CNC-Bearbeitung: Wichtige Vorteile gegenüber traditionellen Methoden

Fairlawn Tools hochmoderne Crippa CNC-Rohrbiegemaschine

Die Fertigungsindustrie verlässt sich stark auf Computerized Numerical Control (CNC)-Bearbeitung – einschließlich Operationen, die früher ingenieurbediente Geräte wie Fräsen, Formmaschinen, Vertikalfräsen und Drehbänke nutzten. Die vielen CNC-Maschinenvorteile bedeuten, dass bedienerabhängige Geräte in einigen Fällen vollständig ersetzt wurden. Hersteller vieler Branchen wählen CNC-Bearbeitungsvorteile für ihre Fertigungsanwendungen. Sie bietet effiziente, schnelle und präzise Produktionskapazität – ideal für große Stückzahlen von Teilen, die normalerweise mit Fräsen, Schleifen, Drehbänken, Vertikalfräsen oder Formmaschinen hergestellt werden.

Die computergesteuerte Numerik bietet einige finanzielle und produktionsbezogene Vorteile gegenüber dem konventionellen Verfahren. Beim manuellen Drehen ist beispielsweise ein qualifizierter Techniker für jede Maschine nötig, während bei CNC-Bearbeitung eine qualifizierte Person mehrere Maschinen bedienen kann.

CNC-Bearbeitung produziert eine breite Palette von Metall- und Kunststoffelementen, die Teil von Unternehmen und der allgemeinen Umwelt werden. Viele Branchen benötigen präzise, konsistente, komplexe Schnitte. Einige davon sind:

• Luft- und Raumfahrt
• Landwirtschaft
• Automobil
• Bauwesen
• Zahnmedizin
• Elektronik
• Feuerwaffen
• Gastgewerbe
• Fertigung, alle Arten
• Metallbearbeitung
• Militär
• Produktion
• Verlagswesen
• Transport

Die ersten CNC-Maschinen wurden in den 1940ern von US-Luftwaffenmechanikern entwickelt. Frühe Maschinen nutzten Lochkartentechnologie als Treiber, was sich zu heutiger digitaler Software entwickelte. CNC-Bearbeitung wurde schnell populär durch ihre Fähigkeit, ultra-präzise Ergebnisse in großen Mengen über viele Anwendungen zu liefern. Der Computerisierungsaspekt liefert detaillierte, konsistente Ergebnisse.

Fairlawn Tool ist Ihr erfahrener lokaler Anbieter für CNC-Bearbeitung. Lesen Sie weiter für Antworten auf viele häufige Fragen zu diesem Prozess:

1. Was sind CNC-Maschinen?

Computerized Numerical Control-Bearbeitung ist ein Prozess, den Hersteller hauptsächlich zur Produktion von bearbeiteten Teilen, Produkten und Artikeln nutzen. CNC-Maschinen führen den Prozess aus.

Eine CNC-Maschine nutzt Computer Numerical Control über Werkzeugmaschinen wie Drehbänke, Fräsen, Schleifmaschinen oder Bohrmaschinen. Computer Numerical Control unterscheidet sich von typischen PCs in der Art der Software, die die Maschine steuert – speziell angepasst und mit G-Code programmiert, einer spezifischen CNC-Maschinensprache, die präzise Steuerung von Geschwindigkeit, Position, Koordination und Vorschubrate ermöglicht.

Spezialisierte Software steuert die computergestützte Bearbeitung. Die Software enthält angepassten G-Code, die Sprache, die präzise Steuerung von Koordination, Vorschubrate, Position und Geschwindigkeit ermöglicht. Der G-Code-infundierte Software sitzt in einem Computer, der wie ein anspruchsvoller Desktop aussieht.

Ein Programmierer an der Computer-Konsole kann Maschinenarbeit befehlen, die dem Äquivalent mehrerer Bediener an Drehbänken, Schleifmaschinen, Fräsen, Bohrmaschinen und Formmaschinen entspricht. Die computergestützte, automatisierte Bearbeitungsmethode erreicht Reichweiten, Halte und andere Aktionen, die menschliche Bediener und konventionelle Maschinen typischerweise nicht effizient ausführen.

Die Fertigung findet CNC-Bearbeitung besonders nützlich, da die Branche große Mengen an Metall- und Kunststoffteilen benötigt, oft in komplexen Formen. Verschiedene CNC-Maschinen bieten den Vorteil mehrerer Achsen, die sich auf schwierige Winkel einstellen und schwer zerspanbare Materialien managen können.

Basismaschinen haben ein Schneidwerkzeug entlang X- und Y-Achsen, die unabhängig, aber gleichzeitig arbeiten. Fortgeschrittene Maschinen können bis zu fünf Achsen haben, die ähnlich funktionieren und die Kapazität haben, das Teil zu drehen und zu wenden. Beispielsweise bewegt sich die Z-Achse auf und ab.

CNC-Maschinen können Jobs automatisieren, die mehrere Schnitte erfordern. Ein Fräser oder Spindel dreht das Schneidwerkzeug, das meist einem Bohrer ähnelt. Ein echter Bohrer schneidet nur an der Spitze, während fast der gesamte Fräser das Material schneidet.

Die Programmierung in CNC-Maschinen umfasst alle exakten, hochgeschwindigen Bewegungen, die zur Herstellung des Objekts nötig sind, und ermöglicht detaillierte Anpassung. CNC-Bearbeitung wird zunehmend populär als Methode zur Fertigung von Metall- und Kunststoffteilen, da sie dem Hersteller ermöglicht, komplexe Formen zu produzieren, die manuell fast unmöglich wären. Viele Branchen, besonders Hersteller, schauen auf CNC-Bearbeitungsvorteile für Produktionslösungen mit Metall, Kunststoff und verschiedenen Bearbeitungsprozessen.

2. Ist CNC-Bearbeitung besser als konventionell?

CNC-Bearbeitung und konventionelle Bearbeitung zielen auf dasselbe Endergebnis ab, und beide beginnen mit einem rohen Metall- oder Kunststoffblock, der in ein Teil geformt wird. Der grundlegendste Unterschied ist die Automatisierung von CNC versus die manuelle Natur der konventionellen Bearbeitung. Geschwindigkeit, Produktionsrate und Genauigkeit sind einige der Hauptvorteile von CNC gegenüber konventioneller Bearbeitung.

Bei CNC programmiert ein qualifizierter Mitarbeiter Software zum Schneiden des Teils. Bei konventioneller Bearbeitung führt ein qualifizierter Mitarbeiter alle Schritte zum Einrichten und Bedienen der Maschine aus. In der manuellen Situation muss ein hochqualifizierter Bediener auch die Gänge einstellen, während CNC-Bearbeitung keine Gänge nutzt.

Konventionelle Bearbeitung kostet typischerweise weniger und wird für Kleinmengenprojekte genutzt. CNC-Bearbeitung wird normalerweise für große Stückzahlen eingesetzt und ist für kleinere nicht so kosteneffektiv.

Stellen Sie sich ein hypothetisches Teil vor: Eine Komponente benötigt konkave und konvexe Bögen, Zoll- und Metrische Gewinde und zwei Kegel mit unterschiedlichen Graden. Eine automatisierte CNC-Maschine würde drei Werkzeuge nutzen, während die konventionelle Maschine fünf Werkzeuge und zweifellos mehr Zeit bräuchte.

Sie finden konventionelle und CNC-Technologien für die meisten Bearbeitungsjobs. Einige dieser Technologien umfassen:

• Bohrer: Ein Bit dreht sich, um Kontakt mit dem Material herzustellen.
• Drehbänke: Der Materialblock bewegt sich gegen den Bohrer, meist in lateraler Bewegung.
• Fräsmaschinen: Rotierende Schneidwerkzeuge entfernen Material von einem Rohling.

Neuartige CNC-Bearbeitungstechnologien umfassen weniger gängige Typen:

• Elektrisch/Chemisch: Der Materialblock wird mit einem spezifischen Bearbeitungsstil geschnitten – Elektronenstrahl, elektrochemisch, Funkenerosion, photochemisch und ultraschall.
• Andere: Weniger gängige CNC-Bearbeitungsmethoden nutzen Schneidmedien wie Laser, Oxy-Fuel, Plasma und Wasserstrahlen.

Eines der ersten Dinge bei CNC-Bearbeitung ist der Einsatz von Computer-Aided Design (CAD)-Software zur Erstellung eines zwei- oder dreidimensionalen Modells der finalen Komponente. Das Prototypbild wird dann in die Software eingespeist, die über den Computer die Bearbeitungswerkzeuge anweist, identische Artikel zum Modell zu produzieren.

Sobald der Computer ein neues Bild für CNC-Bearbeitung geladen hat, kann er dieses Modell immer wieder abrufen, um mehr davon zu produzieren – ein weiterer CNC-Maschinenvorteil. Die Technologie ist auf Bearbeitungsgenauigkeit innerhalb von 0,0001 ausgelegt.

Konventionelle und unkonventionelle CNC-Bearbeitungsmethoden werden für eine Vielzahl von Jobs mit verschiedenen Materialien eingesetzt:

• Aluminium
• Messing
• Kupfer
• Schaumstoff
• Glasfaser
• Kunststoff
• Polypropylen
• Stahl
• Titan
• Holz

Ein typisches Projekt zu beschreiben ist schwer, da jedes Unternehmen unterschiedliche Bedürfnisse hat, aber dies sind 20 häufige Schneidaufgaben, die durch CNC-Bearbeitung erledigt werden:

• Bohren
• Konturieren
• Schneiden
• Bohren
• Gravieren
• Planen
• Schleifen
• Nuten
• Rändeln
• Drehen
• Fräsen
• Stanzen
• Scheren
• Formen
• Stempeln
• Gewindeschneiden
• Texturieren
• Gewinde
• Drehen
• Schweißen

Selbst in dieser kurzen Liste sehen Sie, wie viele Vorteile CNC-Maschinen bieten. Die einzige offensichtliche Situation, in der eine CNC-Maschine nicht richtig sein könnte, ist ein kleiner Betrieb, der einfache Metallformen benötigt. In diesem Fall würde die CNC-Maschine keinen großen Kostenvorteil bieten.

3. Was sind die CNC-Maschinenvorteile?

Jeder, der für die Planung der Fertigung von Metallteilen und -komponenten verantwortlich ist, möchte wissen, welche Vorteile CNC-Bearbeitung bietet. Während Branchen und Produkte variieren, sind die CNC-Vorteile klar.

Vorteile der CNC-Bearbeitung

Präzisionskomponenten: Das digitale Template und die autonome Bearbeitung von CNC eliminieren praktisch menschlichen Fehler und erreichen Genauigkeit innerhalb von 1/1000.

Zuverlässige Ausdauer: CNC-Maschinen arbeiten rund um die Uhr täglich, an Wochenenden und Feiertagen. Sie stoppen nur für notwendige Wartung oder Reparatur.

Hohe Produktion und Skalierbarkeit: Sobald Designparameter und Spezifikationen in eine CNC-Maschine eingegeben sind, führt sie konsequent riesige Mengen aus und bietet flexible Skalierbarkeit.

Mehr Fähigkeiten: In Kombination mit fortschrittlicher Designsoftware erstellen CNC-Maschinen Ausgaben, die von manuellen Maschinen nicht repliziert werden können. Selbst die begabtesten Ingenieure können mit konventionellen Maschinen nicht das leisten, was fortschrittliche Software mit CNC-Maschinen kann. Diese Maschinen können jede Größe, Form oder Textur produzieren.

Weniger Personal: CNC-Bearbeitung erfordert weniger Personal für Produktionsaufgaben. Ein qualifizierter Bediener kann mehrere autonome CNC-Maschinen steuern, und ein Programmierer kann sie mit den nötigen Designs laden. Eine manuelle Maschine erfordert mindestens einen qualifizierten Bediener pro Maschine plus meist einen Aufseher für die Gruppe. Was Sie an Personalkosten sparen, können Sie an Kunden weitergeben – ein Wettbewerbsvorteil.

Einheitliches Produkt: Wenn Sie CNC-Maschinenvorteile gegenüber konventionellen Maschinen wählen, stimmen Ihre CNC-Ausgaben exakt überein. Selbst die talentiertesten Ingenieure an einer konventionellen Maschine produzieren leicht variierende Komponenten. Mit CNC-Maschinen ist jedes Teil eine perfekte Übereinstimmung mit den exakten Spezifikationen des Prototyps.

Geringere Kosten: Das kollektive Ergebnis aus hoher Geschwindigkeit, Effizienz, Spezialisierung, Präzision und vor allem weniger Arbeitsstunden summiert sich zu einer besseren Bilanz. Geringere Kosten können für Wettbewerbsvorteile und Reinvestitionen genutzt werden. Geld sparen oder mehr verdienen ist einer der populären Vorteile der CNC-Bearbeitung.

Weniger Kopfschmerzen: Manuelle Bearbeitung dient vielen guten Zwecken, bleibt aberForever anfällig für den menschlichen Faktor. Sie kennen wahrscheinlich die finanziellen und kulturellen Kopfschmerzen, die entstehen, wenn Personalmangel, Krankheit, Urlaub oder unterdurchschnittliche Bediener auftreten. CNC-Bearbeitung eliminiert diese besorgniserregenden Probleme nahezu.

Bessere Sicherheit: Neben beschleunigtem Produktionsprozess und konsistenten Teilen kommt eine sicherere Umgebung. Während Bediener an CNC-Maschinen beteiligt sind, arbeiten sie auf Distanz zu scharfen Werkzeugen, während Bediener konventioneller manueller Drehbänke, Bohrer, Stanzen und anderer Werkzeuge direkten Kontakt mit dem Werkzeug haben.

Designbeibehaltung: Sobald ein Design in die CNC-Bearbeitungssoftware geladen und ein perfekter Prototyp erstellt wurde, kann das Programm das Design leicht abrufen, um es erneut auszuführen und das Objekt wieder herzustellen. Die Masterdatei stellt sicher, dass unabhängig von externen Faktoren wie Bedienerwechseln der CNC-Bearbeitungsprozess jedes Mal einen perfekten Treffer produziert. Zudem entfällt die Notwendigkeit, Versionen des Designs auf Papier, USB-Stick, Diskette, anderen Computern oder anderswo zu verwalten.

Geringe Wartung: Die G-Code-basierte Software aktualisiert sich automatisch bei Bedarf, und CNC-Maschinen benötigen generell wenig Service außer dem Wechsel der Schneidwerkzeuge zum richtigen Intervall und leichter Reinigung. Keine reguläre Wartung erfordert professionellen Service – was Geld spart.

Vielseitigkeit: CNC-Bearbeitung selbst erstellt praktisch jede Komponente, die Sie sich vorstellen können. Einige Modelle beinhalten spezielle Features und Zubehör, die den Produktionsprozess weiter beschleunigen und vereinfachen – beispielsweise Touchscreens und automatische Werkzeugwechsler.

Ein Holzbearbeitungsverband befragte seine Mitglieder – Schreiner, architektonische Holzproduzenten und andere. Die Mehrheit stimmte den CNC-Vorteilen in ihrer Branche zu.

• Verbessert Bearbeitungsgenauigkeit
• Ermöglicht komplexe Aufgaben, Details
• Schafft Flexibilität in der Fertigung
• Erhöht Sicherheit
• Steigert Produktionsvolumen
• Reduziert Rüst- und Umrüstzeiten

Wenn Sie noch nicht geprüft haben, wie Ihre Metallteile gefertigt werden, könnte es sich lohnen herauszufinden, ob Sie CNC-Bearbeitung nutzen oder nicht. Es gibt viele Vorteile bei der Nutzung von CNC-Maschinen. Wenn Ihr Unternehmen einen Hersteller hat, der sie nicht nutzt, sollten Sie herausfinden warum und einen Wechsel in Betracht ziehen.

4. Was sind die CNC-Nachteile?

Nachteile von CNC

CNC-Bearbeitung wird nicht die günstigste Option sein, was Sie zunächst als Nachteil sehen mögen. Doch die Kosten sind eine Investition in langfristige Einsparungen, Effizienz, Kundenbindung und einen Ruf für Qualität und Zuverlässigkeit.

Es kostet zunächst mehr, CNC-Services in Anspruch zu nehmen. Viele Unternehmen verlassen sich auf einen vertrauenswürdigen Anbieter für ihre CNC-Bearbeitungsdienstleistungen, was für viele Unternehmen über viele Branchen hinweg gut funktioniert. Der erste Produktionslauf wird teurer sein als nachfolgende.

Ein weiterer Nachteil, den einige Zerspaner bei der CNC-Methode wahrnehmen, ist, dass sie konventionelle manuelle Fähigkeiten obsolet macht. Mit ihnen gehen die mathematischen und wissenschaftlichen Fähigkeiten verloren, die sich durch jahrelanges Training zum Bedienen von Drehbänken, Fräsen, Bohrmaschinen und mehr von Hand entwickeln.

Während CNC-Bearbeitung enorme neue Chancen für alle Arten von Unternehmen geschaffen hat, hat sie auch zu weniger konventioneller Bearbeitung und letztlich zu einiger Arbeitslosigkeit geführt. Die meisten Experten stimmen jedoch nicht zu, dass manuelle Fähigkeiten obsolet werden. Tatsächlich glauben einige, dass konventionelle Bearbeitung durch kleine und Spezialprojekte gedeihen wird.

5. Ist CNC-Bearbeitung das Richtige für mich?

CNC-Bearbeitung ist eine von zwei gängigen Methoden, einen Prototyp aus einer digitalen Datei zu erstellen, und wird oft in der Fertigung sowie anderen Branchen genutzt. Der andere Weg ist 3D-Drucktechnologie, die Fused Deposition Modeling (FDM) nutzt, um das Teil oder Produkt zu erstellen. Neben FDM könnte 3D-Druck auch Stereolithografie (SLA), Selektives Lasersintern (SLS) und Selektives Laserschmelzen (SLM) umfassen.

Sie fragen sich vielleicht, ob 3D-Druck Vorteile gegenüber CNC-Bearbeitung hat. Die Antwort hängt von mehreren Faktoren ab und führt zu einigen Fragen:

1. Welche Art von Objekt produzieren Sie?

2. Wie komplex ist das benötigte Teil?

3. Welches Material ist involviert?

4. Welche Menge wird erwartet?

5. Welcher Zeitrahmen gilt?

Generell wird 3D-Druck für Prototypen genutzt und hat relativ geringe Geschwindigkeit im Vergleich zu CNC-Bearbeitung. Deshalb ist er für große Stückzahlen nicht effizient.

FDM baut von unten auf, während CNC-Bearbeitung durch Schneiden und Bohren von einem Materialblock in seine Form arbeitet.

FDM hat keine Beschränkungen durch Achs-Winkel, aber CNC hat keine Beschränkungen bei Materialarten. CNC-Bearbeitung kann nahezu jede Form erstellen, während 3D-Druckfähigkeiten auf Materialien beschränkt sind, die in machbare Filamente adaptiert wurden.

Beide Technologien werden sich weiterentwickeln und verbessern, aber sogar 3D-Druck-Unternehmen erkennen an, dass beide koexistieren und sich als Teil des Fertigungsprozesses ergänzen werden.

CNC-Bearbeitung liefert überlegene Genauigkeit, Präzision und Geschwindigkeit für hohe Stückzahlen – was sie in den meisten Situationen zur richtigen Wahl macht. Unternehmen in wettbewerbsintensiven Branchen gewinnen Vorteile durch Effizienz, Konsistenz, Präzision und Genauigkeit.

CNC-Bearbeitung automatisiert Fertigungsprozesse, sodass Sie sich keine Sorgen um Fahrlässigkeit, Ausfälle oder Fehler machen müssen, die Ihren Betrieb verlangsamen. Sie können kontinuierlich komplexe, mehrdimensionale Metall- und Kunststoffteile aller Formen und Größen produzieren.

Sie können Bearbeitungsaufgaben schneller und sauberer mit CNC-Bearbeitung als mit jeder anderen Methode ausführen, was dem langfristigen Ergebnis zugutekommt, da Sie und Ihre Kunden sich auf die erwartete Qualität verlassen können.

CNC-Bearbeitung bedient die Mehrheit der Unternehmen mit universellen Dingen wie Befestigungselementen, Platten, Düsen, Ventilen und Platten und kann gleichzeitig Designs exklusiv für jedes Unternehmen anpassen. Die automatisierte Technik erledigt Millionen von Projektarten. Einige Beispiele:

• Zahnimplantate
• Texturierte Handläufe
• Militärverteidigung
• Automobilwellen
• Elektronikteile wie Handys
• Feuerwaffenkomponenten
• In Metall gestanzter Druck
• Gestanzte Löcher

Jedes Unternehmen hat seine eigene Liste verschiedener Projekte, die CNC-Bearbeitung wahrscheinlich zur richtigen Wahl für Einsparungen, Qualität und Effizienz machen.

Wenn Geschwindigkeit, Genauigkeit oder Präzision in Ihren gefertigten Metallteilen wichtig sind, ist eine CNC-Maschine richtig für Sie. Wenn Sie Ihre Metallfertigungsprozesse automatisieren möchten, um sich keine Sorgen um Fahrlässigkeit, Ausfälle oder Fehler zu machen, ist eine CNC-Maschine richtig. Wenn Sie komplexe Metallformen für Ihr Unternehmen benötigen, besonders dreidimensionale, ist eine CNC-Maschine richtig. Die einzige offensichtliche Situation, in der eine CNC-Maschine nicht richtig sein könnte, ist ein sehr kleiner Betrieb, der sehr einfache Metallformen benötigt, wo die CNC-Maschine keinen großen Vorteil relativ zum Kosten bietet. Für wettbewerbsintensive Branchen sind CNC-Maschinen jedoch meist die beste Wahl.

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Beitrag aktualisiert am 3.1.2018