Alles, was Sie über CNC-Maschinen wissen müssen
Die ersten CNC-Maschinen wurden in den 1940er und 50er Jahren entwickelt und basierten auf einer gängigen Datenspeichertechnologie aus der Telekommunikation, dem sogenannten „Lochstreifen“ oder „perforierten Papierband“. Die Lochstreifentechnologie ist längst veraltet, da das Datenträgermedium in den 1950er und 1960er Jahren schnell auf analoge und dann auf digitale Computerverarbeitung umgestellt wurde.
Wie es funktioniert
Die maschinelle Bearbeitung im Allgemeinen ist eine Methode, um ein Rohmaterial, wie z. B. einen Metallblock, durch einen kontrollierten Materialabtragungsprozess in ein fertiges Produkt oder ein Prototypenteil zu verwandeln. Ähnlich wie die andere Technologie zur Prototypenentwicklung, FDM (3D-Druck), stützt sich CNC auf digitale Anweisungen aus einer CAM- (Computer Aided Manufacturing) oder CAD-Datei (Computer Aided Design) wie Solidworks 3D oder RADAN. Die CNC-Maschine interpretiert das Design als Anweisungen zum Schneiden von Teilen.
Die Fähigkeit, Computergeräte zur Steuerung von Werkzeugmaschinen zu programmieren, steigert die Produktivität in der Werkstatt durch die Automatisierung hochtechnischer und arbeitsintensiver Prozesse erheblich. Automatisierte Schnitte verbessern sowohl die Geschwindigkeit als auch die Genauigkeit, mit der Teile erstellt werden können – insbesondere wenn das Material kritisch ist.
Oft erfordern Bearbeitungsprozesse den Einsatz mehrerer Werkzeuge, um die gewünschten Schnitte auszuführen (z. B. verschieden große Bohrer). CNC-Maschinen fassen Werkzeuge häufig in gemeinsamen Einheiten oder Zellen zusammen, aus denen die Maschine schöpfen kann. Einfache Maschinen bewegen sich in einer oder zwei Achsen, während fortschrittliche Maschinen sich lateral in der x-, y-Achse, longitudinal in der z-Achse und oft rotatorisch um eine oder mehrere Achsen bewegen.
Mehrachsmaschinen sind in der Lage, Teile automatisch umzudrehen, was es ermöglicht, Material zu entfernen, das sich zuvor „unten“ befand. Dies macht das manuelle Wenden des Prototypmaterials durch Arbeiter überflüssig und ermöglicht es, alle Seiten ohne manuelles Eingreifen zu bearbeiten. Vollautomatische Schnitte sind im Allgemeinen genauer als das, was mit manuellen Eingaben möglich ist. Dennoch werden Endbearbeitungen wie Ätzen manchmal besser von Hand ausgeführt, ebenso wie einfache Schnitte, die einen hohen Designaufwand erfordern würden, um die Maschine für die Automatisierung zu programmieren.
Arten von CNC-Maschinen
CNC-Maschinen fallen typischerweise in eine von zwei allgemeinen Kategorien: konventionelle Bearbeitungstechnologien und neuartige Bearbeitungstechnologien:
Konventionelle Technologien
Bohrmaschinen arbeiten, indem sie einen Bohrer drehen und den Bohrer über und in Kontakt mit einem stationären Block aus Rohmaterial bewegen.
Drehmaschinen, quasi das Gegenstück zu Bohrmaschinen, drehen den Materialblock gegen den Bohrer (anstatt den Bohrer zu drehen und ihn mit dem Material in Kontakt zu bringen). Drehmaschinen stellen den Kontakt zum Material in der Regel her, indem sie ein Schneidwerkzeug seitlich bewegen, bis es das rotierende Material schrittweise berührt.
Fräsmaschinen: Fräsmaschinen sind wahrscheinlich die am häufigsten verwendeten CNC-Maschinen heute. Sie verwenden rotierende Schneidwerkzeuge, um Material vom Rohling abzutragen.
Neuartige Technologien
Elektrische und/oder chemische Bearbeitung: Es gibt eine Reihe neuartiger Technologien, die spezialisierte Techniken zum Schneiden von Material verwenden. Beispiele sind Elektronenstrahlbearbeitung, elektrochemische Bearbeitung, Funkenerosion (EDM), fotochemische Bearbeitung und Ultraschallbearbeitung.
Die meisten dieser Technologien sind hochspezialisiert und werden in Sonderfällen für die Massenproduktion mit einer bestimmten Materialart eingesetzt.
Andere Schneidmedien
Es gibt eine Reihe weiterer neuartiger Technologien, die unterschiedliche Medien zum Schneiden von Material verwenden. Beispiele sind Stanzmaschinen, Laserschneidmaschinen, Autogenschneiden, Plasmaschneiden und Wasserstrahlschneidtechnik.
Verwendete Materialien: Fast jedes Material kann in einer CNC-Maschine verwendet werden. Es hängt wirklich von der Anwendung ab. Gängige Materialien sind Metalle wie Aluminium, Messing, Kupfer, Stahl und Titan sowie Holz, Schaumstoff, Glasfaser und Kunststoffe wie Polypropylen.
Anwendung für das Rapid Prototyping: CNC-Maschinen waren der erste große Durchbruch auf dem Gebiet des Rapid Prototyping. Vor der numerischen Steuerung (im Falle der Lochstreifentechnologie) und der computergestützten numerischen Steuerung (mit analoger und digitaler Datenverarbeitung) mussten Teile von Hand gefertigt werden. Dies führte unweigerlich zu größeren Fehlertoleranzen bei den Endprototypen und erst recht, wenn Maschinen manuell für die Fertigung in größerem Maßstab eingesetzt wurden.
Was ist besser? CNC oder 3D-Druck?
Die ehrliche Antwort ist, dass es darauf ankommt – auf das Material, die Komplexität des Teils und die wirtschaftlichen Faktoren. Die 3D-Drucktechnologie, wie FDM-Maschinen, baut Teile von unten nach oben auf. Sie können komplexe Formen und interne Komponenten etwas einfacher herstellen als eine CNC-Maschine. Im Gegensatz dazu sind konventionelle CNC-Maschinen durch die verfügbaren Werkzeuge und die Drehachsen der Maschine etwas eingeschränkt. Umgekehrt ist das FDM-Prototyping viel stärker durch die Materialien eingeschränkt als ein bearbeiteter Materialblock. Wenn Sie zum Beispiel einen Prototyp eines Filmscharniers benötigen, würden Sie CNC und Polypropylen verwenden. Fast alles kann maschinell bearbeitet werden, während im Gegensatz dazu nur bestimmte Materialien für Filamente geeignet sind, die für den 3D-Druck verwendet werden können.
Anwendung für die Fertigung: Viele neuartige CNC-Spezialmaschinen werden speziell für Nischenfertigungsprozesse gebaut. Beispielsweise wird die elektrochemische Bearbeitung verwendet, um hochbeständige Metallprodukte zu schneiden, die sonst nicht realisierbar wären. Konventionelle CNC-Maschinen sind vielseitiger und können in der Regel sowohl für die Prototypenentwicklung als auch für die Fertigung eingesetzt werden.
Quelle: www.creativemechanisms.com
IMA Informationen
Abhängig von der Situation und der Art der bereits hergestellten oder für die Zukunft geplanten Teile sollte ein Produktionsunternehmen die erforderliche Art von CNC-Maschine für eine Investition auswählen. Die besten italienischen Hersteller, Mitglieder der Italian Machinery Association, bieten ihre breitesten Lösungen an, um jede Art von Bedarf zu decken.
