CNC-Drehen vs. CNC-Fräsen: Den richtigen Prozess wählen

Computerized Numerical Control (CNC)-Bearbeitung ist eine traditionelle Fertigungsmethode, die Teile durch Entfernen von Material von einem massiven Block, bekannt als Werkstück oder Rohling, erstellt.

Der Begriff „CNC-Bearbeitung“ kann sich jedoch tatsächlich auf eine Reihe von Prozessen beziehen, von denen jeder unterschiedliche Werkzeuge und Maschinen verwendet, um das gewünschte Teil zu formen. CNC-Fräsen verwendet beispielsweise Rotationsschneider und senkrechte Bewegung, um Material von der Oberfläche des Werkstücks zu entfernen, während CNC-Bohren Ingenieuren ermöglicht, Bohrungen und Formen in den Rohling mit präzisen Durchmessern und Längen zu erstellen.

Viele CNC-Fertigungsprozesse beinhalten das Anwenden rotierender Schneidwerkzeuge auf ein festes Werkstück, aber CNC-Drehen ist eine Bearbeitungsmethode, die andersherum funktioniert. Durch Drehen des Rohlings anstelle des Werkzeugs ermöglicht dieser Prozess die effiziente Produktion einer Vielzahl von zylindrischen oder länglichen Teilen. Hier ist, woran Ingenieure und Produktteams denken müssen.

Wie CNC-Drehen funktioniert

Im Allgemeinen produziert CNC-Drehen Teile, indem ein Schneidwerkzeug entlang der äußeren Oberfläche eines schnell rotierenden Werkstücks bewegt wird. Dieser Prozess erzeugt einen helikalen Werkzeugpfad und resultiert in hoch achsensymmetrischen Teilen. Wenn er auf die inneren Oberflächen eines Rohlings angewendet wird, wird diese gleiche Schneidwirkung als „Bohren“ bezeichnet – zusammen bilden Drehen und Bohren die größere Teilmenge der CNC-Prozesse, bekannt als CNC-Drehen.

Während einige der kleineren Details je nach Modell und Hersteller variieren, enthalten die meisten CNC-Drehmaschinen einen ähnlichen Satz von Teilen. Die für die Produktion relevantesten sind:

• Das Spannfutter oder die Spannzange: Das Spannfutter greift das Werkstück und hält es fest an Ort und Stelle. Spannfutter können entweder harte oder weiche Backen aufweisen. Spannzangen werden typischerweise für kleinere Rohlinge verwendet.
• Die Spindel: Die Spindel ist die rotierende Achse der CNC-Drehmaschine, die Anweisungen aus der CAM-Datei bezüglich der geeigneten Drehzahl erhält.
• Die Schneidwerkzeuge: Ein Werkzeughalter trägt die verschiedenen für die Produktion erforderlichen Schneidwerkzeuge und ermöglicht der Maschine, Werkzeuge nach Bedarf zu wechseln.

Während der Produktion wird der Rohling in das Spannfutter eingespannt, die Spindel beginnt zu rotieren, und die Schneidwerkzeuge werden auf die Oberfläche des Stücks aufgebracht, um die Teilgeometrie zu formen.

Werkstücke, die im CNC-Drehen verwendet werden, sind typischerweise lang und zylindrisch, können aber je nach Teiledesign quadratisch oder sechseckig sein. Sechseckige Messingkugelhähne beginnen beispielsweise als sechseckige Stangen und werden auf beiden Seiten der Mutter abgedreht, um Gewinde zu erzeugen.

Wichtige Überlegungen für die Teilefertigung mit CNC-Drehmaschinen

Während konventionelle Drehmaschinen typischerweise nur Werkzeugbearbeitung entlang von zwei Achsen erlauben (Drehzentren haben jedoch wahrscheinlich einige Y-Achsen-Fähigkeiten), erlauben CNC-Drehmaschinen Schneidoperationen entlang von drei, vier oder fünf Achsen. Einige dieser zusätzlichen Operationen umfassen:

• Gerades oder zylindrisches Drehen: Dieser Prozess kann verwendet werden, um gleichmäßige Schnitte in den Werkstückdurchmesser zu machen und große Materialmengen zu entfernen.
• Kegeldrehen: Kegeldrehen erzeugt eine zylindrische Form mit glatten Abnahmen im Durchmesser (ähnlich einer Sanduhrform).
• Nutdrehen: Dieser Prozess verwendet ein geformtes Werkzeug, um schmale Hohlräume im Werkstück zu erzeugen.
• Rändeln: Diese Technik beinhaltet das Schneiden eines gezackten Musters aus geraden, angewinkelten oder gekreuzten Linien in das Werkstück, was dem Teil zusätzlichen Halt gibt.
• Gewindedrehen: Dies erzeugt die Gewinde an Muttern und Schrauben, die es Objekten ermöglichen, sich zu befestigen, und kann auf relativ große oder kleine Geometrien angewendet werden.
• Absticheln: Abstechen wird verwendet, um das fertige Teil vom ursprünglichen Werkstück zu trennen.

CNC-Drehen ist im Allgemeinen gut für Prototyping und Kleinserienproduktion geeignet. Bei der Bestimmung, ob CNC-Drehen die kosteneffektivste Methode zur Herstellung eines Teils ist, muss ein Faktor berücksichtigt werden: der Außendurchmesser (AD) des Stücks. Dies liegt daran, dass CNC-Drehmaschinen einen maximalen AD für die Stangenbeschickung haben, und jedes Teil mit einem AD über dem festgelegten Limit einzeln gespannt werden muss, was sowohl Produktionszeit als auch Kosten erhöhen kann.

Ein weiteres Element, das man im Auge behalten sollte, sind die CNC-Werkzeuge selbst. Viele davon sind zylindrisch geformt mit einer begrenzten Schneide, was inhärent bestimmt, wie Schnitte am Werkstück gemacht werden können. Dies bedeutet auch, dass Designelemente wie innere Ecken einen Radius haben, unabhängig davon, wie fein oder klein die Größe des Schneidwerkzeugs ist. CNC-Drehen eignet sich gut für die Erstellung von Unterschnitten (auch als Hals- oder Entlastungsnuten bekannt). Diese sind an zylindrischen Drehteilen üblich und wären auf einer CNC-Fräsmaschine sehr umständlich herzustellen. Wenn spezialisierte Schneidwerkzeuge erforderlich sind, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass diese ihre eigenen Herausforderungen mit sich bringen. Zum Beispiel erhöhen Werkzeuge mit längeren Schäften – die nützlich sind, um tiefere Teile von Werkzeughöhlen zu erreichen – das Risiko von Vibrationen, ungenauen Schnitten und schlechter Oberflächenqualität.

Wann CNC-Fräsen statt CNC-Drehen in Betracht ziehen

Während CNC-Drehen unvergleichliche Effizienz für die Produktion von Teilen mit Rotationsprofilen bietet – wie Bolzen, Kugellager und Unterlegscheiben – ist es nicht optimal für die Erstellung nicht-achsensymmetrischer Stücke.

CNC-Fräsen – häufig verwendet für Automobil-, Luftfahrt- und Möbelfertigungsanwendungen sowie in der Produktion von Robotern und industriellen Maschinen – kann auch in Kombination mit CNC-Drehen verwendet werden, um Designelemente hinzuzufügen, wie ebene Flächen, die sonst unmöglich zu erreichen wären.

Fast Radius kann Sie mit CNC-Drehen starten

Um den vollen Nutzen aus den Vorteilen des CNC-Drehens zu ziehen, müssen Produktteams und Ingenieure sich mit einer Reihe kritischer Design- und Fertigungsüberlegungen vertraut machen, einschließlich des Teils AD und des Produktionslaufvolumens.

Die Partnerschaft mit einem On-Demand-Digitalhersteller wie Fast Radius kann der Schlüssel zu schnellerem, effektiverem Design und Produktion sein. Unser Expertenteam hilft nicht nur, Teiledesigns für CNC-Drehen, Fräsen oder welche Kombination von Fertigungsprozessen auch immer am effizientesten und kosteneffektivsten für ein bestimmtes Projekt ist zu optimieren – wir helfen auch, Lieferketten zu rationalisieren und operatives Risiko für unsere Kunden zu reduzieren. Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu entdecken, wie wir modernes Fertigen neu definieren.

Um mehr über fortgeschrittene CNC-Bearbeitung zu erfahren – einschließlich fünf gängiger CNC-Mythen, die man kennen sollte, und wie man Bearbeitungskosten senkt – sowie unsere anderen Fertigungsmöglichkeiten, besuchen Sie das Fast Radius Learning Center.

Bereit, Ihre Teile mit Fast Radius zu fertigen?

Angebot starten