Die Entwicklung der CNC-Bearbeitung: Von den Anfängen zur Innovation

CNC-Bearbeitung ist eine Reihe subtraktiver Fertigungstechniken, die einen computergesteuerten Prozess nutzen, um Teile durch Materialabtrag aus größeren Blöcken herzustellen. Da jeder Schneidvorgang computerkontrolliert ist, können mehrere Bearbeitungsstationen gleichzeitig Teile basierend auf derselben Designdatei fertigen – was hochpräzise Endverbrauchsteile mit extrem engen Toleranzen ermöglicht. CNC-Maschinen können auch entlang mehrerer Achsen schneiden, sodass Hersteller komplexe Formen relativ einfach erstellen können. Obwohl CNC-Bearbeitung in fast jeder Fertigungsbranche eingesetzt wird, ist sie eine relativ neue Entwicklung in Produktionsmethoden.

CNC-Werkzeugmaschinen haben eine lange Geschichte. Seit den frühen Tagen der Automatisierung hat die Technologie einen weiten Weg zurückgelegt. Automatisierung nutzte Nocken oder Lochkarten, um Werkzeugbewegungen zu unterstützen oder zu führen. Heute wird dieser Prozess breit für komplexe, anspruchsvolle Medizintechnikkomponenten, Luftfahrtkomponenten, Hochleistungs-Elektromotorradkomponenten und viele andere Spitzentechnologien eingesetzt. Nachfolgend ein kurzer historischer Überblick der technologischen Evolution:

Geschichte der CNC-Bearbeitung

1940er–1950er Jahre

Frühe CNC-Maschinen in den 1940ern und 1950ern nutzten Lochstreifen – damals für Telekommunikation und Datenspeicherung üblich. Diese Technologie wurde durch analoge Computertechnik abgelöst.

Der weltweit erste elektronische Computer entstand 1946. 6 Jahre später, 1952, wurde Computertechnik auf Werkzeugmaschinen angewendet – die erste CNC-Werkzeugmaschine wurde in den USA geboren. Seither haben sich traditionelle Werkzeugmaschinen qualitativ gewandelt.

1948 übernahm die US-amerikanische Parsons Corporation den Auftrag der US-Luftwaffe, Bearbeitungsgeräte für Prototypen von Flugzeugpropellerblattprofilen zu entwickeln. Aufgrund komplexer Formen und hoher Präzisionsanforderungen war eine Anpassung an herkömmliche Geräte schwierig – die Idee computergesteuerter Werkzeugmaschinen entstand.

1949 begann das Unternehmen mit Unterstützung des MIT Servomechanism Research Laboratory mit der CNC-Forschung. 1952 wurde der erste dreikoordinaten-CNC-Fräser (umgebaut aus einer großen Vertikalprofilfräsmaschine) erfolgreich getestet. 1957 startete die formelle Produktion und offizielle Inbetriebnahme. Ein Meilenstein der Fertigungstechnologie – Beginn des CNC-Zeitalters in der Fertigung.

1967–1972

CNC-Bearbeitung gewinnt weltweit zunehmend Anerkennung. Dies ist der Entwicklung von CAD (Computer-Aided Design) und CAM (Computer-Aided Manufacturing) 1972 geschuldet. Die Integration von CAD und CAM in die CNC-Bearbeitung führte zu enormer Weiterentwicklung. Dennoch galten beide damals nicht als Standardbestandteil des Fertigungsprozesses.

1968 erhielt Parsons den ersten Joseph-Marie-Jacquard-Gedächtnispreis der amerikanischen CNC-Vereinigung. 1975 ehrte die Society of Manufacturing Engineers ihn mit einer Ehrenplakette – Parsons als „Vater der Zweiten Industriellen Revolution“.

1976–1989

1976 wurden 3D-CAD und CAM in die CNC-Bearbeitung integriert. 1989 wurden CAD/CAM-softwaregesteuerte Maschinen zum Industriestandard für CNC-Maschinen.

Heutige CNC-Industrie

Die Entwicklung der CNC-Werkzeugmaschinen ist einzigartig: von einfachen Lochkarten-gesteuerten Maschinen zu softwaregesteuerten Systemen. Durch Evolution wurde CNC-Bearbeitung schneller, präziser und genauer als NC und die ersten CNC-Maschinen.

Aktuelle Entwicklungstrends der CNC-Technologie:

1. Hochgeschwindigkeit, Hochpräzision, Hoheffizienz, Hohe Zuverlässigkeit.

Zur Effizienzsteigerung müssen Schnittgeschwindigkeit und Vorschub erhöht, Bearbeitungszeit verkürzt werden. Für Qualitätsicherung müssen Maschinenkomponentengenauigkeit verbessert, Zuverlässigkeit als Basis gewährleistet werden. Dazu bedarf es hochleistungsfähiger Numerischer Steuerungen.

2. Flexibilität und Integration.

Zur Anpassung an Fertigungsautomatisierung, als Basiseinrichtung für FMC, FMS, CIMS muss das CNC-System nicht nur übliche Bearbeitungsfunktionen erfüllen, sondern auch: automatisches Messen, Be- und Entladen, Werkzeugwechsel, Spindelkopfwechsel (mit Koordinatentransformation), automatische Fehlerkompensation, Diagnose, Leitungs- und Vernetzungsfunktionen – besonders flexibel konfigurierbar und integrierbar nach unterschiedlichen Nutzeranforderungen.

3. Intelligenz und Vernetzung.

Intelligenz umfasst alle CNC-Systemaspekte: für Bearbeitungseffizienz und -qualität, Antriebsleistung und Bedienkomfort, vereinfachte Programmierung und Bedienung, intelligente Diagnose und Überwachung – erleichtert Systemdiagnose und Wartung.

4. Marktgerechtigkeit (Market Adaptability).

Um den Merkmalen „viele Sorten, kleine Losgrößen“ bei CNC-Maschinen gerecht zu werden, muss das CNC-System die Losgröße maximal erweitern. CNC-Systemhersteller sollten nicht nur universelle, populäre Systeme produzieren, sondern auch personalisierte Systeme – besonders Design und Produktion populärer Systeme, die Nutzer um proprietäre Funktionen selbst erweitern können: Das sind die marktstärksten, wettbewerbsfähigsten CNC-Systeme – Manifestation der Anpassungsfähigkeit.

5. Systementwicklungstrend: Offenheit (Openness).

Um Anforderungen an CNC-Vernetzung, Popularisierung, Vielfalt, Kleinserien, Flexibilität, schnelle Entwicklung zu erfüllen, ist der wichtigste Trend die Offenheit der Architektur – Design und Produktion offener CNC-Systeme.