Steigern Sie die Produktionseffizienz:5 Hauptvorteile von CNC-Bearbeitungszentren

In der Produktionsfertigung ist Effizienz oberstes Gebot. Jede Möglichkeit, die Produktionszeit zu verkürzen, erhält sofortige Aufmerksamkeit.

CNC-Maschinen sind ein wichtiges Werkzeug zur Automatisierung der Produktion mechanischer Teile, um den Durchsatz bei gleichbleibender Qualität zu steigern. CNC-Bearbeitungszentren spielen eine entscheidende Rolle für die Effizienz einer Maschinenwerkstatt.

In diesem Artikel werden fünf große Vorteile von CNC-Bearbeitungszentren erläutert und einige Erfahrungen eines führenden Anbieters von CNC-Bearbeitung weitergegeben.

1. Leistung

Geschwindigkeit. Ein großer Teil der Effizienzsteigerung ist Geschwindigkeit. Hohe Geschwindigkeiten reduzieren die Zykluszeit der CNC-Maschine. Ein Beispiel ist das Bewegen der Spindel nach Hause zum Werkzeugwechsel und das anschließende Positionieren des Schneidwerkzeugs genau dort, wo es vor dem Schneiden sein muss.

Wie schnell sind CNC-Maschinen? Die maximalen Vorschub- und Eilgeschwindigkeiten können 2.300 Zoll pro Minute (ipm) überschreiten, was schneller als drei Fuß pro Sekunde ist.

Abhängig von mehreren Faktoren (Teilematerial, Werkzeug, Weg, Schnitttiefe) können die Schnittvorschübe 300 ipm überschreiten, was beim Planfräsen von Aluminium üblich ist. Darüber hinaus werden alle Funktionen – einschließlich der wiederholten Lokalisierung aller Merkmale durch die Maschine – innerhalb eines Bruchteils eines Millimeters ausgeführt.

Präzision. Wenn ein Werkstück enge Toleranzziele einhalten muss, ist Präzisionsbearbeitung oft die Lösung. CNC-Maschinen können aufgrund ihres Designs und ihrer Konstruktion eine Genauigkeit von bis zu 0,001 Zoll erreichen. Das ist im wahrsten Sinne des Wortes Haarspalterei. Und wie bereits erwähnt, ist dies mit unglaublichen Geschwindigkeiten möglich.

Wiederholbarkeit. Angetrieben von einem Computerprogramm, das den Bearbeitungsprozess konsistent und präzise steuert, wiederholt eine CNC-Maschine zuverlässig alle Schritte. Was den täglichen Betrieb betrifft, hängen Probleme mit der Wiederholgenauigkeit häufiger mit der Steifigkeit des Teils und der Werkstückhalterung oder mit der Abnutzung der Werkzeuge zusammen, nicht jedoch mit der Leistung der Maschine.

2. Flexibilität

Programmierbar. Der grundlegende Ablauf der CNC-Bearbeitung ist klar:Die Maschine ist so programmiert, dass sie das Teil mit verschiedenen Werkzeugen bearbeitet. Ingenieure verwenden häufig ein visuelles 3D-Softwaretool für computergestütztes Design und Fertigung (CAD/CAM), das G-Code ausgibt, der auf der CNC-Maschine ausgeführt wird. Programme werden von Ingenieuren oder dem Produktionsteam aus der Ferne auf eine CNC-Maschine heruntergeladen und von dieser zurückgesendet.

Anpassbar durch Setup. Beim Einrichten handelt es sich um den Vorgang, bei dem eine CNC-Maschine für die Bearbeitung eines neuen Teils umgestellt wird. Vorrichtungen, die Teile zur Bearbeitung in der Maschine halten, sind für jedes Teil konzipiert und austauschbar. Außerdem werden austauschbare Schneidwerkzeuge ausgewählt, um jedes Teil optimal herzustellen. Zu Beginn eines neuen Auftrags werden also Werkzeuge, Vorrichtungen und Programme geändert, wodurch CNC-Maschinen flexibel für die Herstellung verschiedener Teile werden. Zusätzliche Flexibilität wird durch den Einsatz mehrerer Maschinen desselben Typs erreicht, wobei jede von ihnen in der Lage ist, ein bestimmtes Teil zu verarbeiten.

Typen und Größen. CNC-Maschinen gibt es in verschiedenen Ausführungen – eine Drehmaschine dreht das Teil mit einem festen Fräser (ideal für zylindrische Teile), während eine Fräse ein Werkzeug zum Schneiden dreht. Während CNC-Maschinen und Paletten (auf denen die Vorrichtung sitzt) klein oder groß sind, sind sie sich in Bezug auf Programmierung und Betrieb sehr ähnlich. Normalerweise gibt es eine Maschine, die am besten für kleine bis große Teile geeignet ist.

3. Automatisierung

Automatische Wechsler. Eine CNC-Maschine wechselt Werkzeuge mithilfe eines automatischen Werkzeugwechslers (ATC). Während das Programm die Werkzeuge und Prozesse steuert, beginnt die Maschine mit den Schneidfunktionen mit einem Planfräser und wechselt, wenn sie mit diesem Werkzeug fertig ist, automatisch zu einem anderen Werkzeug, ähnlich einer Handbohrmaschine.

Viele CNC-Maschinen verfügen über zwei Paletten, die mit einem automatischen Palettenwechsler (APC) ausgetauscht werden. Eine Palette ist für den Bediener zugänglich (zum Be- und Entladen, Bearbeiten usw.), während sich die andere im Schneidbereich befindet. Dies verbessert die Spindelauslastung, da die Maschine schneidet, während der Bediener Teile bearbeitet, entlädt und lädt.

Hydraulische Vorrichtungen. Zum Spannen, Lösen und Stützen des Teils werden häufig hydraulische Systeme eingebaut. Die Teile werden per Knopfdruck in der exakt gleichen Reihenfolge und mit dem gleichen Druck gespannt. Diese Vorrichtungen verbessern die Wiederholgenauigkeit, Konsistenz und Beladungseffizienz … alles, was bei der Produktionsbearbeitung dringend benötigt wird.

Uptime-Funktionen. Materialabfälle (normalerweise in Form von Spänen und Spänen) werden automatisch über ein Förderband entfernt und das Kühlmittel zur Wiederverwendung abgetrennt. Die CNC-Maschine verfolgt auch den Werkzeugverschleiß und die Werkzeugnutzung, wobei der Werkzeugmonitor einen CNC-Bediener benachrichtigt, wenn ein Werkzeug ausgetauscht werden muss. Die Betriebszeit wird erhöht, indem Probleme im Auge behalten und die erwartete Werkzeuglebensdauer erreicht werden.

Standardisierung von Setups. Der CNC-Einrichtungsprozess kann formalisiert werden, um konsistente manuelle Umstellungen zu ermöglichen. Eine Setup-Checkliste definiert jeden Schritt und umfasst Vorrichtungen, Programme, Werkzeuge und den ersten Artikel. Die Formalisierung des manuellen Prozesses ist zwar nicht „automatisiert“, sorgt aber für Konsistenz.

4. Anpassungsfähigkeit

Werkzeugkapazität. Die Standard-Werkzeugkapazität liegt je nach CNC-Maschinentyp typischerweise bei etwa 20 bis 60 Werkzeugen, kann aber bei komplexen Teilen auch 100, 200 oder mehr betragen. Eine große Werkzeugmatrix (mehr als 240 Werkzeuge) wird auch verwendet, wenn mehrere Teile mit unterschiedlichen Funktionen bearbeitet werden, sodass kein Werkzeugwechsel erforderlich ist.

Palettenautomatisierung. Ein Palettenpoolsystem bewegt Paletten in eine CNC-Maschine hinein und aus dieser heraus, sodass mehrere Teile/Paletten verarbeitet werden können und gleichzeitig manuelle Einrichtungswiederholungen entfallen. Jedes Teil kann einmal manuell eingerichtet und dann selbstständig umgestellt werden.

Verschiedene Spindeln. Es gibt Spindeln mit hohem Drehmoment, die sich für das Schneiden von Eisen und harten Materialien eignen, und Hochgeschwindigkeitsspindeln, die maximale Materialabtragsraten und beste Oberflächengüten bieten. Die Anpassung der Spindel an den Bedarf ist entscheidend für die Maximierung der Effizienz.

Werkzeugbruchsensoren. Um die Qualitätskontrolle aufrechtzuerhalten und unbemerkte Produktionsfehler zu vermeiden, berühren Sensoren das Werkzeug, um die Länge zu messen und zu überprüfen. Zu kurz? Das Werkzeug ist wahrscheinlich kaputt. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Werkzeugfehler zu erkennen, gehören diese Sensoren möglicherweise zum Standard in horizontalen CNC-Bearbeitungszentren.

Hochdruckkühlmittel. Hochdruckkühlmittel werden in Maschinen zum Betrieb bestimmter Werkzeuge eingesetzt und sorgen für einen gleichmäßigen Schnitt, indem Späne oder Abfall von einem Teil entfernt werden.

Portale und Roboter. Um die Bearbeitung von Teilen weiter zu automatisieren, kann einer CNC-Maschine zusätzliche Ausrüstung hinzugefügt werden. Portale und Roboter können angeschlossen werden, um Teile anzuheben, zu laden, zu entladen und weiterzuverarbeiten, einschließlich der Bewegung von Teilen von CNC-Vorrichtungen zu und von Staulagern oder Förderbändern.

Sondieren. Taster werden beim Einrichten und auch während der Teileproduktion zur Prüfung des Teils eingesetzt und helfen auch dabei, das Schneidprogramm mit der Tastermessung abzugleichen. Wenn sich Bearbeitungstoleranzen beispielsweise nur schwer mit einer Werkstückhalterung kontrollieren lassen, kann ein Gussmerkmal durch Antasten präzise gefunden werden.

5. Versorgungsbasis

Vermächtnis und Entwicklung. CNC-Maschinen sind für ihre Zuverlässigkeit bekannt und laufen zwei Jahrzehnte oder länger ohne größere Probleme. Die aktuelle Technologie treibt die Innovation voran, wobei Zulieferer regelmäßig neue Maschinenfunktionen einführen und mehr Maschinenüberwachung und Ferndiagnose hinzufügen.

Marktwettbewerb. In einem hart umkämpften Markt drängen sich die Hersteller von CNC-Maschinen gegenseitig dazu, sich weiter zu verbessern und Funktionen hinzuzufügen und gleichzeitig die Kosten niedrig zu halten.

Fertigungspartnerschaften. CNC-Bearbeitungsbetriebe entwickeln in der Regel starke Partnerschaften mit Lieferanten, die die Kernbedürfnisse und Geschäftsmodelle der Betriebe kennenlernen. Wenn Automatisierungs- oder Maschinenanpassungsanforderungen entstehen, sind Lieferanten oft bereit, Lösungen anzubieten, die den Betrieben helfen, zu wachsen, um die Bedürfnisse der Kunden besser bedienen zu können.

Um Ihre Effizienz weiter zu maximieren – und die CNC-Bearbeitung optimal zu nutzen – wenden Sie sich an einen Branchenführer:Stecker Machine. Kontaktieren Sie Stecker noch heute mit einer Angebotsanfrage (RFQ) oder Ihren individuellen Produktionsfragen.

Über den Autor

Matt leitet das Personal- und Marketingteam von SMC. Er hat für Stecker Machine an Projekten in den Bereichen CNC-Fertigung, Robotik, Inbound-Marketing und Führung gearbeitet. Er genießt es, seinen technischen Hintergrund auf jede geschäftliche Herausforderung anzuwenden.