Wann man CNC-Drehen statt CNC-Fräsen verwendet:Alles, was Sie wissen müssen

CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) ist eine traditionelle Fertigungsmethode, bei der Teile durch Entfernen von Material von einem festen Block, dem so genannten Werkstück oder Rohling, hergestellt werden.

Der Begriff „CNC-Bearbeitung“ kann sich jedoch tatsächlich auf eine Reihe von Prozessen beziehen, die jeweils unterschiedliche Werkzeuge und Maschinen verwenden, um das gewünschte Teil zu formen. Beim CNC-Fräsen werden beispielsweise Rotationsschneider und senkrechte Bewegungen verwendet, um Material von der Stirnseite des Werkstücks zu entfernen, während CNC-Bohren es Ingenieuren ermöglicht, Löcher und Formen mit präzisen Durchmessern und Längen in den Rohling einzubringen.

Bei vielen CNC-Fertigungsprozessen werden rotierende Schneidwerkzeuge auf ein feststehendes Werkstück aufgebracht, aber das CNC-Drehen ist eine Bearbeitungsmethode, die umgekehrt funktioniert. Durch die Drehung des Rohlings anstelle des Werkzeugs ermöglicht dieses Verfahren die effiziente Produktion einer Vielzahl von zylindrischen oder länglichen Teilen. Hier ist, was Ingenieure und Produktteams beachten müssen.

So funktioniert CNC-Drehen

Im Allgemeinen werden beim CNC-Drehen Teile hergestellt, indem ein Schneidwerkzeug entlang der Außenfläche eines sich schnell drehenden Werkstücks bewegt wird. Dieser Prozess erzeugt einen spiralförmigen Werkzeugweg und führt zu hochgradig achsensymmetrischen Teilen. Auf die Innenflächen eines Rohlings angewendet, wird dieser gleiche Schneidvorgang als „Bohren“ bezeichnet – zusammen bilden Drehen und Bohren die größere Teilmenge der CNC-Prozesse, die als CNC-Drehen bekannt sind.

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 seinem Platz. Spannfutter können entweder eine harte oder eine weiche Backe aufweisen. Spannzangen werden typischerweise für kleinere Rohlinge verwendet.
• Die Spindel :Die Spindel ist die Rotationsachse der CNC-Drehmaschine, die von der CAM-Datei Anweisungen bezüglich der geeigneten Drehzahl erhält.
• Die Schneidwerkzeuge :Ein Werkzeugrevolver trägt die verschiedenen für die Produktion erforderlichen Schneidwerkzeuge und ermöglicht es der Maschine, die Werkzeuge nach Bedarf zu wechseln.

Während der Produktion wird das Werkstück in das Spannfutter eingelegt, die Spindel beginnt sich zu drehen und die Schneidwerkzeuge werden auf die Oberfläche des Werkstücks aufgebracht, um die Teilegeometrie zu formen.

Werkstücke, die beim CNC-Drehen verwendet werden, sind typischerweise lang und zylindrisch, können aber je nach Teiledesign quadratisch oder sechseckig sein. Messing-Kugelhähne mit Sechskant zum Beispiel beginnen als sechseckige Stäbe und werden auf beiden Seiten der Mutter gedreht, um Gewinde zu erzeugen.

Wichtige Überlegungen zur Herstellung von Teilen mit CNC-Drehmaschinen

Während herkömmliche Drehmaschinen normalerweise nur eine Werkzeugbestückung entlang zweier Achsen zulassen (Drehzentren verfügen jedoch wahrscheinlich über einige Y-Achsen-Fähigkeiten), ermöglichen CNC-Drehmaschinen Schneidvorgänge entlang dreier, vierer oder fünfer Achsen. Einige dieser zusätzlichen Operationen umfassen:

• Gerades oder zylindrisches Drehen :Mit diesem Verfahren können gleichmäßige Schnitte in den Werkstückdurchmesser eingebracht und große Materialmengen abgetragen werden.
• Kegeldrehen :Kegeldrehen erzeugt eine zylindrische Form mit sanften Durchmesserabnahmen (ähnlich einer Sanduhrform).
• Nuten :Bei diesem Verfahren werden mit einem geformten Werkzeug enge Hohlräume im Werkstück erzeugt.
• Rändelung :Bei dieser Technik wird ein gezacktes Muster aus geraden, gewinkelten oder gekreuzten Linien in das Werkstück geschnitten, wodurch das Teil zusätzlichen Halt erhält.
• Threading :Dies erzeugt die Gewinde von Muttern und Schrauben, mit denen Objekte aneinander befestigt und auf relativ große oder kleine Geometrien angewendet werden können.
• Abschied :Abstechen wird verwendet, um das fertige Teil vom ursprünglichen Werkstück abzutrennen.

CNC-Drehen eignet sich im Allgemeinen gut für das Prototyping und die Kleinserienfertigung. Bei der Entscheidung, ob CNC-Drehen die kostengünstigste Methode zur Herstellung eines Teils ist, muss jedoch der Außendurchmesser (OD) des Teils berücksichtigt werden. Dies liegt daran, dass CNC-Drehmaschinen einen maximalen Außendurchmesser für die Teileproduktion mit Stangenvorschub haben und jedes Teil mit einem Außendurchmesser über dem festgelegten Grenzwert einzeln eingespannt werden muss, was sowohl die Produktionszeit als auch die Kosten in die Höhe treiben kann.

Ein weiteres zu beachtendes Element sind die CNC-Werkzeuge selbst. Viele davon sind zylindrisch geformt mit einer begrenzten Schneidkante, die von Natur aus bestimmt, wie Schnitte am Werkstück vorgenommen werden können. Das bedeutet auch, dass Designelemente wie Innenecken einen Radius haben, unabhängig davon, wie fein oder klein das Schneidwerkzeug ist. Das CNC-Drehen eignet sich gut zum Erstellen von Hinterschnitten (auch Hals- oder Freistiche genannt). Diese sind bei zylindrischen Drehteilen üblich und wären auf einer CNC-Fräsmaschine sehr umständlich herzustellen. Wenn spezielle Schneidwerkzeuge benötigt werden, ist es wichtig zu bedenken, dass diese ihre eigenen Herausforderungen darstellen. Zum Beispiel erhöhen Werkzeuge mit längeren Schäften – die nützlich sind, um tiefere Teile von Werkstückhohlräumen zu erreichen – das Risiko von Vibrationen, weniger genauen Schnitten und schlechter Oberflächengüte.

Wann CNC-Fräsen statt CNC-Drehen in Betracht gezogen werden sollte

Während das CNC-Drehen eine beispiellose Effizienz für die Herstellung von Teilen mit gedrehten Profilen – wie Schrauben, Kugellager und Unterlegscheiben – bietet, ist es nicht optimal für die Herstellung von nicht achsensymmetrischen Teilen.

CNC-Fräsen – das häufig für Anwendungen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Möbelherstellung sowie bei der Herstellung von Robotern und Industriemaschinen verwendet wird – kann auch zusammen mit CNC-Drehen verwendet werden, um Designmerkmale wie flache Flächen hinzuzufügen unmöglich anders zu erreichen.

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Um die Vorteile des CNC-Drehens voll auszuschöpfen, müssen sich Produktteams und Ingenieure mit einer Reihe kritischer Konstruktions- und Fertigungsüberlegungen vertraut machen, einschließlich des Außendurchmessers des Teils und des Produktionslaufvolumens.

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