Was ist subtraktive Bearbeitung?

Tauchen Sie zu tief in die Welt der Werkzeugmaschinen und modernen Bearbeitungstechniken ein, und Sie werden wahrscheinlich auf eine Diskussion über subtraktive und additive Bearbeitungsmethoden stoßen. Was sind diese Techniken, wie funktionieren sie und wie werden sie verwendet?

Wir werden beide Ideen in diesem Blog untersuchen und uns dann etwas mehr auf die subtraktive Bearbeitung konzentrieren.

Moderne Bearbeitungsmethoden

Bearbeitung bezieht sich auf die mechanischen Prozesse, die zum Erstellen und Fertigstellen von Teilen verwendet werden. Die meisten Bearbeitungen werden mit verschiedenen Werkzeugmaschinen durchgeführt – dazu gehören Drehmaschinen, Fräsen, Oberfräsen und ähnliche Maschinen.

Additive und subtraktive Bearbeitung sind zwei unterschiedliche Wege, um dasselbe Ziel zu erreichen. Die additive Bearbeitung kombiniert, wie der Name schon sagt, Material, um ein Teil zu erstellen. Ein grobes Beispiel für diesen Prozess könnte die Töpferei sein, bei der ein Rad (die Werkzeugmaschine) verwendet wird, um ein Material (den Ton) zu kombinieren und zu einem fertigen Produkt zu formen.

Die additive Bearbeitung war jedoch immer durch die Art des Materials begrenzt. Ton eignet sich gut für additive Prozesse, aber Holz ist unmöglich. Verschiedene Metalle können geformt werden, aber nur im heißen Zustand, und Gieß- und Formverfahren unterscheiden sich von der additiven Bearbeitung.

Für einen Großteil der Menschheitsgeschichte bedeutete dies, dass Teile für verschiedene Maschinen mithilfe der subtraktiven Bearbeitung hergestellt werden mussten.

Subtraktive Bearbeitung – der Standardansatz

Nehmen wir ein Beispiel. Angenommen, Sie haben eine flache Metallscheibe und müssen ein Zahnrad oder Zahnrad herstellen. Sie könnten versuchen, die Zähne des Zahnrads am Rand der Scheibe zu befestigen, aber das könnte eine Herausforderung darstellen. Sie müssten die Zähne erhitzen und auf die Scheibe schweißen, und selbst dann wäre das Finish nicht besonders glatt. Um die Ausrüstung fertigzustellen und sicherzustellen, dass sie richtig funktioniert, müssten Sie noch einmal durchgehen und überschüssiges Material entfernen.

Um Zeit zu sparen, könnten Sie natürlich auch einfach ein Zahnrad erstellen, indem Sie von vornherein Material von der Scheibe entfernen. Durch Ausschneiden oder Ausschleifen von überschüssigem Material können Sie das erhabene Zahnmuster für das Zahnrad erzeugen. Und während Sie dies tun, können Sie Finishing-Prozesse verwenden, um ein glattes, gleichmäßiges Finish zu gewährleisten.

Durch das Abtragen von Material entsteht ein fertiges Teil – das ist die subtraktive Bearbeitung. In der Vergangenheit wurden bei Holz und Metall subtraktive Verfahren verwendet. Denken Sie an einen Holzarbeiter, der ein Stück Eiche auf einer Drehbank dreht, um ein schönes Stuhlbein zu schaffen, oder an Metallmühlen aus der Ära der Industriellen Revolution, die Eisenstützen für neue Fabriken schleifen.

Die subtraktive Bearbeitung wird normalerweise auf zwei Arten verwendet:um ein fertiges Teil aus einem größeren, unbearbeiteten Teil zu erstellen oder um ein bereits bearbeitetes Teil in einen polierteren Zustand zu bringen.

Das Schnitzen eines Beins aus einem Holzblock ist ein großartiges Beispiel für die erste Methode. Das Austauschen des Schneidwerkzeugs auf der Drehbank gegen ein feineres, glatteres wäre ein großartiges Beispiel für das zweite. Beide Instanzen entfernen Material, nur in unterschiedlichen Mengen und für leicht unterschiedliche Zwecke.

Subtraktive Bearbeitung in der modernen Fertigung

Die heutigen subtraktiven Werkzeugmaschinen haben wenig Ähnlichkeit mit ihren frühen Vorgängern. Moderne Dreh- und Fräsmaschinen sind äußerst präzise, ​​leistungsstark, drehzahlvariabel und häufig CNC-ausgerüstet. Mit der CNC-Technologie (Computer Numerical Control) können Bediener Computer verwenden, um Schneidvorgänge mit unglaublich engen Toleranzen zu planen, zu programmieren und auszuführen.

Viele Drehmaschinen und Fräser können sich auf drei oder sogar vier Achsen bewegen, sodass Teile so oft wie nötig geschnitten, gedreht, erneut geschnitten, gewendet und noch einmal geschnitten werden können. Was früher mehrere Maschinen oder mehrere Operationen auf derselben Maschine erforderte, kann jetzt auf einer einzigen Werkzeugmaschine programmiert und geschnitten werden.

Die moderne Technologie hat dem Arsenal eines Maschinisten eine Reihe neuer subtraktiver Werkzeugmaschinen hinzugefügt. Elektronenentladungsmaschinen (EDMs) verwenden elektrischen Strom, um Eisenmaterialien langsam zu schneiden. Bei Nichteisen- oder beschichteten Teilen verwenden Wasserstrahlschneider konzentrierte Strahlen zum Durchschneiden. Laserschneider bearbeiten eine Vielzahl von Materialien und schneiden Teile nach Bedarf.

Die Zukunft subtraktiver und additiver Verfahren

Während subtraktive Werkzeugmaschinen in den meisten Fertigungsbereichen immer noch einen Ehrenplatz einnehmen, gibt es einen wachsenden Drang, auch moderne additive Prozesse zu integrieren. Moderne Werkzeuge wie 3D-Drucker ermöglichen die Verwendung additiver Verfahren mit Holz- und Metalllegierungen und verleihen der modernen Zerspanung eine neue Dimension. Subtraktive Werkzeugmaschinen können dann in einer Endbearbeitungsrolle verwendet werden, um überschüssiges Material zu entfernen oder Geometrien zu schneiden, die derzeit mit additiven Methoden nicht möglich sind.

In Zukunft werden Maschinisten in der Lage sein, die beiden Prozesse zusammen zu verwenden. Es könnte sogar möglich sein, ein Computerprogramm zu erstellen, das einen Prozess auf einem 3D-Drucker startet und ihn dann in einer Dreh- oder Fräsmaschine fertigstellt, wodurch beide Ansätze nahtlos kombiniert werden. In der Zwischenzeit können Maschinisten mit neuen additiven Verfahren experimentieren, während sie sich weiterhin auf Drehmaschinen, Fräser und subtraktive Bearbeitung verlassen.