CNC-Drehen erklärt: Prozess, Maschinen und Anwendungen

Was ist CNC-Drehen?

CNC-Bearbeitung ist ein fester Bestandteil der industriellen Fertigung aufgrund ihrer hohen Funktionalität und Präzision, unter anderen Vorteilen. Bei der Fertigung eines Produkts können Hersteller ein oder mehrere Bearbeitungsvorgänge verwenden, wie CNC-Drehen und CNC-Fräsen.

Die CNC-Drehen-Definition beinhaltet das Entfernen von Materialstücken, während sich das Werkstück gegen das Schneidwerkzeug dreht. Dieser Artikel beschreibt CNC-Drehen umfassend – das Verfahren, die Maschinen für den Prozess und seine Anwendung. Also, ohne weiteres, lassen Sie uns eintauchen.

CNC-Drehen ist ein typischer subtraktiver Fertigungsprozess, der ein Schneidwerkzeug verwendet, um Materialteile von seiner Außenseite zu entfernen. Das Werkstück rotiert (kontinuierliches Drehen), während Späne abgetragen werden, bis es die gewünschte Form, den Durchmesser und die Größe des Endprodukts erreicht.

Das Schneidwerkzeug, typischerweise ein einschneidiges Ende, ist jedoch nicht rotierend. Stattdessen rotiert nur das Werkstück darum. CNC-Drehbänke sind die typischen Maschinen, die industriell für Drehvorgänge eingesetzt werden.

Gleichzeitig ist CNC-Drehen für das Schneiden von Metallen, Holz, Kunststoffen und anderen Polymeren geeignet. Auch da der Prozess computergenerierte Programme und Codes verwendet, sind seine Produkte von hoher dimensionsgenauer Genauigkeit – einer seiner Hauptvorteile.

CNC-Drehen-Grundlagen verstehen

CNC-Drehvorgänge können ziemlich kompliziert sein. Nach der Konvertierung Ihrer CAD-Dateien in ein von der CNC-Maschine erkennbares Programm müssen Sie die Maschine einrichten, um den Drehprozess zu starten.

Drehen beinhaltet das Rotieren und Drehen eines Werkstücks, während das Schneidwerkzeug beginnt, Materialstücke von der Außenseite abzutragen. Normalerweise ist das zu bearbeitende Material zylindrisch oder rund. In einigen Fällen, besonders bei Verwendung eines kompatiblen Adapters, kann Drehen jedoch gut für Materialien unterschiedlicher Formen funktionieren.

Das Schneidwerkzeug macht weiterhin Schnitte, während sich das Werkstück in der Maschine dreht, bis es die gewünschte programmierte Form erreicht. Bemerkenswert ist, dass CNC-Drehbänke oder Drehzentren verschiedene Werkzeuge im Revolver haben, alle durch Computerprogramme und Codes gesteuert. Maschinen mit der Kapazität, mehr Werkzeuge zu halten, sind jedoch anspruchsvoller mit mehr Fähigkeiten, was sie für komplexe Designs besser geeignet macht.

Arten von CNC-Drehvorgängen

Drehmaschinen und CNC-Drehbänke gibt es in verschiedenen Varianten, einige mit einzigartigen Schneideigenschaften, die sie für spezifische Vorgänge ideal machen. Im Folgenden finden Sie eine kurze Beschreibung verschiedener Arten von CNC-Drehprozessen.

Plandrehen (Straight Turning)

Plandrehen beinhaltet die Verwendung eines Schneidwerkzeugs, um eine gleichmäßige Reduzierung des Durchmessers eines Werkstücks zu bewirken. Die Technik zielt darauf ab, das Material in eine bestimmte Dicke zu bearbeiten. Es entfernt schnell Teile des Materials und verhindert Durchmesseränderungen im Produkt. Es wird manchmal als Schruppdrehen bezeichnet und erfordert zusätzliche Veredelung für dimensionsgenaue Genauigkeit.

Rändeln (Knurling)

Dieser Vorgang beinhaltet das Einbringen von Schnittmustern aus gezahnten, angewinkelten oder gekreuzten Linien in die Oberfläche eines Werkstücks. Der Prozess führt typischerweise einen festen Griff ein, da das Muster die Reibung erhöht. Er eignet sich auch für die Herstellung von Schrauben und Muttern für Gewindelöcher. Bemerkenswert ist, dass der Vorgang speziell entwickelte Rändelwerkzeuge erfordern kann.

Abstechen (Parting)

Abstechen ist eine Bearbeitungstechnik, die ein einschneidiges Schneidwerkzeug verwendet, um eine tiefe Nut in ein Material zu schneiden und seine inneren Komponenten zu entfernen. Wie der Name andeutet, resultiert dies in der Herstellung von Teilen oder dem Abschneiden eines Abschnitts des Originalstücks.

Konusdrehen (Taper Turning)

Konusdrehen beinhaltet die schrittweise Reduzierung des Durchmessers eines Materials von einem Ende zum anderen. Die Winkelbewegung zwischen Material und Schneidwerkzeug verursacht den Übergang und die Reduzierung des Werkstückdurchmessers. Wie bei den meisten Drehvorgängen ist das Endprodukt zylindrisch geformt.

Gewindeschneiden (Threading)

Gewindeschneiden ist ein weiterer CNC-Drehprozess, der die Bewegung eines Schneidwerkzeugs entlang der Seiten des Materials beinhaltet, um Gewinde in die äußeren Komponenten des Werkstücks zu schneiden. Gewinde sind helikale Nuten mit spezifischen Längen und Steigungen.

Nuten (Grooving)

Dieser Drehvorgang erstellt einen schmalen Schnitt – eine Nut – im Werkstück. Er beinhaltet die Aktion eines spitzen Werkzeugkopfs gegen das Material, der mit der gleichen Breite wie das Schneidwerkzeug schneidet. Die Bearbeitung von Nuten mit größerem Durchmesser ist jedoch mit Hilfe mehrerer Schneidwerkzeuge möglich.

Welche Materialien eignen sich für CNC-Drehen?

Einer der wesentlichen Vorteile der CNC-Bearbeitung ist ihre Kompatibilität mit einer Vielzahl von Materialien. Ebenso sind die meisten Metall- und Kunststoffmaterialien ideal für CNC-Drehprozesse. Dazu gehören:

• Aluminium
• Nylon
• Kupfer
• Stahl
• Holz
• Titan
• PEEK
• ABS
• Glas
• PVC
• Messing
• Wachs usw.

Da jedes Material unterschiedliche strukturelle Integrität besitzt, kann es unterschiedliche Drehbänke oder Drehzentren mit einzigartigen Spezifikationen wie Vorschubgeschwindigkeit und Drehgeschwindigkeit erfordern.

Typen von CNC-Drehmaschinen

Tatsächlich sind Drehbänke die typischen Maschinen für das Drehen. Diese Geräte gibt es jedoch in verschiedenen Arten, jede besser für spezifische Drehvorgänge geeignet. Es gibt vier verschiedene CNC-Drehmaschinentypen für Ihre Bearbeitungsprojekte.

Horizontale CNC-Drehbänke

Diese Drehbänke haben alle Merkmale einer typischen Drehbank, was sie zu einer der meistverbreiteten Maschinen für verschiedene industrielle Anwendungen macht. Sie eignen sich jedoch für sowohl Dreh- als auch Ausbohrvorgänge. Da es sich um eine CNC-Maschine handelt, arbeitet sie mit Computerprogrammen.

Vertikale CNC-Drehbänke

Ähnlich wie eine horizontale Drehbank, aber wie Sie erwarten würden, ist der Hauptunterschied, wie sie das Werkstück hält. Das Material wird vertikal positioniert – von unten – bevor Rotation, Drehen und Schneiden erfolgen. Als Ergebnis sind diese Maschinen am besten für Operationen mit Platzbeschränkungen geeignet. Auch sind sie am besten für schwere und robuste Werkstücke geeignet.

Horizontale Drehzentren

Horizontale Drehzentren sind geschlossene Geräte mit Bohr- und Fräsfunktionalitäten. Wie der Name andeutet, hat das Drehzentrum eine horizontale Ausrichtung mit Werkzeugen, die oben montiert sind, während sie rotieren und in das Werkstück schneiden und auf die Schwerkraft zur Entfernung der Späne angewiesen sind.

Vertikale Drehzentren

Dieses Gerät fungiert als Kombination aus einem horizontalen Drehzentrum und einer CNC-Fräsmaschine. Sein Design bringt den rotierenden Spannfutter nahe an den Boden – was die Arbeit mit großen Werkstücken erleichtert.

Die verschiedenen Komponenten einer Drehbank

Obwohl es verschiedene Drehbänke gibt, besitzen sie praktisch ähnliche Komponenten. Lassen Sie uns kurz jeden Bestandteil einer typischen Drehmaschine betrachten.

1. CNC-Steuerpult

Die Pulten sind quasi das Gehirn der Maschinen. Es bezieht sich auf die Steuerzentrale, wo Zerspaner und Techniker die Computerprogramme und Codes eingeben. Das CNC-Steuerpult hat eine Reihe von Tasten zur Steuerung aller Geräteoperationen, einschließlich Start, Eingabe neuer Programme und Beenden eines Projekts.

2. Spindeln

Die Spindeln sind das Herz des Spindelstocks. Es ist die rotierende Achse einer Drehbank mit einer Welle. Auch ist es nicht ungewöhnlich, dass der Gegenständer ebenfalls Spindeln hat.

3. Spindelstöcke (Headstocks)

Die Spindelstöcke wirken als Spannvorrichtungen, die andere Komponenten der Drehbank an Ort und Stelle halten. Sie enthalten Getriebe, Spindeln, Spannfutter und Steuerhebel, unter anderen Maschinenteilen.

4. Gegenständer (Tailstocks)

Das gegenüberliegende Ende zum Spindelstock ist der Gegenständer. Es ist ein nicht rotierendes Zentrum, das Ausbohrvorgänge ermöglicht.

5. Betten (Beds)

Die Betten sind das größte Teil in jeder Drehbank, da alle anderen Komponenten daran befestigt sind, einschließlich Spindelstock, Spannfutter, Gegenständer usw. Zudem ist es eine große horizontale Struktur, die sich weiter ausdehnen kann, um massive Werkstücke aufzunehmen.

6. Spannfutter (Chucks)

Das Spannfutter ist eine weitere wesentliche Komponente der Drehmaschine. Es hilft, das Material für die Bearbeitung zu halten (zu greifen).

7. Schlitten (Carriages)

Der Schlitten befindet sich zwischen Spindelstock und Gegenständer und enthält andere Komponenten wie Sattel, Quer- und Vorschubschlitten. Er fungiert als Führung für das Schneidwerkzeug, während es durch das Äußere des Werkstücks schneidet.

8. Schneidwerkzeuge (Cutting Tools)

Die Schneidwerkzeuge umfassen die Werkzeugbits, die während des Drehens Materialstücke entfernen. Oft kann der Dreh- und Schneidprozess von den Arten der in der Drehmaschine vorhandenen Schneidwerkzeuge abhängen.

9. Werkzeugrevolver (Tool Turrets)

Die Werkzeugrevolver sind die Werkzeughalter für die Drehbank. Die Größe und Form eines typischen Werkzeugrevolvers bestimmen die Anzahl der Werkzeuge, die er tragen kann.

10. Fußpedale (Foot Pedals)

Die Fußpedale helfen, den Gegenständer oder das Spannfutter schnell zu öffnen und zu schließen.

5 Gängige Drehwerkzeug-Typen

Wir haben bereits festgestellt, dass es verschiedene Drehvorgänge gibt. Daher gibt es verschiedene Drehmeißel, die besser für jeden Prozess geeignet sind. Lassen Sie uns schnell einige dieser Werkzeuge untersuchen.

1. Plandreh- oder Drehwerkzeuge (Face or Turning Tools)

Dies sind Drehmaschinen, die für das Schneiden flacher Oberflächen geeignet sind, die rechtwinklig zur Drehachse des Materials stehen. Während des Prozesses spannt der Werkzeughalter auf den Schlitten das Schneidwerkzeug ein, das dann senkrecht zur rotierenden Achse durchschneidet.

2. Gewindeschneidwerkzeuge (Thread Cutters)

Dieses Schneidwerkzeug eignet sich für externe und interne Schnitte durch ein Material. Zusätzlich sind sie, wie der Name andeutet, ideal für das Schneiden von Gewinden an Drehmaschinen.

3. Ausbohrstangen (Boring Bars)

Ausbohrstangen sind nicht genau Drehwerkzeuge. Stattdessen sind sie einschneidige Werkzeuge, die für interne Schnitte in ein Werkstück geeignet sind – Ausbohren von Löchern. Die Geräte vergrößern im Wesentlichen den Durchmesser eines vorhandenen Lochs.

4. Nutenwerkzeuge (Grooving Tools)

Nutenwerkzeuge eignen sich für das Ausschneiden von Kanälen (Nuten) und Merkmalen wie O-Ringen in ein Werkstück. Zusätzlich sind sie ideal für das Erstellen von Konturen in ein Material, das das Einpassen verschiedener Werkstücke mit einer ausgezeichneten Passform ermöglicht.

5. Rändelwerkzeuge (Knurling Tools)

Diese Drehwerkzeuge sind mit spezifischen Designs und Mustern ausgestattet, um den Griff des Werkstücks zu verbessern. Wenn sie gegen das Material gedrückt werden, prägen sie ihre Rändelmuster ein. Daher sind sie nützlich bei der Herstellung von Griffen für Geräte, Schrauben, Muttern usw.

Anwendungen des CNC-Drehens

CNC-Drehen und Bearbeitungsprozesse sind für verschiedene Fertigungssektoren von großem Nutzen. Im Folgenden werfen wir einen kurzen Blick auf die Anwendungen von Drehvorgängen.

Automobilindustrie

CNC-Drehvorgänge sind in der Herstellung von Automobilkomponenten, die die Fahrzeugfunktion verbessern, recht verbreitet. Der Prozess ist kompatibel mit der Fertigung von Metallkomponenten wie Zylinderblöcken und Kunststoffkomponenten wie Armaturenbrettkomponenten.

Elektroindustrie

CNC-Drehen eignet sich für die Erstellung von Leiterplatten, unter anderen elektrischen Komponenten. Da es ein extrem präziser Bearbeitungsprozess ist, sind die Produkte elektronisch effizient und erfüllen alle Anforderungen und Spezifikationen.

Luft- und Raumfahrtindustrie

Die Luftfahrtindustrie benötigt einen Prozess wie CNC-Drehen und Bearbeitung wegen seiner hohen dimensionsgenauen Genauigkeit. Sie eignen sich für die Konstruktion von Stahlteilen für das Shuttle und Flugzeugbefestigungen und interne Komponenten.

WayKens CNC-Drehfähigkeiten

Nachdem Sie detaillierte Informationen über CNC-Drehen erhalten haben, wissen Sie, ob das Ihre Fertigungsanforderungen erfüllt. Der nächste Schritt ist, den richtigen Partner zu finden, der Ihre Designs fertigt. WayKen ist ein Experte für Drehdienstleistungen. Mit fast 20 Jahren Bearbeitungserfahrung können unsere Zerspaner alle Arten von Drehvorgängen und andere Bearbeitungstechnologien bewältigen.

Wir sind auch ein ISO 9001:2015 zertifiziertes Unternehmen, sodass Sie sicher sein können, dass alle unsere Produkte den höchsten Industriestandards entsprechen. Gleichzeitig bieten wir On-Demand-Lösungen gemäß Ihrer Anfrage zu wettbewerbsfähigen Preisen. Zusätzlich können wir Ihnen mit unserer DFM-Analyse professionellen Rat geben, wie Sie Ihr Design verbessern können.

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Fazit

CNC-Drehen ist eine wichtige Fertigungstechnik mit umfangreichen Anwendungen in verschiedenen Sektoren. Dank seiner hohen Vielseitigkeit, dimensionsgenauen Genauigkeit und Eignung für die Großserienproduktion ist es seit langem eine Hauptstütze der industriellen Fertigungstechnik.

Durch das Lesen dieses detaillierten Artikels sollten Sie umfassend wissen, was der Prozess beinhaltet. Daher wissen Sie, wann Sie die Technik für Ihre Fertigung anwenden sollten.

FAQs

Was sind die Bearbeitungsachsen von Drehbänken?

CNC-Drehbänke können in verschiedenen Konfigurationen vorliegen, die besser durch die Achsbewegungen definiert sind. Dazu gehören:

• 2 Achsen: typisch für eine typische Drehbank; die X- und Y-Achsen.
• 3 Achsen: die rotierenden Bohrer arbeiten entlang der X-, Y- und Z-Achsen.
• 4 Achsen: enthält die zwei üblichen Achsen und zusätzliche Y- und A-Achsen.
• 5 Achsen: Bewegung in fünf Richtungen: X, Y und Z mit A- und B-Achsen.
• Mehr-Achsen: Ein Autoschiebedrehbank kann mehr als neun verschiedene Achsen haben.

Was ist der Unterschied zwischen Drehen und Fräsen?

Drehen beinhaltet die Rotation eines Werkstücks gegen ein nicht rotierendes einschneidiges Schneidwerkzeug, während Fräsen rotierende Fräser verwendet, um Komponenten eines stationären Werkstücks zu entfernen. Zusätzlich sind Drehprodukte oft zylindrisch oder konisch, während die Endprodukte des Fräsens flache Oberflächen haben.

Was sind die drei Hauptbewegungen bei Drehvorgängen?

Während des Drehens treten die folgenden Bewegungen auf:

• Rotation: Beim Drehen rotiert und dreht sich das Werkstück kontinuierlich, während der Schneidprozess stattfindet.
• Vorschubbewegung: Die Werkzeuge sind in paralleler Konfiguration gegen das Material in einer geraden Bewegung, die zur Bearbeitung führt.
• Eintauchen: Die Schneidwerkzeuge schneiden Materialstücke beim Eintauchen ab, was die Schnitttiefen bestimmen kann.