Was ist CNC-Bearbeitung? Verstehen Sie diesen faszinierenden Herstellungsprozess

Schauen Sie sich um und identifizieren und benennen Sie alle Produkte in Ihrer Umgebung, einschließlich Telefone, Tablets, Laptops, Armbanduhren, Fahrzeuge und Schreibtische. Die meisten, wenn nicht alle dieser Artikel sind Endprodukte der CNC-Bearbeitung.

Die CNC-Bearbeitung ist ein Herstellungsprozess, der computerisierte Anweisungen (oder ein Computerprogramm) verwendet, um die von Ihnen benötigten Teile genau und präzise herzustellen.

Die computergestützte Natur – gepaart mit der hohen Genauigkeit, Präzision und einem breiten Spektrum an Materialkompatibilität – der CNC-Bearbeitung machen sie heute zu einem der gefragtesten Fertigungsverfahren. Beispielsweise musste Tech Giant Apple die konventionelle Bearbeitung aufgeben und sich auf die CNC-Bearbeitung verlassen, um die Unibody-Außenhülle des MacBook herzustellen.

Möchten Sie mehr über die Funktionsweise von CNC-Maschinen, den CNC-Bearbeitungsprozess und die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen erfahren, die heute verfügbar sind? Hier sind Sie richtig!

Was ist CNC und wie funktionieren CNC-Maschinen?

CNC steht für Computer Numerical Control; dies ist einfach eine Methode zur Automatisierung der Steuerung von Werkzeugmaschinen.

Maschinen mit computergestützter numerischer Steuerung stützen sich auf Computeranweisungen und ein CAM-Programm (Computer Aided Manufacturing), um die Bewegung von Werkzeugmaschinen zu steuern, zu automatisieren und zu überwachen, um das gewünschte Teil herzustellen.

Betrachten Sie es so. Eine CNC-Maschine nimmt ein Materialstück (z. B. einen Aluminiumblock) und verwandelt es durch kontrollierte Materialabtragungsprozesse in ein fertiges Produkt.

Lassen Sie uns den CNC-Bearbeitungsprozess noch weiter aufschlüsseln.

Der CNC-Bearbeitungsprozess erklärt

Wir können den CNC-Bearbeitungsprozess in fünf verschiedene Schritte unterteilen:

#1 Erstellen Sie Ihre 2D- und 3D-Designs

Der erste Schritt des CNC-Bearbeitungsprozesses besteht darin, die 2D- und 3D-Zeichnungen Ihres Teils mit Computer Aided Design (CAD)- oder Computer Aided Manufacturing (CAM)-Software wie SolidWorks und Autodesk Inventor zu erstellen. Beim Erstellen Ihrer 2D- und 3D-Zeichnungen müssen Sie alle wichtigen Abmessungen, Merkmale mit Toleranzen und Oberflächen mit spezifischen Anforderungen an die Oberflächenveredelung angeben.

Das Ziel ist eine genaue Darstellung des Teils (oder Produkts), das Sie erstellen möchten.

Weitere Informationen: Ein Überblick über das CNC-CAD-Design

#2 Speichern Sie Ihr Design mit den besten 3D-CAD-Dateiformaten

Zwei häufig verwendete CNC-kompatible Dateiformate, die in der CNC-Bearbeitung verwendet werden, sind die Dateiformate STEP und IGES.

Das STEP-Format (manchmal auch als STP-Format bezeichnet) wird weithin als das beste Dateiformat zum Teilen Ihrer 3D-Modelle angesehen. Dies liegt daran, dass das Format neutral ist und keinem bestimmten 3D-CAD-Softwareanbieter gehört. Daher wird Ihr Produktentwicklungsteam (oder Ihre Maschinenwerkstatt) problemlos auf Ihre Konstruktionen zugreifen (oder sie ändern) können, unabhängig von der 3D-CAD-Software, mit der Sie sie erstellt haben.

Im Gegensatz dazu das IGES-Format (ausgesprochen „eye-jess“) ist ein älteres Dateiformat als das STEP-Format. Es ist in fast jedem 3D-CAD-Paket verfügbar, was bedeutet, dass Ihr Maschinist problemlos darauf zugreifen kann, um Ihre Produkte herzustellen. IGES-Dateien sind jedoch normalerweise größer als die STEP-Datei für dasselbe Produktdesign. Daher ist das STEP-Dateiformat möglicherweise die ideale Option, wenn Sie große Designs per E-Mail an Ihren Hersteller senden müssen.

Andere 3D-CAD-Dateiformate, die in der CNC-Bearbeitung verwendet werden, umfassen die Dateiformate AP214, STL, DWG und DXF.

#3 Der Maschinist erstellt einen Werkzeugweg

Ein Werkzeugweg ist eine Reihe von Koordinatenpositionen (oder der Weg durch den Raum), denen ein CNC-Schneidwerkzeug während des Bearbeitungsprozesses folgt, um die gewünschte Geometrie des Werkstücks herzustellen.

Um den „Werkzeugweg“ bei der CNC-Bearbeitung besser zu verstehen, betrachten wir das Bild unten, in dem wir einen Block haben, dessen Features sich auf der XY-Ebene befinden. Um das gewünschte Teil (ein Block mit zwei quaderförmigen Hohlräumen) zu erstellen, müssen Sie zuerst Ihr Schneidwerkzeug so positionieren, dass es entlang der Z-Achse schneidet, bevor Sie sich entlang der XY-Ebene bewegen.

CAM-Software verfügt in der Regel über Funktionen, mit denen Maschinenbearbeiter ihre Bearbeitungsstrategie definieren können, einschließlich der Art der zu verwendenden Schneidwerkzeuge, der Vorschübe und der Geschwindigkeit der Schneidwerkzeuge.

#4 Der Maschinist konvertiert die Bearbeitungsparameter in eine CNC-kompatible Datei

Der letzte Schritt, den der Maschinist mit der CAM-Software unternimmt, besteht darin, die Bearbeitungsstrategie in den sogenannten G-Code umzuwandeln. Ein G-Code ist eine Computersprache, die eine CNC-Maschine verstehen und ausführen kann; Es teilt der CNC-Maschine genau mit, welche Schritte zur Herstellung Ihres Teils auszuführen sind.

Nach der Generierung des G-Codes exportiert der Maschinist ihn an die CNC-Maschine.

Weitere Informationen: Was sind G-Code und M-Code?

#5 Der Maschinist führt den Bearbeitungsvorgang aus

In dieser Phase legt der Maschinist das Werkstück in die CNC-Maschine ein und installiert alle für die Bearbeitung erforderlichen Schneidwerkzeuge. Sobald diese Schritte abgeschlossen sind, initiiert der Maschinist das Bearbeitungsprogramm, um Teile autonom zu erstellen.

Arten von CNC-Maschinen

CNC-Maschinen gibt es in verschiedenen Typen, wobei jeder Typ seine Funktionen und Bearbeitungsmöglichkeiten hat. Vier der heute am häufigsten verwendeten CNC-Maschinen sind:

• CNC-Fräsmaschinen
• 5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen
• CNC-Drehmaschinen
• CNC-Bohrmaschinen

CNC-Fräsmaschinen

CNC-Fräsmaschinen (oder CNC-Fräsmaschinen) erzeugen Teile, indem sie ein Schneidwerkzeug gegen ein stationäres Werkstück drehen. Dieser Vorgang entfernt Material vom Werkstück, um das gewünschte Teil zu bilden. Der Bewegungsablauf des Schneidwerkzeugs wird durch computergestützte numerische Steuerungstechnik gesteuert.

Typischerweise finden Sie CNC-Fräsmaschinen als dreiachsige Maschinen – was bedeutet, dass sie auf drei unabhängigen Achsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) arbeiten, um Teile herzustellen. Die CNC-Frästechnologie hat sich jedoch kürzlich zu komplexen Maschinen entwickelt, die in der Lage sind, entlang mehrerer unabhängiger Achsen zu arbeiten (z. B. die 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine).

5-Achsen-CNC-Fräsmaschine

Eine 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine ist eine Art Fräsmaschine, die entlang fünf unabhängiger Achsen arbeitet – die X-Achse, Y-Achse, Z-Achse und die Rotationsachsen A und B. Dadurch können Sie sich Ihrem Werkstück in allen Richtungen nähern, um komplizierte Geometrien zu erstellen.

Die 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine ermöglicht die gleichzeitige Bewegung des Werkstücks und eines Schneidwerkzeugs während des Betriebs, was Zeit spart und Ihnen ermöglicht, Hohlräume und Winkelschnitte genau und präzise zu erstellen.

CNC-Drehmaschinen

CNC-Drehmaschinen (oder CNC-Drehmaschinen) ähneln CNC-Fräsmaschinen – sie verlassen sich auf die Automatisierung der CNC-Technologie, um Schnitte und Maschinenteile zu erstellen. Im Gegensatz zu CNC-Fräsmaschinen erzeugt eine CNC-Drehmaschine jedoch Schnitte, indem das Werkstück gegen ein stationäres Schneidwerkzeug gedreht wird.

Eine typische CNC-Drehmaschinenbaugruppe weist ein Spannfutter auf, das das Werkstück hält. Das Spannfutter ist an einer Spindel befestigt, die das Werkstück gegen das stationäre Schneidwerkzeug dreht. Dieser Betriebsmodus entfernt Teile des Materials vom Werkstück, sodass Sie Ihre gewünschten Teile erstellen können.

CNC-Drehmaschinen sind ideal für die Bearbeitung zylindrischer Formen; Sie ermöglichen Drehoperationen, einschließlich Kegeldrehen, Bohren, Rändeln, Einstechen und Abstechen.

CNC-Bohrmaschinen

Eine CNC-Bohrmaschine verwendet ein rotierendes Schneidwerkzeug, um Schnitte in einem stationären Werkstück zu erzeugen, wie die CNC-Fräsmaschinen. CNC-Bohrmaschinen eignen sich jedoch besonders zur Herstellung von Löchern zur Aufnahme von Bolzen oder Maschinenschrauben für Montagezwecke. Sie werden sie auch nützlich finden, um Schriftzüge oder Gravuren auf einem Werkstück zu erstellen.

Andere Arten von CNC-Maschinen umfassen CNC-Plasmaschneider, CNC-Laserschneidmaschinen und CNC-Elektroerosionsmaschinen (EDM). Diese Maschinen haben ähnliche Funktionen und Bearbeitungsmöglichkeiten. Sie unterscheiden sich jedoch in ihrer Funktionsweise und ihrem Schneidwerk. Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel über die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen.

Auswahl der idealen CNC-Maschinenwerkstatt für Ihr Fertigungsprojekt

Jetzt, da Sie wissen, was CNC-Bearbeitung ist, wie sie funktioniert, und die breite Palette von CNC-Maschinentypen kennen, stimmen Sie zu, dass die CNC-Bearbeitung wirklich eine der besten heute verfügbaren Bearbeitungstechnologien ist.

Wenn Sie jedoch planen, die Fertigungsphase Ihrer Produktentwicklung auszulagern, hängt der Erfolg Ihres Projekts in erster Linie von der CNC-Maschinenwerkstatt ab, mit der Sie zusammenarbeiten. Erstklassige CNC-Werkstätten verfügen über modernste Fertigungstechnologien, sehr erfahrene CNC-Maschinisten und Qualitätskontrollexperten, die zusammenarbeiten, um Ihr Produkt korrekt herzustellen. Darüber hinaus erfüllen diese Shops in der Regel die Anforderungen mehrerer regulatorischer Standards wie ISO 9001, ISO 14001 und ISO 13485.

Ideale Maschinenwerkstätten verfügen in der Regel auch über ein Tool für Sofortangebote, das online verfügbar ist. Beispielsweise verfügt Gensun Precision Machining über ein Angebotstool, mit dem Sie Ihre 3D-CAD-Datei (in mehreren Dateiformaten) hochladen und Ihre Anforderungen angeben können, um ein Angebot für Ihr Projekt zu erhalten.

CNC-Bearbeitung:Gensun-Präzision kann helfen

Gensun Precision Machining ist ein weltweit führender Anbieter von CNC-Bearbeitungsdiensten. Gestützt auf fast zwei Jahrzehnte Erfahrung in der CNC-Bearbeitung sind wir dafür bekannt, hochwertige Metall- und Kunststoffteile für Kunden in verschiedenen Branchen herzustellen.

Darüber hinaus ist unsere Einrichtung für das Qualitätsmanagement nach ISO 9001, für das Umweltmanagement nach ISO 14001 und für die medizinische Industrie nach ISO 13485 zertifiziert. Wir haben über 100.000 Projekte mit mehreren innovativen Unternehmen aus verschiedenen Branchen abgeschlossen.

Erzählen Sie uns von Ihrem Projekt und lassen Sie unsere hochqualifizierten Ingenieure, Maschinenbediener und unser Qualitätskontrollteam Teile genau nach Ihren Spezifikationen herstellen.

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Hinweis:Dieser Artikel wurde ursprünglich im September 2021 veröffentlicht und im Juni 2022 aktualisiert