

CNC-Maschinen benötigen Anweisungen, die innerhalb einer bestimmten Frist angemessen übermittelt werden müssen. CNC-Programm.

Das Programm enthält die erforderlichen Befehle, die für die Steuerung der Werkzeugaktionen sowie der kontrollierten Bewegungen der integrierten Computermaschine ausreichen, um deren ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten und die korrekte Manipulation der Werkzeugmaschine zu ermöglichen.

Dadurch wird die Bedienung dieser Maschinen so einfach, und die CNC-Bearbeitungsprozesse werden im eigenen Haus durchgeführt.

Diese grundlegende Bearbeitung bleibt einheitlich, aber verschiedene Arten von CNC-Maschinen haben sich im Laufe der Zeit ständig weiterentwickelt und den Weg ins digitale Zeitalter gefunden.

Verschiedene Arten von CNC-Maschinen

Der technologische Fortschritt hat durch den Übergang von analogen zu digitalen Computern zu einer Vielfalt an Funktionsweisen geführt.

Im Hinblick auf die Fertigungsindustrie führte dies alles zum Aufstieg und zur Weiterentwicklung der CNC-Bearbeitungsprozesse.

Die meisten heute verfügbaren CNC-Maschinen sind vollelektronisch. Zu den gängigsten Verfahren gehören Stanzen, Ultraschallschweißen und Laserschneiden. CNC-Bearbeitungssysteme.

1. CNC-Drehmaschinen

Mithilfe geeigneter Führungswerkzeuge werden die Teile in eine bestimmte kreisförmige Richtung geschnitten. Dabei steht die Präzision im Vordergrund, und mithilfe von CNC-BearbeitungstechnologieDer Schnitt wird mit hoher Intensität und Präzision ausgeführt.

Das Verfahren ermöglicht die Herstellung wesentlich komplexerer Designs, die mit den bisher verfügbaren manuellen Fertigungsmaschinen kaum realisierbar waren. G-Code-Programmiersprachen oder proprietäre Codes können zur Steuerung der Drehmaschinen dienen, die meisten verfügen jedoch über eine X- und eine Y-Achse.

2. CNC-Fräsmaschinen

Die durch buchstaben- und zahlenbasierte Eingabeaufforderungen programmierten Programme führen die Teile über verschiedene Distanzen oder das, was CNC-Fräsmaschinen einzigartig macht.

Die für die Führung verwendete Programmierung kann eine spezielle Sprache sein, die für die Entwickler oder Hersteller vorgegeben werden kann, oder es kann sich einfach um G-Code handeln.

Die ersten Fräsmaschinen bestanden ursprünglich aus einem XY- und einem Z-Achsen-System, also einem Drei-Achsen-System. Moderne Fräsmaschinen, wie sie heute üblich sind, können jedoch drei weitere Achsen aufnehmen.

3. Plasmaschneider

Bei diesen Schneidgeräten wird ein Plasmabrenner zum Schneiden des Materials eingesetzt. Ursprünglich war das Verfahren auf Metalle beschränkt, wurde aber auch für andere Oberflächen angepasst.

Die Plasmaerzeugung ist im Kern dieses Prozesses von entscheidender Bedeutung, da sie die notwendige Hitze und Geschwindigkeit zum Schneiden des Materials erzeugt. Hierfür wird eine ähnliche Kombination aus elektrischen Lichtbögen und komprimiertem Gas eingesetzt.

4. CNC-Laserschneider

Das thermische, berührungslose Bearbeitungsverfahren fokussiert einen hochintensiven Laserstrahl auf das Metall des Werkstücks. Dieser schmilzt es und schneidet es so in die gewünschte Form. Zum Einsatz kommt ein CNC-gefräster Werkzeuglaserschneider, dessen Laserkopf aus einer Düse und einer Fokussierlinse besteht.

Der Laserstrahl wird emittiert, wenn komprimiertes Gas durch die Düse strömt, wodurch die Fokussierlinse gekühlt wird, die letztendlich durch das Entfernen des verdampften Metalls entsteht.

Diese Maschinen werden vorwiegend von Ingenieuren eingesetzt, die Materialien für spezifische Zwecke präzise zuschneiden müssen.

Bei Laserschneidanlagen ist die CNC-Bearbeitung unerlässlich, um die Bewegungen des Laserstrahls und des Laserkopfes präzise zu steuern und so optimale, individuelle Designs zu erzielen. Die CNC-Technologie macht die Bedienung von Laserschneidanlagen zudem einfacher, zuverlässiger und sicherer.

Wasserstrahlschneider

Wasserstrahlschneidanlagen in der CNC-Bearbeitung werden speziell zum Schneiden harter Materialien wie Metall oder Granit eingesetzt, wobei Wasser unter hohem Druck verwendet wird. Es gibt jedoch Fälle, in denen dem Wasser entweder ein festes Schleifmittel oder Sand beigemischt wird.

Unternehmen nutzen das Verfahren hauptsächlich zur Formgebung von Teilen für Fabrikmaschinen. Das Wasserstrahlschneiden bietet darüber hinaus eine hervorragende Alternative für hitzeempfindliche Materialien, die die in anderen CNC-Maschinen angewandten intensiven Hitzeprozesse nicht vertragen.

Diese einzigartige Eigenschaft ermöglicht es der Bergbau- und Luftfahrtindustrie sowie einigen anderen Sektoren, sich bequem auf diese Wasserstrahlschneidanlagen zu verlassen und sie erfolgreich auch zum Ausschneiden komplexer Formen in bestimmten Materialien einzusetzen, da die Wahrscheinlichkeit einer Veränderung der intrinsischen Eigenschaften des Materials minimal ist.

Bearbeitungswerkstoffe für CNC

Mehrere technische Werkstoffe eignen sich für die Kategorie der CNC-Bearbeitungswerkzeuge. Zu diesen Werkstoffen gehören:

•Holz

•Verbundwerkstoffe

•Kunststoff (z. B. Nylon, PEEK usw.)

•Schaum

•Metall (z. B. Stahllegierung, Aluminium, Edelstahl usw.).

Die Wahl des am besten geeigneten Materials für die Fertigung mittels CNC-Werkzeugen hängt von den Spezifikationen und dem anzuwendenden Verfahren ab.

Parameter für die Materialauswahl bei der CNC-Bearbeitung

Zur Auswahl stehen verschiedene Werkstoffe, je nachdem, ob sie dem Bearbeitungsprozess standhalten oder diesen überstehen oder ob sie über die erforderliche Zugfestigkeit, Wärme- und Chemikalienbeständigkeit, Härte und Scherfestigkeit verfügen.

Das Material und seine physikalischen Eigenschaften sind ebenfalls entscheidend für die Bestimmung der optimalen Bedingungen, wie z. B. der Schnittgeschwindigkeit, der Schnitttiefe und des Vorschubs.

Diese Begriffe beziehen sich auch auf die jeweilige Definition. Die Schnittgeschwindigkeit wird pro Minute an der Oberfläche in Fuß gemessen. Die Schnitttiefe gibt an, wie tief das Schneidwerkzeug schneiden kann, und der Vorschub, gemessen in Zoll pro Minute, beschreibt, wie schnell das Werkstück dem Werkzeug der Maschine zugeführt werden kann.

Vielfältige Anwendungsgebiete der CNC-Bearbeitung

Die Vielseitigkeit dieser Maschinen ist umso überraschender, als sie sich hinsichtlich ihrer Einsatzgebiete und ihrer Leistungsfähigkeit stark unterscheiden.

Aus diesem Grund werden CNC-Maschinen in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter im Bauwesen, in der Automobilindustrie, in der Raumfahrtindustrie und sogar in der Landwirtschaft.

Es ermöglicht diesen Einheiten die Herstellung und Anordnung verschiedener Produkte, einschließlich der Sicherung von Komponenten der Hydraulikpresse und sogar der Welle.

Bisher stellte die Herstellung der präziseren und schwereren Bauteile eine große Herausforderung dar, die effektiv mit CNC-Bearbeitung und dem Erlernen der Bedienung einer CNC-Maschine bewältigt wurde.

Wozu wird eine CNC-Maschine verwendet?

CNC-Maschinen verfügen über zuverlässige und einzigartige Spezifikationen und benötigen für ihre ordnungsgemäße Funktion eine Reihe verschiedener Komponenten und Werkzeuge. Im Folgenden sind die wichtigsten Eingangsteile der Maschinen aufgeführt, die in irgendeiner Form innerhalb des CNC-Systems verwendet werden;

•Holzfräsen

•Revolverstanzen

•Schaumschneider

•3D-Drucker

•Stickmaschinen

•Zylindermühlen

•Drahtbiegemaschinen

CNC-Maschinensicherheit: Bewährte Verfahren zur Vermeidung von Unfällen

Der sichere Umgang mit Maschinen erfordert die Gewährleistung, dass diese weder dem Bediener noch Personen in der Umgebung Schaden zufügen können. Im Folgenden finden Sie einige Tipps zur Vermeidung von Unfällen.

•Überprüfen Sie die Einstellungen der Werkzeuge.

•Vor der Verwendung muss die Übereinstimmung zwischen den Werkzeugdaten und dem Programm überprüft werden.

•Führen Sie vor der Installation der Maschine einen Werkzeugtest durch.

• Vergessen Sie nicht, den Zustand der Maschinen auf Risse oder Beschädigungen zu überprüfen.

•Die Werkzeugprüfung muss die vorherige Verwendung sichergestellt haben.

•Die Werkzeuge dürfen nur innerhalb der vom Konstrukteur oder Hersteller festgelegten Grenzen verwendet werden.

•Halten Sie die Maschinenteile staub- und ölfrei.

Wissen ist der Schlüssel zu effektiven CNC-Bearbeitungsprozessen

Es ist kein Wunder, dass die Bedienung von CNC-Maschinen und CNC-Werkzeugen sowohl für die Industrie als auch für die Maschinenbediener bahnbrechend ist.

Für den Betrieb von CNC-Maschinen und die korrekte Programmierung benötigen die zuständigen Fachkräfte umfassende Kenntnisse über die Funktionsweise der Maschinen und deren korrekte Ausführung. In grundlegenden Prozessen kommen mehrere Arbeitsschritte zum Einsatz, die von den Herstellern und Entwicklern mithilfe der notwendigen Ausrüstung und Werkzeuge realisiert werden.

Abschluss

Die Entwicklung der CNC-Bearbeitung hat eine neue Ära eingeläutet und den Fertigungsprozess zuverlässiger, schneller, präziser und genauer gemacht. Dank ihres schnellen, kostengünstigen und durchdachten Mechanismus ermöglicht sie zudem die Herstellung von Wunschprodukten.

Die mit diesen Maschinen hergestellten Endprodukte sind hochwertiger, präziser verarbeitet und sofort einsatzbereit als die von manuell oder numerisch gesteuerten Maschinen. Mit der Entwicklung der CNC-Bearbeitung und -Programmierung haben neue Technologien und Verfahren in der Fertigungsindustrie Einzug gehalten und die CNC-Programmierung vielseitiger und unabhängiger gemacht.

Gleichzeitig macht es die Hersteller von ihnen abhängig, was Präzision und Qualität angeht.

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