So verbessern Sie die Genauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen

Eine der wichtigsten Aufgaben in der Zerspanung besteht darin, sicherzustellen, dass Ihre neue CNC-Werkzeugmaschine genau und präzise ist. Aber wie wählen Sie das richtige Werkzeug für Ihre Fabrik angesichts der verwirrenden Anzahl von verfügbaren Optionen, Konfigurationen und Preisen aus?

In diesem Artikel werden wir Sie Schritt für Schritt durch den Prozess führen, der erforderlich ist, um die Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Toleranzen Ihrer CNC-Maschine beim Kauf einer neuen Werkzeugmaschine zu optimieren.

Zeit, in eine neue CNC-Werkzeugmaschine zu investieren

Stellen Sie sich vor, Ihnen steht eine neue Fertigungsmöglichkeit oder -aufgabe zur Verfügung. Sie überprüfen die Zeichnung des Ingenieurs, um zu verstehen, was zu tun ist, und beginnen mit der Planung der Reihenfolge und des Prozesses zur Bearbeitung eines bestimmten Teils.

Sie gehen Ihre vorhandenen Maschinen durch und überprüfen die Fähigkeiten Ihrer Maschinenbediener, um zu sehen, ob sie dieses Teil herstellen können.

Leider haben Ihre aktuellen CNC-Werkzeugmaschinen nicht die erforderlichen Toleranzen, um das Teil herzustellen. Sie haben möglicherweise eine niedrigere Spezifikation oder sind zu alt, um diesem neuen Bedarf gerecht zu werden.

In diesem Fall möchten Sie vielleicht in eine neuere und modernere Technologie investieren.

Eine Geschichte von Lieferanten von CNC-Werkzeugmaschinen

An diesem Punkt müssen Sie die Herstellungskosten jedes Teils gegen die Kosten für die Anschaffung neuer CNC-Maschinen abwägen.

Sie merken sich, was Sie früher für Ihre aktuellen Maschinen ausgegeben haben und legen ein möglichst geringes Budget fest, um Ihren Gewinn zu maximieren.

Vor 10 Jahren hätten Sie 80.000-100.000 USD für Ihr vertikales Bearbeitungszentrum ausgegeben. OK, Sie beschließen, Ihr Budget für eine neue CNC-Maschine auf 75.000 USD festzulegen. Mal sehen, was auf dem Markt erhältlich ist.

Im Laufe der Wochen kontaktieren Sie verschiedene Verkäufer von Werkzeugmaschinen. Sie kümmern sich eifrig um Sie und bieten eine Reihe von CNC-Maschinen für Ihr festgelegtes Budget.

Einige sind im Preis niedriger. Andere etwas höher. Andere wiederum können teurer sein.

Alle Versprechen dieser Verkäufer hängen davon ab, dass ihre Maschinen neuer und besser sind als Ihre aktuellen Maschinen. Allerdings berücksichtigt keiner dieser Anbieter die Details und enge Toleranzen des bearbeiteten Teils.

Eines Tages besucht Sie jedoch ein bestimmter Verkäufer. Nachdem Sie ihm Ihren konkreten Bedarf mitgeteilt haben – während Sie ihm die Zeichnung Ihres neuen Jobs zeigen – schaut er sich diese genau an und studiert sie eine Weile.

Er kommentierte, dass ein solches bearbeitetes Teil möglicherweise „schwer zu halten“ sei, und schlug dann vor, dass Sie Maschinen mit guten Werkzeughaltern und Schneidwerkzeugen benötigen würden .

Er betonte auch, dass Temperaturkontrolle ist entscheidend – insbesondere die Temperatur Ihrer Werkstatt und der gesamten Maschine. Er fügt hinzu, dass Ihre neue CNC-Maschine lineare Glasmaßstäbe, Lasermesswerkzeuge . benötigt und ein Touch-Probe um das bearbeitete Teil zu messen und Auto-Offsets durchzuführen .

Der Verkäufer erklärt, dass seine CNC-Maschine besser ist als Ihre aktuellen Einheiten und seine Konkurrenten. Nachdem Sie ihn nach dem geschätzten Preis gefragt haben, bietet er Ihnen ein Angebot – 150.000-200.000 USD – vorbehaltlich Ihrer endgültigen Spezifikationen.

Dies ist erschreckend höher als Ihr festgelegtes Budget! Sie können sich sogar vorstellen, dass der Verkäufer versucht hat, Sie zu belästigen.

Sie denken jedoch auch darüber nach, was er erklärt hat, und stellen fest, dass es Sinn macht. Schließlich haben die anderen Anbieter nie über diese Faktoren gesprochen. Sie kümmerten sich nur um Ihre Achse XYZ, den Preis und die verfügbaren Lagerbestände ihrer Maschinen und boten bei Bedarf zusätzliche Rabatte an.

Sie wenden sich an einen anderen Anbieter einer renommierten Marke, die auf dem Markt bekannt ist.

Bei seinem Besuch erwähnte und wiederholte er die meisten Punkte des 2. Außendienstmitarbeiters. Er erklärte weiter, dass seine Werkzeugmaschine das Linearantriebssystem verwendet, das als das beste auf dem Markt gilt.
Sein CNC-Maschinenpreis? Erschreckende USD 280.000-310.000 – das ist sogar mehr als beim zweiten Anbieter, obwohl Maschinengröße, Spindeldrehzahl und CNC-Steuerung ähnlich sind.

Wem sollst du jetzt glauben?

CNC-Bearbeitungsstandards und -genauigkeit verstehen

Was wir gerade beschrieben haben, passiert täglich auf der ganzen Welt. Es gibt viele verschiedene Kategorien, Qualitätsstandards und Niveaus von CNC-Werkzeugmaschinen – Sie müssen die Unterschiede kennen, um die richtige Wahl zu treffen.

Während Hersteller von Werkzeugmaschinen Toleranzen von +/- 1,5 Mikrometer oder weniger versprechen können, beachten Sie, dass Lieferanten aus verschiedenen Standorten oder Ländern unterschiedliche Standards anwenden können.

Zum Beispiel gibt es einen großen Unterschied zwischen einem JIS-Standard (der hauptsächlich von in Japan hergestellten CNC-Maschinen verwendet wird) und einem VDI-Standard (von namhaften europäischen Herstellern sowie von Hwacheon Machine Tool in Südkorea verwendet).

Diese Standards werden bereits seit über 30 Jahren verwendet, um die Genauigkeit von Werkzeugmaschinen zu messen und zu vergleichen, insbesondere im asiatisch-pazifischen Raum.

Um die Unterschiede – und die Bedeutung dieser Unterschiede – zu verstehen, ist es notwendig, den Prozess zu kennen und zu verstehen, den Hersteller von CNC-Werkzeugmaschinen beim Messen ihrer CNC-Maschinen nach der Endmontage verwenden.

Die Rolle der „Muttermaschinen“ in CNC-Werkzeugmaschinen

Alle namhaften Werkzeugmaschinenhersteller, die hochwertige CNC-Maschinen anbieten, verwenden eine „Muttermaschine“, um ihre eigenen kritischen Teile herzustellen. Dabei handelt es sich um Maschinen, die höchste Toleranzen – oft innerhalb weniger Mikrometer – erreichen können. Die Kosten für solche Maschinen sind oft sehr hoch und können mehrere Millionen Dollar betragen.

Wenn ein Endbenutzer ein Angebot für ein Standard-Vertikal-Bearbeitungszentrum für 70.000-100.000 USD (X =1000 mit einer Spindel von 10-12.000 U/min) und ein Versprechen des Herstellers erhält, dass diese Maschine das gleiche oder sogar „on“ erreichen kann Papier“ genauer als eine teure „Muttermaschine“, muss er extrem skeptisch sein!

Solche Behauptungen sind zu schön, um wahr zu sein.

Wie sich Antriebssysteme, Führungsbahnen und Kugelgewindetriebe auf die Genauigkeit auswirken

Was ist mit Linearantriebssystemen? Sind sie wirklich notwendig?

Solche Systeme wurden vor langer Zeit entwickelt, um Werkzeugmaschinen zu höheren Geschwindigkeiten zu verhelfen. Hwacheon Machine Tools hatte unsere eigene Erfahrung, als wir vor über 18 Jahren ein Horizontal-Bearbeitungszentrum konstruierten und bauten.

Auch heute noch besteht Bedarf an Linearantriebssystemen. Bei Standard-CNC-Maschinen werden solche Systeme jedoch aufgrund der höheren Kosten und der höheren Komplexität oft weggelassen.

Ein Linearantriebssystem kann Ihnen helfen, gute Toleranzen und Genauigkeit zu erreichen. Moderne Maschinen mit hochwertigen Kugelgewindetrieben und Linearrollenführungen – oder Vollkastenführungen (gehärtet, geschliffen und von Hand bis zur Perfektion geschabt) – können jedoch bessere Ergebnisse in Bezug auf langfristige Genauigkeit und Stabilität liefern.

Somit kann ein CNC-Bearbeitungszentrum mit hochwertigen Kugelgewindetrieben in allen Achsen sowie soliden handgeschabten massiven Führungsbahnen die gleiche oder ähnliche Genauigkeit wie eine Linearantriebsversion erreichen.

Faktoren, die Ihre CNC-Maschinentoleranzen beeinflussen

Das Erreichen von Toleranzen an einem Teil in einem Bereich von weniger als zehn (10) Mikrometer ist in der Tat eine Herausforderung. Berücksichtigen Sie dabei die folgenden Faktoren, die die Toleranzen Ihrer Werkzeugmaschine beeinflussen:

• Raum- / Werkstatttemperatur
• Raum / Werkstatt schwankende und wechselnde Temperaturen
• Luftzug durch Türen, Tore, Klimaanlagen, die die ansonsten stabile Temperatur in Ihrer Werkstatt stören können
• Beachten Sie, dass sich Ihre Maschinentemperatur vom frühen Morgen (wenn Ihr Bediener zum ersten Mal startet) über die Mittagszeit und die Pause bis zum Abend ändert
• Spindel läuft längere Zeit mit höherer Drehzahl (beachten Sie das Kühlsystem von Spindelgehäuse, Nase und Lagern)
• Material, das zum Bau Ihrer Maschine verwendet wurde (Qualität des Gussmaterials)
• Konstruktion Ihrer Maschine (Ist die Wärme gleichmäßig auf das Gehäuse und die Teile Ihrer Maschine verteilt?)
• Kalibrierung Ihrer Maschine vor Arbeitsbeginn
• Regelmäßige Wartung
• Und viele andere Punkte

Um sicherzustellen, dass die Leistung Ihrer Werkzeugmaschine nicht beeinträchtigt wird, verwendet Hwacheon auf allen unseren CNC-Maschinen Linearrollenführungsbahnen eines renommierten Unternehmens in Deutschland. Dazu gehört die Hwacheon VESTA-Reihe von Bearbeitungszentren. Die Größe und Anzahl der auf jeder Schiene verwendeten Blöcke / Schuhe variiert je nach Größe und Verwendungszweck der einzelnen Maschine.

Die Preise für Linearrollenführungen können je nach Marke, Typ, Größe, Güteklasse und Herkunftsland stark variieren.

Hinweis:Diese Faktoren können oft direkt von Maschinenbenutzern gehandhabt oder verwaltet werden

Faktoren, die die Toleranzen Ihrer CNC-Maschinenteile beeinflussen

Berücksichtigen Sie neben Ihrer Maschine auch diese Faktoren, die die Toleranzen Ihres bearbeiteten Teils beeinflussen:

• Das Material Ihres Teils
• Einspannen des Teils (Mikron-Toleranzarbeiten erfordern Mikron-Einspannen)
• Bearbeitung in 2-3 Achsen oder sogar bis zu 5 Achsen (wenn mehr Achsen verwendet werden, kann Ihre Maschine mehr Toleranzen zulassen)
• Form des Teils – rund, quadratisch, rechteckig oder andere Formen
• Erwärmung während der Bearbeitung – stellen Sie sicher, dass Sie beim Schneiden ausreichend Kühlmittel verwenden
• Übermäßiges Entfernen von Material auf einmal belastet Sie. Daher sollten Sie diesen Stress abbauen, bevor Sie mit Ihrer Feinarbeit fortfahren.
• Auflösung Ihres CNC-Maschinen-Messsystems)
  • a) Encoder
  • b) Direktes Messsystem (je feiner – desto besser, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen)
• Ihre Werkzeuge (Qualitätswerkzeuge liefern Qualitätsarbeit)
• Werkzeughalter Qualität und Standard
• Schneidansatz und -methode sowie CNC-Programm
• Und viele andere Punkte

Hinweis:Diese Faktoren können oft direkt von Maschinenbenutzern gehandhabt oder verwaltet werden

Maschinenbau, Guss und andere Faktoren, die die Genauigkeit der CNC-Maschine beeinflussen

Darüber hinaus müssen Sie auch andere Faktoren berücksichtigen, die Ihre CNC-Werkzeugmaschine selbst betreffen. Für ein Unternehmen wie Hwacheon Machine Tools stellen wir sicher, dass die folgenden Faktoren berücksichtigt werden:

• Aus bester Gussqualität (gegossen in eigener Gießerei)
• Entwickelt in Brückenstruktur, um höchste Präzision von Grund auf zu erreichen
• Deutsche Qualitäts-Rollenführung – die besten Kugelgewindetriebe in Qualität, Standard und Teilung mit engerer Steigung und größerem Durchmesser als normal (optional auch flüssigkeitsgekühlt).
• Linearer Glasmaßstab mit höchster Auflösung in allen Achsen
• Ganzer Maschinenkörper mit speziellem Temperaturschaum umhüllt, um Temperaturschwankungen gleichmäßig zu verteilen
• Temperatursensoren an Maschinenbett, Rahmen und Spindelgehäuse, um schnell und präzise auf Temperaturänderungen zu reagieren und diese auszugleichen
• Zweispäne-Förderer, der in separaten isolierten und abnehmbaren Abdeckungen läuft – diese sind auf schwingungsdämpfenden Pads montiert, um Wärme- und Vibrationsübertragung auf den Maschinenkörper zu vermeiden
• Kabel und Rohre wurden mit besonderer Sorgfalt in der mechanischen Struktur der Maschine montiert und montiert, um Vibrationen zu vermeiden
• Kühlmitteltank an der Rückseite der Maschine, um zu vermeiden, dass die Hitze des Kühlmittels das Maschinenbett beeinflusst (und außerdem leicht zu reinigen und zu warten)
• Direkt eingebaute Motorspindel verfügbar von 20-32-45.000 U/min, mit BBT 40 / HSK-A63 bis HSK-E40 und HSK-E32
• Spindelkühlsystem mit hochwertigem Kühl- und Filtersystem
• Spindelgehäuse und Nase in kleine Abschnitte unterteilt für eine effektive und gleichmäßige Kühlung. Dies verhindert, dass das Öl von oben nach unten läuft, wie es bei den meisten anderen Maschinen zu sehen ist.
• Lager, die direkt mit frischem temperaturgeregeltem Öl eingespritzt werden – dies stellt sicher, dass die Lager nicht ständig in heißem Öl laufen.
• Standard-Automatisierungssoftware auf die Maschine geladen. Für Hwacheon enthält es Folgendes:
  • a) HSDC – Hwacheon Spindle Displacement Control System
  • b) HTDC – Hwacheon Thermal Displacement Control System
  • c) HFDC – Hwacheon Frame Displacement Control System
• CNC-Steuerung und Motor-/Verstärkerpaket haben sich weltweit in allen Märkten und Branchen bewährt

Hinweis:Diese Faktoren sollten von Ihren Werkzeugmaschinenherstellern verwaltet werden.

Zurück zu unserem Werkzeugmaschinenkunden…

Kommen wir nun auf unseren Kunden zurück. Er muss sich einen neuen Bearbeitungsauftrag schnappen, stellt aber mit seinen aktuell verfügbaren Maschinen fest, dass er die Anforderungen nicht erfüllen kann.

Soll er so wenig wie möglich ausgeben oder in die am Markt erhältlichen Spitzen-CNC-Werkzeugmaschinen investieren?

Die Antwort liegt sicher irgendwo dazwischen.

Die Wahrheit ist, dass das Erreichen höherer Bearbeitungsgenauigkeit und -standards höhere Investitionen in Ihre CNC-Werkzeugmaschine erfordert.

Doch auch die beste und ausgereifteste CNC-Werkzeugmaschine kann nicht die gewünschten Ergebnisse liefern, wenn Ihre Umgebungsbedingungen nicht zu ihrem Einsatz passen – oder wenn eine solche Werkzeugmaschine der Spitzenklasse wie eine einfache Standardmaschine bedient wird!

Umgebung und Werkstattumgebung

Umgebung und Umgebung Ihrer Werkstatt müssen der jeweiligen Maschine gerecht werden.

Stellen Sie sicher, dass es sauber ist, keine Vibrationen in Ihrer Werkstatt hat und temperaturgeregelt ist.

Ihr CNC-Maschinenbediener muss die grundlegenden Anforderungen und die Sorgfalt verstehen, die erforderlich ist, um enge Toleranzen bei der Herstellung Ihres Teils zu erreichen. Andernfalls führt Ihre neue Investition nicht zu den erforderlichen Ergebnissen. Sie können die von uns bereitgestellte Checkliste als Leitfaden verwenden.

Qualitätswerkzeughalter

Sie müssen auch verstehen, dass die Wiederverwendung der alten Werkzeughalter, die in anderen Maschinen verwendet werden, ein paar Cent sein kann, aber verdammt töricht. Dies kann Ihre neuen Maschinen ruinieren und ihre Lebensdauer verkürzen – genauso wie Sie kein neues Auto kaufen und die Reifen Ihres alten Fahrzeugs verwenden werden!

Daher muss Ihre Spannausrüstung entsprechend ausgewählt werden, um die beste und genaueste Spann- und Wiederholbarkeit zu gewährleisten.

Schlussfolgerung

Eine seriengefertigte CNC-Maschine liefert immer durchschnittliche Ergebnisse. Dafür sind sie gemacht.

Eine im eigenen Haus konstruierte und sorgfältig gefertigte Werkzeugmaschine wird auch höchsten Ansprüchen gerecht – das hat natürlich seinen Preis.

Im Engineering gibt es keine Abkürzungen. Während jeder günstig investieren möchte, um die höchsten Gewinne zu erzielen, ist dies ohne die richtigen Werkzeuge und Geräte nicht nur schwierig, sondern oft unmöglich.

Wenn alle Punkte beachtet und berücksichtigt werden, ist ein 3-Achs-CNC-Vertikal-Bearbeitungszentrum mit einem X-Weg von 1 m und einem Y-Weg von 600 mm gut ausgestattet und spezifiziert, um so engere Toleranzen sowie eine gute Leistung zu erreichen (und Ihr Bedarf) kann eine Preisspanne von 180.000 USD bis 200.000 USD haben.

Ein solches Werkzeug wird sicherlich die erforderliche Qualität und Toleranzen innerhalb von zehn (10) Mikrometern und darunter liefern.

Hwacheon Werkzeugmaschinen – Ihre Wahl für hohe CNC-Maschinengenauigkeit

Hwacheon in Südkorea ist seit über 74 Jahren als führender Werkzeugmaschinenhersteller bekannt. Unser Unternehmen ist besonders stark in der Qualitätsform- und Werkzeugindustrie sowie in der Präzisionsteilefertigung.

Um Ihren Anforderungen bei der Herstellung eines neuen Teils gerecht zu werden – wie in der oben dargestellten Situation – sollten Sie SIRIUS UM+ oder SIRIUS UL+ von Hwacheon in Betracht ziehen. Diese neuen und verbesserten CNC-Werkzeugmaschinen bauen auf der hochwertigen SIRIUS-Linie auf und gelten als die besten auf dem Markt zu sehr wettbewerbsfähigen Preisen.