Was ist CNC-Fräsen, alles über CNC-Fräsen

CNC-Fräsen ist eine der beeindruckendsten Technologien dieses Jahrhunderts. Aufgrund der Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit des CNC-Fräsens hat sich die Technologie schnell in neue Branchen wie die Herstellung von Musikinstrumenten, die Elektronikindustrie, die medizinische Behandlung und die Automobilindustrie ausgeweitet. Dies ist eine ideale Methode für das Rapid Prototyping und die Massenproduktion von Kunststoffen und Metallen. Obwohl die meisten CNC-Fräsen für die Metallbearbeitung geeignet sind, sind diese Werkzeuge äußerst vielseitig und können kundenspezifische Präzisionsteile für verschiedene Branchen herstellen.

Obwohl der Prozess und die Verwendung des CNC-Fräsens in der Branche gut bekannt sind, sind Außenstehende möglicherweise nicht mit seiner Anwendung und sogar seiner Funktionsweise vertraut.

Daher werden wir uns intensiv mit dem Fräsen befassen und uns dabei auf verschiedene Aspekte des Prozesses selbst und der Maschinen konzentrieren. Dies wird Ihnen helfen zu verstehen, ob Sie CNC-Fräsdienste benötigen, um Teile herzustellen.

Was ist CNC-Fräsen

Menschen fragen oft nach CNC-Bearbeitung, wenn sie nach Fräsen suchen. Die Bearbeitung wird in Fräsen und Drehen unterteilt, aber es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen beiden . Die mechanische Bearbeitung bezieht sich auf die mechanische Schneidtechnologie, die eine Vielzahl von Werkzeugen verwendet, um Material durch physischen Kontakt zu entfernen. CNC-Fräsen ist eine Fertigungsmethode, die ein computergestütztes numerisches Steuersystem verwendet, um den Prozess zu automatisieren.

Vor dem Aufkommen der Computertechnologie wurde das Fräsen manuell oder mechanisch durchgeführt. Heutzutage wird es von einer computergesteuerten Fräsmaschine durchgeführt. CNC-Fräsen (CNC-Fräsen) ist ein Verarbeitungsprozess, bei dem Computersteuerung und rotierende Schneidwerkzeuge verwendet werden, um nach und nach Material vom Werkstück zu entfernen und kundenspezifische Teile oder Produkte herzustellen.

Diese Maschinen werden Bearbeitungszentren genannt und sind horizontal oder vertikal entsprechend der Richtung der Schneidwerkzeugspindel. Ein Bearbeitungszentrum besteht aus Werkzeugmagazin, Drehtisch, automatischem Werkzeugwechselsystem, Computersteuerung, Gehäuse und Kühlmittel. Jetzt ist das Fräsen mit dem Drehen integriert und umgekehrt, was für mehr Flexibilität und Produktivitätssteigerung sorgen kann. Das Verfahren eignet sich für die Bearbeitung verschiedener Materialien wie Metall, Kunststoff, Glas und Holz sowie für die Herstellung verschiedener kundenspezifischer Teile und Produkte.

Computergesteuerte CNCs können eine beispiellose Genauigkeit erreichen und spezifische digitale Codes in kartesische Koordinaten umwandeln, wodurch sichergestellt wird, dass jedes Teil mit absoluter Genauigkeit bis ins kleinste Detail hergestellt wird, was manuell fast unmöglich ist.

Für die Herstellung von Präzisionsteilen ist das CNC-Fräsen in der Tat unerreicht. Versichern Sie Käufern die extrem hohe Präzision von CNC-Frästeilen, die von herkömmlichen Fräsmethoden nicht erreicht wird. Die Teileproduktion kann ein hohes Maß an Wiederholbarkeit bieten, egal ob es sich um ein einzelnes Teil oder mehrere Teile handelt, kann eine hohe Qualität und präzise Genauigkeit bieten.

CNC-Fräsprozess

Wie die meisten traditionellen mechanischen CNC-Bearbeitungsprozesse verwendet der CNC-Fräsprozess eine Computersteuerung, um Werkzeugmaschinen zu bedienen und zu manipulieren, die Rohmaterialien schneiden und formen können. Darüber hinaus folgt der Prozess den gleichen grundlegenden Produktionsstufen aller CNC-Bearbeitungsprozesse, einschließlich:

Entwerfen Sie 2D- oder 3D-CAD-Modelle

CAD-Modell in CNC-Programm konvertieren

Mit dem Programm kann überprüft und ggf. an die Funktion der Maschine angepasst werden. Darüber hinaus können Fertigungsingenieure mit dieser Software den gesamten Schneidprozess simulieren.

Auf diese Weise können Sie das Design auf Fehler überprüfen und vermeiden, dass Modelle erstellt werden, die nicht produziert werden können.

Das Programm kann auch wie bisher manuell geschrieben werden. Dies verlängerte jedoch den gesamten Prozess erheblich. Wir empfehlen daher, die Möglichkeiten moderner Engineering-Software voll auszuschöpfen.

CNC-Fräsmaschine einrichten

Obwohl die CNC-Maschine die Schneidearbeit automatisch erledigt, erfordern viele andere Aspekte des Prozesses immer noch die Hilfe des Maschinenbedieners. Befestigen Sie das Werkstück auf der Arbeitsfläche der Werkzeugmaschine (z. B. Arbeitstisch) oder der Werkstückhalterung (z. B. einem Schraubstock) und installieren Sie dann das Fräswerkzeug auf der Werkzeugmaschinenspindel.

Nachdem die Ersteinrichtung abgeschlossen ist, überprüft der Bediener das Maschinenprogramm ein letztes Mal und veranlasst dann, dass die Maschine grünes Licht einschaltet.

Führen Sie Fräsoperationen durch

Der Fräsprozess verwendet ein rotierendes Werkzeug, das mit dem Werkstück in Kontakt kommt, um zu schleifen. Sobald der CNC-Fräsprozess gestartet ist, beginnt sich die Werkzeugmaschine zu drehen und mit einer Geschwindigkeit von bis zu mehreren tausend Umdrehungen pro Minute zu schneiden, um die gewünschte Form zu erzeugen. Beim Fräsen werden zylindrische Schneidwerkzeuge verwendet, die sich in verschiedene Richtungen drehen können. Im Gegensatz zum herkömmlichen Bohren kann sich der Fräser entlang mehrerer Achsen bewegen. Es hat auch die Fähigkeit, verschiedene Formen, Schlitze, Löcher und andere notwendige Eindrücke zu erzeugen. Zusätzlich kann das Werkstück der CNC-Fräsmaschine in einer bestimmten Richtung über den Fräser bewegt werden.

CNC-Fräsoperationen

CNC-Fräsen eignet sich für viele verschiedene Funktionen, einschließlich Gewinde, Fasen, Schlitzen, Taschen usw. Dadurch können komplexe Designs mit beneidenswerter Präzision auf einem einzigen CNC-Fräszentrum hergestellt werden. Die Toleranz beträgt ca. +/- 0,1 mm. SANS-Hochpräzisionstoleranz innerhalb von +/-0,003 mm. Zu den häufigsten CNC-Fräsoperationen gehören:

• Stirnfräsen
• Oberflächenfräsen
• Winkelfräsen
• Formfräsen
• Stirnfräsen

Stirnfräsen

Planfräsen bezeichnet Fräsoperationen, bei denen die Rotationsachse des Schneidwerkzeugs senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks steht. Bei diesem Verfahren wird ein Stirnflächenfräser verwendet, der Zähne sowohl am Außenumfang als auch an der Werkzeugoberfläche aufweist. Die Außenumfangszähne werden hauptsächlich zum Schneiden verwendet, während die Endzähne zum Schlichten verwendet werden und für die Oberflächengüte verantwortlich sind. Im Allgemeinen wird das Planfräsen verwendet, um flache Oberflächen und Konturen an Fertigteilen zu erzeugen, und kann eine hochwertigere Endbearbeitung als andere Fräsverfahren erzeugen.
Die Arten des Planfräsens umfassen Schaftfräsen und Seitenfräsen, bei denen Schaftfräser und Seitenfräser verwendet werden .

Oberflächenfräsen

Glattes Fräsen, auch bekannt als Oberflächen- oder Plattenfräsen. Es verwendet einen horizontalen Fräser und die Rotationsachse des Schneidwerkzeugs ist parallel zur Oberfläche des Werkstücks. Je nach gewünschtem Ergebnis können beim Planfräsen Breit- oder Schmalflächenwerkzeuge eingesetzt werden.

Je nach Vorgabe der Fräsanwendung können schmale und breite Messer eingesetzt werden. Mit schmalen Messern können tiefere Schnitte ausgeführt werden, während mit breiten Messern größere Flächen geschnitten werden können. Bei Verwendung breiterer Messer erzeugen langsame Schnittgeschwindigkeiten und schnelle Vorschubgeschwindigkeiten die ungefähre Geometrie von kundenspezifischen Teilen.

Natürlich kann die Oberflächenbeschaffenheit dieses Schnitts nicht den Anforderungen entsprechen. Der Bediener führte dann feiner gezahnte Fräser, schnellere Schnittgeschwindigkeiten und langsamere Vorschubgeschwindigkeiten ein, um genauere Details des fertigen Teils zu erzeugen. Aus wirtschaftlicher Sicht ist daher die Kombination aus beidem eine gute Wahl.

Winkelfräsen

Winkelfräsen, auch Winkelfräsen genannt. Durch diesen Fräsvorgang steht die Rotationsachse des Schneidwerkzeugs in einem bestimmten Winkel zur Werkstückoberfläche, wir können Fasen, Nuten usw. erzeugen.
Verwenden Sie einen Einwinkelfräser (der Winkel wird anhand je nach zu verarbeitendem Design) zur Herstellung von Winkelmerkmalen wie Fasen, Sägezähnen und Nuten. Eine gängige Anwendung des Winkelfräsens ist die Herstellung von Schwalbenschwänzen, die je nach Ausführung des Schwalbenschwanzes 45°-, 50°-, 55°- oder 60°-Schwalbenschwanzwerkzeuge verwenden.

Formfräsen

Formfräsen bezeichnet Fräsoperationen mit unregelmäßigen Oberflächen und Konturen. Zur Herstellung komplexerer Oberflächenkonturen sind Spezialwerkzeuge erforderlich. Konvexe, konkave und runde Anfasmesser sind Beispiele für Werkzeuge, die hier verwendet werden. Mit diesen Werkzeugen können kreisförmige Nuten, kreisförmige Kanten usw. erstellt werden, z. B. Teile mit komplexen Designs mit gekrümmten und flachen Oberflächen oder vollständig gekrümmten Oberflächen. Diese Tools müssen die richtigen Parameter haben, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Profilfräsen

Bei einem üblichen Fräsvorgang erzeugt die Werkzeugmaschine einen Schnittpfad auf der vertikalen oder geneigten Oberfläche des Werkstücks. Bei diesem Verfahren werden Konturfräsgeräte und Schneidwerkzeuge verwendet, die parallel oder senkrecht zur Werkstückoberfläche stehen können, um konvexe und konkave Teile herzustellen. Der Prozess umfasst 3 Schritte – Schruppen, Vorschlichten und Schlichten.

Solche Arbeiten werden stark vom CNC-Fräsen profitieren, da die 4-Achsen- und 5-Achsen-Technologie den Vorgang erheblich beschleunigen und eine höhere Qualität bieten kann.

Andere Fräsoperationen

Zusätzlich zu den oben genannten Operationen kann die Fräsmaschine auch verwendet werden, um andere spezialisierte Fräs- und Bearbeitungsoperationen auszuführen. Beispiele für andere verfügbare Arten von Fräsmaschinenoperationen sind:

Spreizfräsen:Spreizfräsen bezeichnet Fräsoperationen, bei denen die Werkzeugmaschine zwei oder mehr parallele Werkstückflächen in einem Schnitt bearbeitet. Bei diesem Verfahren werden zwei Werkzeuge auf demselben Werkzeugmaschinendorn verwendet, die so angeordnet sind, dass sich die Werkzeuge auf beiden Seiten des Werkstücks befinden und beide Seiten gleichzeitig gefräst werden können.

Gruppenfräsen:Gruppenfräsen bezieht sich auf die Verwendung von zwei oder mehr Werkzeugen (normalerweise Werkzeugen unterschiedlicher Größe, Form oder Breite) auf derselben Maschinenspindel. Jeder Schneideplotter kann den gleichen Schneidevorgang oder verschiedene Schneidevorgänge gleichzeitig ausführen, wodurch komplexere Designs und komplexere Teile in kürzerer Produktionszeit produziert werden.

Verzahnungsfräsen

Ja, Fräsen kann auch zur Herstellung von Zahnrädern eingesetzt werden. Das erste ist das Verzahnungsfräsen. Die Flexibilität des Materials erleichtert die Herstellung von Teilen bei gleichzeitiger Erzielung großer Toleranzen. Anschließend wird das Zahnrad einem Wärmebehandlungsprozess unterzogen, um die Oberfläche zu härten. Danach ist das CNC-Drehen für das Endergebnis verantwortlich.

Vorteile der CNC-Bearbeitung

Wie andere Arten der computergestützten numerischen Steuerung, die in Bearbeitungsanwendungen verwendet werden, hat das CNC-Fräsen die folgenden Vorteile

Hohe Präzision

Unabhängig davon, ob Sie einen ersten Prototyp oder ein Endprodukt herstellen, Sie können sicher sein, dass das Projekt den in der CAD- oder CAM-Datei angegebenen Abmessungen entspricht. Eine solch hohe Genauigkeit kann Ihnen viele Vorteile bringen, einschließlich erhöhter Produktivität und reduziertem Materialabfall. Es maximiert auch die Kosten der Verarbeitungshardware.

Die extrem hohe Genauigkeit und Präzision des CNC-Fräsens macht es in den Bereichen Luft- und Raumfahrt und Medizin zum Einsatz, wo jedes Detail fehlerfrei ausgeführt werden muss.

Vielseitigkeit

Die Verfügbarkeit von vertikalen und horizontalen CNC-Fräsmaschinen und mehrachsigen CNC-Fräszentren bietet eine hervorragende Vielseitigkeit. Dadurch können sie Projekte mit unterschiedlicher Komplexität und Parametern präzise bearbeiten.

Hohe Reproduzierbarkeit

Unabhängig davon, wie Sie CNC anwenden, ob Drehen, Drehen oder Bohren, Sie können sich jederzeit darauf verlassen, dass die Maschine Produkte auf der Grundlage von CAD- oder CAM-Dateien herstellt. Dies bringt Vorteile, die denen der CNC-Fräszentrumsgenauigkeit ähnlich sind, wie z. B. weniger Ausschuss und höhere Effizienz.

Hocheffizient

Da CNC-Fräsmaschinen tatsächlich mit einem Autopiloten betrieben werden können und nicht viel menschliches Eingreifen erfordern, können sie mehrere Tage ohne Ausfallzeiten ununterbrochen laufen und dabei Teile mit der gleichen Genauigkeit produzieren. Der automatisierte Prozess, auf dem das CNC-Fräsen basiert, bedeutet auch, dass weniger Personen für die Überwachung und Bedienung erforderlich sind, was nicht nur die Effizienz verbessert, sondern auch die Produktionskosten senkt.

Es sind nur wenige qualifizierte Experten erforderlich, um den gesamten Prozess zu überwachen, was eine höhere Kosteneffizienz für den Endkunden bedeutet.

Erweiterte Möglichkeit

Dank fortschrittlicher Automatisierungssoftware und Designsoftware können CNC-Fräsmaschinen selbst bei ähnlichem Herstellungsprozess die erfahrensten Techniker übertreffen, die manuelle Maschinen bedienen.
Dies bedeutet nicht nur eine bessere Konsistenz und die Eliminierung menschlicher Fehler, sondern auch bedeutet auch, dass es möglich ist, viel komplexere Designs mit unterschiedlichen Größen, Formen und sogar Texturen zu produzieren.

Hohe Konsistenz

Da der Prozess hinter dem CNC-Fräsen größtenteils automatisiert ist, kann er eine hervorragende Konsistenz erzeugen, selbst wenn die Person, die das Werkzeug verwaltet, wechselt.
Sobald die Masterdatei des Designs erstellt wurde, kann sie verwendet werden, um eine unbegrenzte Anzahl von Kopien zu erstellen , die alle ohne Abweichung die gleiche Qualität haben. Jedes Teil passt perfekt zur vorherigen Version, selbst für den erfahrensten manuellen Bediener

CNC-Bearbeitungsanwendung

Da CNC-Maschinen eine extrem hohe Präzision aufweisen, ist es verständlich, warum sie in der Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet sind, wo die Technologie eine entscheidende Rolle bei der Herstellung verschiedener Teile spielt, die zur Gewährleistung der Sicherheit und normalen Funktion von Flugzeugen eine wichtige Rolle spielen.

Die CNC-Bearbeitung spielt auch im Bereich der Medizintechnik eine wichtige Rolle, da sie die Verwendung mehrerer Titan- und Edelstahlsorten zur Herstellung von Teilen und Werkzeugen ermöglicht, die üblicherweise zur Herstellung von Skalpellen, medizinischen Geräten und Implantaten verwendet werden.

Mit der Weiterentwicklung der CNC-Technologie, die sie billiger und zuverlässiger macht, wird sie immer häufiger in Konsumgütern wie elektronischen Produkten oder Sportgeräten eingesetzt, insbesondere für Teile, die Präzision erfordern und Metall- und Kunststoffmaterialien kombinieren.

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