Genauigkeit & Effizienz steigern mit CNC-Bearbeitung: Schlüsseltechniken & Vorteile

Bei zulässiger Steifigkeit: größere Schnitttiefe (ap) beim Schruppen → weniger Schnitte, höhere Produktivität. Beim Schlichten: kleinere ap für höhere Oberflächenqualität.

Endgültige Bearbeitungsgenauigkeit & Effizienz hängen – neben Maschinengründen – ab von: sinnvoller Bearbeitungsweg, Werkzeugauswahl & -montage, Schnittdaten, Programmiertechniken, schnelle Maßkontrolle.

1. Programmiertechniken

NC-Programmierung = Basis der NC-Bearbeitung. Programmqualität wirkt direkt auf Endgenauigkeit & Effizienz. Ansatzpunkte: clevere Nutzung inhärenter Programme, Reduktion kumulativer CNC-Systemfehler, flexible Haupt-/Unterprogrammnutzung.

1.1 Flexible Haupt-/Unterprogrammnutzung

Bei komplexen Formen: eine Form, mehrere Teile. Mehrere identische Formbereiche → Hauptprogramm ruft Unterprogramm wiederholt auf bis Fertigstellung. Sichert Dimensionskonsistenz & steigert Effizienz.

1.2 Kumulative CNC-Systemfehler reduzieren

Üblicherweise inkrementelle Programmierung (Bezug: voriger Punkt). Mehrere Programmabschnitte → kumulativer Fehler. Besser: absolute Programmierung (Bezug: Werkstücknullpunkt) → kumulativer Fehler minimiert, Genauigkeit gesichert.

Bearbeitungsgenauigkeit = Grad der Teilefertigung. Genauigkeit & Fehler bewerten geometrische Parameter der bearbeiteten Fläche. Kein Verfahren absolut präzise. Aus Sicht der Teilefunktion: Solange Fehler im Zeichnungstoleranzbereich → Genauigkeit gewahrt.

Genauigkeit = Übereinstimmung tatsächlicher geometrischer Parameter (Größe, Form, Lage) mit idealen. Differenz = Bearbeitungsfehler. Fehlergröße spiegelt Genauigkeitsniveau: größerer Fehler → geringere Genauigkeit, kleinerer Fehler → höhere Genauigkeit. Methoden zur Genauigkeitsverbesserung:

1. Prozessesystem einstellen

1) Probeschneidverfahren: Probeschneiden → Messen → Werkzeugeinstellung → Schneiden → wiederholen bis Sollmaß. Geringe Produktivität, für Einzel-/Kleinserie.

2) Einstellverfahren: Relative Positionen von Maschine, Vorrichtung, Werkstück, Werkzeug voreinstellen → Sollmaß. Hohe Produktivität, für Serienfertigung.

2. Maschinenfehler reduzieren

– Lagerdrehgenauigkeit verbessern

• Hochpräzise Wälzlager wählen
• Hochpräzise Mehrkeil-Hydrodynamiklager
• Hochpräzise Hydrostatische Lager

– Genauigkeit lagerbezogener Zubehörteile verbessern

• Bearbeitungsgenauigkeit Gehäuselagerbohrung & Spindelzapfen
• Bearbeitungsgenauigkeit Lageranpassflächen
• Radialschlupf entsprechender Teile messen & justieren → Fehler kompensieren/ausgleichen

– Wälzlager مناسب vorgespannt

• Spiel beseitigen
• Lagersteifigkeit erhöhen
• Wälzkörperfehler ausgleichen

– Spindeldrehfehler nicht auf Werkstück übertragen

3. Übertragungsfehler der Antriebskette reduzieren

• Wenige Übertragungselemente, kurze Kette, hohe Übertragungsgenauigkeit
• Getriebeuntersetzung: wichtiges Prinzip für Übertragungsgenauigkeit; je näher am Ende, desto kleiner Übersetzungsverhältnis
• Endglieder höhere Genauigkeit als andere Kettenglieder

4. Werkzeugverschleiß reduzieren

• Werkzeug nachschärfen, bevor Verschleiß Schärfstufe erreicht
• Spezialschneidöl für ausreichende Schmierung
• Werkzeugwerkstoff prozessgerecht wählen

5. Krafteigene Verformung des Prozessesystems reduzieren

• Systemsteifigkeit erhöhen, besonders schwache Glieder
• Last & Laständerungen reduzieren

6. Thermische Verformung des Prozessesystems reduzieren

• Wärmequellenleistung senken & isolieren
• Temperaturfeld ausgleichen
• Sinnvolle Maschinenkomponentenstruktur & Aufbaureferenz
• Wärmeausgleich beschleunigen
• Umgebungstemperatur kontrollieren

7. Restspannungen reduzieren

• Wärmebehandlung zum Spannungsabbau einplanen
• Technologischen Prozess sinnvoll anordnen

Obige Methoden reduzieren Bearbeitungsfehler; sinnvolle Prozessanordnung verbessert Werkstückgenauigkeit effektiv.

2. Sinnvolle Bearbeitungswegfestlegung

Richtige Bearbeitungsweg- & Folgenfestlegung = Basis für optimierte Werkstückprogrammierung. Betrachtung: Bearbeitungstrajektorie & Vorschubverfahren.

Beim CNC-Fräsen: passendes Vorschubverfahren gemäß Prozessanforderungen wählen → Schnittgenauigkeit & Effizienz sichern. Bei Außenkonturfräsen ebener Werkstücke: Werkzeug-Ein-/Austrittsbahn planen. Ein-/Austritt entlang Konturverlängerung → Nahtstellen ohne Werkzeugspuren. Gleichlauf- oder Gegenlauffräsen je nach Werkstückzustand wählen.

3. Werkzeugauswahl & korrekte Montage

Ob CNC oder konventionell: Werkzeug wirkt direkt auf Werkstück → Auswahl & Montage entscheidend für Genauigkeit & Oberflächenqualität. Besonders im Bearbeitungszentrum: Werkzeuge im Magazin vorgehalten, nach Start nicht beliebig wechselbar. Grundsatz: einfache Montage/Einstellung, gute Steifigkeit, hohe Standzeit, hohe Präzision.

4. Sinnvolle Schnittdatenwahl

Schnittdatenbestimmung = Kerninhalt CNC-Prozess. Parameter für Haupt- & Vorschubbewegung. Beeinflusst Genauigkeit, Effizienz, Werkzeugverschleiß maßgeblich. Schnittdaten: Schnittgeschwindigkeit (vc), Schnitttiefe (ap), Vorschub (fz). Grundprinzip: Steifigkeit erlaubt → großes ap beim Schruppen (weniger Schnitte, höhere Produktivität); kleines ap beim Schlichten für höhere Oberflächenqualität.