Mit der Entwicklung von Computern werden numerische Systeme in verschiedenen Branchen zunehmend eingesetzt. Das Gleiche gilt für die Fertigung. Heutzutage werden die Vorteile der CNC-Bearbeitung von zahlreichen Herstellern in vielen Branchen für ihre Fertigungs- und Fertigungsanwendungen begrüßt.

Prinzipien der konventionellen und CNC-Bearbeitung

Das System besteht aus einem Hardwareteil und einem Softwareteil für Rechenzwecke. Der Bediener interagiert mit der Software, um Maschinenparameter zu überwachen und NC-Programme zu erstellen. Bei allen Bearbeitungsprozessen kommt es zu einer kontrollierten Bewegung des Schneidwerkzeugs. Der größte Unterschied zwischen herkömmlichen Bearbeitungsprozessen und den heutigen fortschrittlicheren Technologien besteht jedoch in den Steuerungsmöglichkeiten.

In den Anfängen der maschinellen Bearbeitung wurden alle Messer teilweise von Hand gesteuert. Maschinisten stellen ihre Fräs- und Drehmaschinen manuell ein, indem sie Hebel oder Räder verwenden, um die scharfe Kante des Schneidwerkzeugs auf den entsprechenden Teil des Werkstücks zu richten. Dies ist immer noch eine gängige Technik, mit der professionelle Maschinisten Materialien mit hoher Präzision bearbeiten können. Markierungen und Muster können auch zur Verbesserung der Genauigkeit und Wiederholbarkeit verwendet werden.

Mittlerweile gibt es jedoch Alternativen zur manuellen Bearbeitung. Die wichtigste davon ist die CNC-Bearbeitung oder computergesteuerte Bearbeitung, die in den 1940er und 1950er Jahren eingeführt wurde. Bei der CNC-Bearbeitung wird ein Computer zur Führung der Schneidwerkzeuge einer Maschine eingesetzt. Anstatt sich darauf zu verlassen, dass ein menschlicher Maschinist das Schneidwerkzeug an verschiedene Stellen des Werkstücks bewegt, führen digitale Anweisungen die Maschine zu präzisen Koordinaten, sodass sie ohne Hilfe arbeiten kann.

Ein NC-Programm ist im Grunde eine Liste von Anweisungen darüber, wie eine Werkzeugmaschine mit einem bestimmten Teil umgehen soll. Die NC-Hardware liest das alte Programm Zeile für Zeile und weist die Maschine an, entsprechend zu handeln.

Konventionelle Bearbeitung bedeutet heute, dass alle Bewegungen der Werkzeugmaschine direkt vom Bediener gesteuert werden. Er entscheidet, wann das Werkzeug bewegt und vorgeschoben wird, wann und wo angehalten wird. Für eine höhere Präzision verwenden Bediener meist Messgeräte und spezielle Lineale, die in den Joystick integriert sind.

Vorteile der CNC-Bearbeitung

1. Sichere Verarbeitung

Unter CNC-Bearbeitung versteht man in der Regel eine Präzisionsbearbeitung, die von einem Computer numerisch gesteuert wird. Daher kann es durch die Programmanweisungen der CNC-Werkzeugmaschine gesteuert werden und der gesamte Bearbeitungsprozess wird automatisch gemäß den Programmanweisungen ausgeführt. Die Werkzeugmaschine verfügt über einen hohen Automatisierungsgrad, was die Arbeitsintensität der Arbeiter erheblich reduziert.

Derzeit können viele CNC-Maschinen während des gesamten Bearbeitungszyklus unbeaufsichtigt laufen, wodurch der Bediener für andere Aufgaben frei bleibt. Dies hat mehrere Nebenvorteile für CNC-Benutzer, darunter eine geringere Ermüdung des Bedieners, weniger Fehler aufgrund menschlicher Fehler und konsistente und vorhersehbare Bearbeitungszeiten für jedes Werkstück.

CNC-Bearbeitung rettet Leben. Der Bediener ist durch eine spezielle Schutzkonstruktion sicher von allen scharfen Teilen isoliert. Er kann durch das Glas immer noch sehen, was in der Maschine vor sich geht, muss sich aber nicht in die Nähe der Mühle oder der Spindel begeben. Außerdem muss der Bediener das Kühlmittel nicht berühren. Je nach Material können einige Flüssigkeiten schädlich für die menschliche Haut sein.

2. Verarbeitungsökonomie

Herkömmliche Werkzeugmaschinen erfordern heute ständige Aufmerksamkeit. Ich meine, der Bediener hat jeden Teil des Werkzeugs selbst bewegt. Das bedeutet, dass jeder Arbeiter nur an einer Maschine arbeiten kann. Als die CNC-Ära anbrach, änderten sich die Dinge dramatisch. Die Bearbeitung der meisten Teile pro Einrichtung dauert mindestens eine halbe Stunde. Aber die CNC-Maschine erledigt den Schneidteil selbst. Es besteht keine Notwendigkeit, etwas anzufassen. Das Werkzeug bewegt sich automatisch und der Bediener prüft lediglich, ob Programm- oder Einrichtungsfehler vorliegen. Allerdings haben CNC-Bediener viel Freizeit. Diese Zeit kann für die Arbeit mit anderen Maschinen genutzt werden. Also ein Bediener, viele Maschinen. Dadurch können Sie Arbeitskräfte einsparen.

3. Minimaler Einstellungsfehler

Ein weiterer Vorteil der CNC-Technologie ist die Konsistenz und Präzision des Werkstücks. Die typische Genauigkeit heutiger CNC-Maschinen liegt bei zweitausendstel bis viertausendstel Zoll oder 0,05 bis 0,10 mm, mit einer Wiederholgenauigkeit nahe oder besser als achttausendstel Zoll oder 0,02 mm. Das bedeutet, dass nach der Validierung eines Programms problemlos zwei, zehn oder tausend identische Teile mit der gleichen Präzision und Konsistenz hergestellt werden können. Eine Massenproduktion ist möglich und die Produktqualität ist leicht zu kontrollieren.

Herkömmliche Werkzeugmaschinen sind auf die Kenntnisse des Bedieners im Umgang mit Messwerkzeugen angewiesen, und natürlich können gute Arbeiter Teile mit großer Präzision einstellen. Allerdings gibt es nur eine Handvoll hervorragender inländischer Betreiber. Aus diesem Grund verwenden viele CNC-Systeme spezielle Koordinatenmesstaster. Es wird üblicherweise als Werkzeug in die Spindel eingebaut und seine Position wird durch die Berührung des Tasters mit dem feststehenden Teil bestimmt. Bestimmen Sie anschließend den Nullpunkt des Koordinatensystems, um den Einstellfehler zu minimieren.

4. Hervorragende Zustandsüberwachung von Werkzeugmaschinen

Bei der Zustandsbearbeitung muss der Bediener seine Maschine nahezu „fühlen“. Das bedeutet, dass er Bearbeitungsfehler und stumpf gewordene Werkzeuge nach Instinkt und Erfahrung feststellen muss. Dennoch ist seine Entscheidung möglicherweise nicht optimal. Moderne CNC-Bearbeitungszentren verfügen über viele verschiedene Sensoren. Drehmoment, Temperatur, Werkzeugstandzeit und andere Positionsinformationen können während der Bearbeitung des Werkstücks überwacht werden. Basierend auf diesen Informationen können Sie bessere Entscheidungen treffen.

Sie sehen beispielsweise, dass die Temperatur zu hoch ist. Höhere Temperaturen bedeuten Werkzeugverschleiß, schlechtere Metalleigenschaften usw. Sie müssen lediglich den Vorschub verringern oder den Kühlmitteldruck erhöhen. Die maschinelle Bearbeitung ist heute eindeutig die gebräuchlichste Fertigungsmethode. Dieses stückweise Abtragen von Material ist seit Menschengedenken bekannt und heute ein bewährtes Werkzeug für die Präzisionsfertigung. Jede Branche nutzt in gewissem Umfang maschinelle Bearbeitung. Ohne Ausnahme. Allerdings profitieren einige Branchen stärker von der Verarbeitung als andere.

5. Stabile Reproduktionsgenauigkeit

Da CNC-Maschinen den Anweisungen des Computers folgen, sind sie äußerst präzise – präziser als selbst der erfahrenste menschliche Ingenieur. Die meisten CNC-Maschinen haben eine Genauigkeit von etwa 0,02 mm, was bedeutet, dass komplexe Teile mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden können. Die Beseitigung von Fehlern hat für Hersteller oberste Priorität, und CNC-Maschinen reduzieren die Fehlerwahrscheinlichkeit erheblich.

6. Weniger Testläufe

Bei der herkömmlichen Bearbeitung gibt es zwangsläufig einige Testteile. Der Arbeiter muss sich an die Technik gewöhnen und beim ersten Teil und beim Testen der neuen Technik wird er bestimmt etwas verpassen. Es gibt Möglichkeiten für CNC-Systeme, Probeläufe zu vermeiden. Sie verwenden ein Visualisierungssystem, das es den Bedienern ermöglicht, tatsächlich zu sehen, was mit dem Inventar passiert, nachdem alle Werkzeuge durchlaufen wurden.

7. Komplexe Oberflächen lassen sich einfach herstellen

Mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden ist es nahezu unmöglich, komplexe Oberflächen hochpräzise herzustellen. Es erfordert viel körperliche Arbeit. CAM-Systeme können automatisch Werkzeugwege für jede Oberfläche erstellen. Sie müssen sich überhaupt nicht anstrengen. Dies ist einer der größten Vorteile der modernen CNC-Bearbeitungstechnologie.

8. Höhere Schnittparameter

Durch die Schließung der Schneidzone ist eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung möglich. Bei dieser Geschwindigkeit fliegen die Späne mit hoher Geschwindigkeit umher. Auf die Späne folgt ein Kühlmittelstrahl, da das Kühlmittel bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung unter hohem Druck steht. Wenn die Drehzahl 10.000 U/min oder mehr erreicht, ist eine manuelle Bedienung schlichtweg unmöglich. Bei hohen Schnittgeschwindigkeiten ist es wichtig, Vorschub und Spanbreite stabil zu halten und Vibrationen zu vermeiden. Eine manuelle Implementierung ist nicht möglich.

9. Höhere Maschinenflexibilität

Da diese Maschinen von Computerprogrammen gesteuert werden, ist die Bearbeitung verschiedener Werkstücke so einfach wie das Laden verschiedener Programme. Dies bringt noch einen weiteren Vorteil mit sich: die schnelle Konvertierung. Da diese Maschinen sehr einfach einzurichten und zu bedienen sind und Programme einfach geladen werden können, sind die Rüstzeiten sehr kurz.

Die traditionellen Bearbeitungsmethoden sind Fräsmaschinen für Nuten oder Ebenen, Drehmaschinen für Zylinder und Kegel sowie Bohrmaschinen für Löcher. Die CNC-Bearbeitung kann alle oben genannten Funktionen in einer Maschine vereinen. Mit der Möglichkeit, Werkzeugwege zu programmieren, können Sie jede Bewegung auf jeder Maschine reproduzieren. Wir haben also Fräszentren, die zylindrische Teile herstellen können, und Drehmaschinen, die Schlitze herstellen können. Alles, um den Teileaufbau zu reduzieren.