Vier Schlüsseltypen von CNC-Maschinen für optimale Fertigung entdecken

Der mittlere Name unserer Firma ist „Fab“ – kurz für Fabricating (Fertigung) – und vieles, was wir verkaufen, sind Fertigungsmaschinen wie Abkantpressen, Scheren, Laser, Wasserstrahlen, Plasmaschneider etc. Wir sind gut im Fab-Bereich, aber auch sehr gut im An- und Verkauf gebrauchter CNC-Maschinen, und einige von uns bei Southern Fab haben ihre gesamte Berufslaufbahn mit CNC-Maschinen verbracht.

Die CNC-Seite von Southern Fab Sales deckt ein breites Spektrum an CNC-Kategorien (Computer Numerical Control) ab, wie Drehen und Fräsen, die allgemein als „Späne machende“ Werkzeugmaschinen klassifiziert werden, da sie beim Metallschneiden Späne erzeugen. Vier CNC-Maschinentypen, die dieser Beschreibung entsprechen, sind:

1) Drehen (Turning)

Generell sind Drehmaschinen horizontal aufgebaut und beginnen mit einer einfachen 2-Achsen-Steuerung des Werkzeugs. Das Schneidwerkzeug kann ein manuell montierter Einzelwerkzeughalter oder eine Reihe von Werkzeugen in einem Revolver (Indexing Turret) sein. Dies ist als Festspindelprinzip (Fixed Headstock) bekannt, bei dem das Werkstück in einem Futter oder einer Spannzange eingespannt wird und sich die Werkzeuge um das Teil bewegen.

Ein sehr hoher Prozentsatz der in den USA verkauften Drehmaschinen hat die einfache 2-Achsen-Konfiguration. Vertikales Drehen kommt bei großen Durchmessern ins Spiel, die im Vergleich zum Durchmesser normalerweise kurz sind – dazu mehr in einem anderen Blog.

Fräsfähigkeit kann auch durch eine „C“-Drehachse an der Werkzeugspindel und angetriebene Werkzeuge im Revolver genutzt werden, wodurch diverse Fräsmerkmale am Werkstück möglich sind. Eine weitere Erweiterung des „Mill-Turn“-Drehzentrums wäre die Hinzufügung einer „Y“-Achse, die es dem angetriebenen Werkzeug ermöglicht, sich über und unter der Spindelmittellinie zu bewegen.

Aus dem gezeigten Konzept kann eine zweite Spindel hinzugefügt werden, die der Hauptspindel gegenüberliegt. Die zweite Spindel, oft als Gegenspindel (Sub Spindle) bezeichnet, kann ein Teil von der Hauptspindel übernehmen, sobald es abgetrennt ist, und dann weitere Bearbeitungen an der Rückseite des Teils durchführen. Hier kann ein zweiter Revolver hinzukommen, der mehr Werkzeugkapazität bietet und ein Werkzeug an jeder Spindel im Schnitt ermöglicht – was die Zykluszeit reduziert. Drei und sogar vier Revolver können für Futterteile oder Stangenmaschinen hinzugefügt werden.

CNC-Drehmaschinen von 2 bis 12 Achsen und mehr können an die Anwendung des Endnutzers angepasst werden.

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2) Schweizer Drehen (Swiss Turning)

Das „Schiebespindel“-Prinzip (Sliding Headstock) wird strikt für Stangenmaterial angewendet, und normalerweise ist das Stangenmaterial präzisionsgeschliffen, um einen engen Sitz in der Führungsbüchse (Guide Bushing) zu gewährleisten, durch die die Stange läuft, während das Schneidwerkzeug nahe an der Führungsbüchsen-Fläche positioniert ist.

Jenseits von Revolverdrehmaschinen gibt es Gang-Drehmaschinen (Gang Style) hauptsächlich für einfaches 2-Achsen-Drehen und Schweizer Drehmaschinen (Swiss Style) für mehrachsige komplexe Teile, die ausschließlich aus Stangenmaterial gefertigt werden. Schweizer Maschinen haben die einzigartige Fähigkeit, lange, schlanke Teile ohne Durchbiegungsprobleme zu drehen – im Gegensatz zum „Festspindel-Drehmaschine“.

3) Vertikales CNC-Fräsen

Die meisten CNC-Fräsbearbeitungen erfolgen in der vertikalen Ebene – von sehr einfachen 2- oder 3-Achsen Bridgeport-Kniemaschinen bis hin zu typischen VMCs (Vertical Machining Centers) mit X-, Y- und Z-Achsen-Bewegung.

VMCs sind mit einem Werkzeugmagazin und einem automatischen Werkzeugwechselsystem ausgestattet, das das fertig bearbeitete Werkzeug entfernt und durch ein anderes aus dem Magazin ersetzt.

Die meisten VMCs nutzen Kegelwerkzeuge wie BT oder CAT, können aber auch modernere Werkzeuge wie HSK (ein europäischer Standard) verwenden. Da das Werkzeug in der Spindel eingespannt ist, können höhere Drehzahlen (10.000 U/min +) erfordern, dass das Werkzeug gewuchtet wird.

Bearbeitungszentrum-Werkzeuge sind für vertikale und horizontale Maschinen üblich.

Rundtische können für zusätzliche Fähigkeiten hinzugefügt werden, zusammen mit zusätzlichen Achsen in der CNC-Steuerung. Normalerweise wird eine 4. oder 5. Achse hinzugefügt – oft beide. Die Drehung kann für die Seite oder das Ende eines Teils bereitgestellt werden. Darüber hinaus kann ein schwenkbarer Rundtisch (Rotary Tilt) wie unten gezeigt realisiert werden.

4) Horizontales CNC-Fräsen

Wie beim vertikalen Fräsen rotiert das Werkzeug und das Werkstück ist stationär, aber die Spindel ist nun um 90 Grad gedreht. Das Teil wird auf dem Tisch montiert, der mindestens X- und Y-Achsen hat, um das Teil um das Werkzeug zu bewegen.

Eine Drehachse auf der X-, Z-Achse (4. Achse) ist bei horizontalen Bearbeitungszentren sehr üblich. Horizontale eignen sich auch für die Anpassung von Paletten und Mehrfachpalettsystemen wie unten gezeigt. Automatisierung ist ein entscheidender Vorteil für horizontale Bearbeitungszentren, da Paletten außerhalb des Bearbeitungsbereichs be- und entladen werden können, während die Spindel läuft – was die Effizienz des horizontalen Fräsens gegenüber dem vertikalen erhöht.