CNC-Fräsmaschinen erklärt:Vorteile für Kunden und Maschinenbauer

Ziel des modernen CNC-Fräsens ist es, Materialien wie Metallgussteile in fertige, verwendbare Teile umzuwandeln. Dieses Ziel ist nur durch den Einsatz unglaublich präziser CNC-Fräsmaschinen erreichbar.

Computersoftware ist das Gehirn einer CNC-Fräsmaschine (Computer Numerical Control), die die Maschine steuert und die Produktion automatisiert, um den Durchsatz bei gleichbleibender Qualität zu steigern. Es ist diese Wiederholgenauigkeit, die die CNC-Bearbeitung so effizient und sowohl für Kunden als auch für die Maschinisten selbst so wertvoll macht (siehe „Die Perspektive des Maschinisten“ in diesem Artikel).

Die Endergebnisse? Kundenspezifisch gefertigte Teile, die in großen Mengen exakte Spezifikationen erfüllen und gleichzeitig extrem enge Toleranzen erreichen. Hochqualifizierte Maschinenbediener wissen, dass CNC-Fräsmaschinen nicht nur für ihre Arbeit, sondern auch für die Fertigungsindustrie und deren Auswirkungen auf die Weltwirtschaft wichtig sind.

Der Reiz eines CNC-Maschinenbauers besteht darin, ein Gussteil in ein verwendbares und vertrauenswürdiges Teil umzuwandeln, oft innerhalb eines größeren Produkts. Diese Teile erfordern oft enge Toleranzen, die unfertige Gussteile vor der Bearbeitung durch eine CNC-Fräsmaschine nicht haben.

• Flache Oberflächen — CNC-Planfräsen erzeugt flache Oberflächen auf einem Werkstück. Durch das Planfräsen entsteht eine fertige Dichtfläche, die so flach ist, dass potenzielle Leckageprobleme nahezu ausgeschlossen sind.
• Gebohrte Löcher – Durch Bohren entsteht ein Loch, durch Gewindeschneiden werden Gewinde hinzugefügt. Durchgangs- und Gewindelöcher sind die gebräuchlichste Art, Teile zusammenzubauen. Beim Bohren kommt es sowohl auf den Durchmesser als auch auf die Tiefe des Lochs an.
• Langweilige Löcher — Durch die Vergrößerung eines vorhandenen Lochs mithilfe eines Bohrers und einer steifen Bohrstange mit einem Einschneidewerkzeug entsteht ein präziser innerer Hohlraum innerhalb eines Werkstücks. Durch das Bohren können Teile ordnungsgemäß und dicht zusammengebaut werden (wodurch sehr enge Durchmessertoleranzen erreicht werden) oder Ventile können den Luft-, Öl- oder Gasstrom konsistent steuern.

Wenn es um „enge Toleranzen“ geht, wie eng sind wir dann? Eine CNC-Maschine kann bis zu einer Genauigkeit von 0,001 Zoll (einstelliger Mikrometerbereich) oder etwa einem Viertel der Breite eines menschlichen Haares schneiden. Und das mit einer unglaublichen Geschwindigkeit.

Die Perspektive des Maschinisten – Die Umwandlung eines Gussteils in ein fertiges Teil mit engen Toleranzen zu sehen, ist eine lohnende und wiederkehrende Leistung. Vielleicht ist das der Grund, warum CNC-Fräsmaschinen die Bediener so fesseln.

Wie funktioniert eine CNC-Fräsmaschine?

Eine detaillierte Beschreibung jeder CNC-Fräsmaschine würde eine ganze Reihe von Blogbeiträgen erfordern! Hier ist das Wichtigste, was Sie wissen müssen:Der Bewegungsbereich ist ein Schlüsselaspekt beim CNC-Fräsen und bestimmt, was mit den Werkzeugen der Mühle erreicht werden kann. Bei CNC-Fräsmaschinen umfasst dies 2-, 3-, 4- und vollständige 5-Achsen-Optionen.

• 2-Achsen-Maschine — Wird für den manuellen Vorrichtungsbau verwendet; Die Bewegung erfolgt nur auf der x- und y-Achse. nicht viel Wiederholbarkeit
• 3-Achsen-Maschine — Wird häufig beim Vertikalfräsen verwendet; Bewegung auf der X-, Y- und Z-Achse
• 4-Achsen-Maschine — Am weitesten verbreitete CNC-Fräse; Bewegung auf der X-, Y- und Z-Achse mit einer zusätzlichen B-Achse, um eine Drehung des Tisches zu ermöglichen und so den Zugriff rund um das Werkstück zu ermöglichen; normalerweise auf horizontale Maschinen beschränkt, fortgeschrittene Werkstätten verwenden jedoch auch 4-Achsen-Vertikalmaschinen (normale Vertikalmaschinen sind 3 Achsen)
• 5-Achsen-Maschine — Bewegung auf der x-, y-, z- und b-Achse und zusätzlicher a-Achse; das sind Spezialfräsmaschinen; nicht ideal für Teile in der Großserienfertigung

Vertikale vs. horizontale Maschinen

Bei CNC-Fräsmaschinen gibt es zwei Hauptspindelausrichtungen. Bei vertikalen CNC-Maschinen ist die Spindelachse, die Z-Achse genannt wird, vertikal ausgerichtet. In einer C-Säulen-Konfiguration bewegt sich die Spindel in diese Richtung und der Tisch, der das Werkstück hält, bewegt sich sowohl in x- als auch in y-horizontaler Richtung. Vertikalmaschinen eignen sich perfekt für großvolumige, schnelle Projekte, die von einer Seite gefräst werden, wie z. B. Abdeckungen und Halterungen.

Bei horizontalen CNC-Maschinen verläuft die Z-Achse der Spindel horizontal und typischerweise parallel zur Länge der Maschine. Die Spindel verfährt vertikal auf der y-Achse und horizontal auf der x-Achse. Die Palette und die Vorrichtungen halten das Werkstück und bewegen sich in der Z-Achse, während die B-Achse rotiert. Die horizontale Bearbeitung bietet mehrere Vorteile:Zugriff auf die Bearbeitung von vier Seiten, Durchführung mehrerer Vorgänge auf derselben Vorrichtung, Fräsen komplizierterer Teile und bessere Spanabfuhr.

Die Perspektive des Maschinisten – Es ist spannend, mit einer internen Konstruktionsabteilung zusammenzuarbeiten, die die Maschinen und die Bediener kennt und so einen effizienten Arbeitsablauf schafft.

Kann CNC-Fräsen mit anderen Operationen kombiniert werden?

Dank Computerautomatisierung und der Vorstellungskraft der Ingenieure sind CNC-Fräsmaschinen in der Lage, nahezu alles zu fräsen, was man sich vorstellen kann. Diese unglaublichen Maschinen ermöglichen auch das Hinzufügen zusätzlicher Arbeitsgänge zum Fräsprozess und bieten so eine erhöhte Funktionalität.

Beispielsweise könnte eine Drehmaschine zunächst einen Großteil des Materials eines Teils entfernen (was schneller ist als das Profilfräsen) und so alle erforderlichen Runddrehungen erzeugen. Anschließend kann das Teil gefräst, Löcher gebohrt, Gewindebohrer hinzugefügt usw. werden. Ein einziger Bediener, der beide Fräsmaschinen in einer Zelle oder einem Arbeitszentrum steuert, kann ein komplettes Teil erstellen. Der Verzicht auf mehrere Arbeitszentren und Bediener erhöht die Effizienz.

Die Perspektive des Maschinisten – Die Fähigkeit, mehrere Aufgaben hintereinander zu erledigen, gibt einem CNC-Maschinenbediener nicht nur ein Erfolgserlebnis, sondern festigt auch eine zuverlässige und geschätzte Position in der Werkstatt.

Was sind die Fähigkeiten der CNC-Fräsmaschine von Stecker?

Keine zwei Maschinenwerkstätten sind gleich, jede findet einzigartige Marktnischen und entwickelt ihre eigenen Fertigungsstärken.

Stecker Machine ist ein Beispiel für eine moderne High-End-Werkstatt, die viele CNC-Fräsprojekte abwickeln kann. Obwohl die Ausrüstung regelmäßig aktualisiert wird, um der Kundennachfrage gerecht zu werden, umfassten die CNC-Fräsmaschinen von Stecker zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels 61 Horizontalfräsmaschinen und 14 Vertikalfräsmaschinen.

Abhängig von den Produktionsanforderungen können 95 Prozent oder mehr davon während einer typischen ersten Schicht in Betrieb sein, während die anderen für die Einrichtung verfügbar bleiben. Mehr als viermal so viele horizontale CNC-Fräsmaschinen wie vertikale zu haben, sagt etwas über Steckers Fokus auf komplexe Teile, die enge Toleranzen erfordern.

Neben Standard-Fräswerkzeugen setzt Stecker bei Bedarf auch Spezialwerkzeuge ein. Beispielsweise wurde ein Werkzeug individuell geschliffen, um alle drei Durchmesser darauf zu haben, was normalerweise mit drei separaten Bohrern erfolgen würde.

Ein weiteres ungewöhnliches Werkzeug ist ein Wendekopf auf CNC-Fräsmaschinen. Anstatt dass der Bohrer direkt aus der Spindel herauskommt, ermöglicht das Werkzeug eine 90-Grad-Drehung der Spindel, um Löcher in die Seiten von Teilen zu bohren, ohne dass zusätzliche Arbeitsgänge durchgeführt werden müssen.

Die Perspektive des Maschinisten – Aus beruflicher Sicht wissen Bediener, dass ihre Fähigkeiten immer zunehmen und immer gefragt sein werden. Die CNC-Bearbeitung ist eine grundsolide Branche mit endlosen Möglichkeiten.

Wir hoffen, dass Ihr Wissen über CNC-Fräsmaschinen etwas tiefer geht und Sie es auch aus der Sicht eines Zerspaners betrachten. Stecker nimmt sich die Zeit, die CNC-Bearbeitung zu einem Beruf und nicht nur zu einem Job zu machen. Die Vorteile sind zahlreich und die stabile Beschäftigung wird von Tausenden von CNC-Maschinenbauern im ganzen Land geschätzt.

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Über den Autor

Rob ist SMCs Produktionsleiter für Werk 1. Er bietet Vorgesetzten und Bedienern Führung und tägliche Anleitung, um den Kundenanforderungen gerecht zu werden und unseren Einsatz von Maschinen, Menschen und Rohstoffen zu optimieren. Rob begann seine SMC-Karriere als Maschinist und arbeitete sich zum Einrichter, Leadman, Supervisor und jetzt zum Produktionsplaner hoch. Sein größter Erfolg? Arbeiten, seinen Abschluss machen und eine Familie gründen ... alles gleichzeitig (das Leben war hektisch).