Top 5 Faktoren, die die CNC-Bearbeitungsqualität bestimmen

Mechanisierung und Automatisierung dominieren die industrielle Entwicklung. In Baugruppen aus diversen Teilen treten Probleme durch mangelnde Abstimmung auf. Rohmaterialspezifikationen, Leistung, Werkstoffeinsatz, Maschinenschwingungen, Spannkraft/-spiel, elastische Verformung des Prozesssystems, Bedienfehler, Prüfverfahren, Prüferfehler – all dies beeinflusst die Produktqualität. Bei Funktionsprototypen lassen sich fünf Hauptfaktoren identifizieren:

1. Bediener (Operator)

Mit steigender Maschinenkomplexität divergieren Programmier- und Bedienkenntnisse stark. Menschliche Expertise mit IT zu verbinden, maximiert den Maschinennutzen. Bediener müssen Maschinenleistung kennen. Fehlendes Wissen führt zu Fehlbedienung, beschleunigtem Verschleiß, Maschinenschäden – hohe Instandhaltungskosten, lange Ausfallzeiten. Zur Wiederherstellung der Genauigkeit: Handbuch und Sicherheitsvorschriften beherrschen, zivilisierte Produktion, sichere Bearbeitung. Schulungen verstärken, Arbeitsplätze sinnvoll gliedern, Qualitätsbewusstsein und Verantwortung stärken.

2. Maschine (Machine)

Ein vollständiges Prozessystem besteht aus Maschine, Werkstück, Vorrichtung, Werkzeug. Bearbeitungsgenauigkeit korreliert mit Systemgenauigkeit. Systemfehler manifestieren sich unter verschiedenen Bedingungen als Maßabweichungen.

Maschinengenauigkeit ist ein Schlüsselfaktor für Prototypenqualität. Schlechte Genauigkeit, beschädigte Teile, falsch eingestellte Spalten → Defekte im Prototyp. Nicht nur richtiger Winkel, Schnittwerte und CNC-Verfahren wählen, sondern auch den Einfluss der Maschinengenauigkeit auf die Qualität verstehen. Wartung wirkt sich direkt auf Qualität und Effizienz aus. Für Genauigkeit und Lebensdauer: ordnungsgemäße Instandhaltung. Üblicherweise nach 500 Betriebsstunden erste Wartungsstufe.

3. Bearbeitungsverfahren (Machining Method)

Viele Verfahren, Schneiden ist das gängigste. Während des Schneidens unterliegt das Werkstück Kraft- und Wärmeeinfluss, physikalisch-mechanische Eigenschaften ändern sich leicht (Verfestigung) – Werkzeugwahl ist entscheidend.

Normalerweise: Werkzeugwerkstoff passend zum Werkstückwerkstoff wählen. Andernfalls bilden sich werkzeugbedingte Grate, Rauheit steigt, Oberflächenqualität sinkt. Neben Werkzeug beeinflussen Schneidumgebung und -bedingungen (Schnittwerte, Schmierung) die Qualität.

Das Bearbeitungssystem steuert den gesamten Schneidprozess – dessen Genauigkeit und Steifigkeit sind Hauptqualitätsfaktoren.

Zwei Prinzipien der Prozessanordnung:

Prozessdispersion: Komplexe Teile in mehrere Operationen auf mehrere Maschinen aufteilen.

Prozesskonzentration: Kombinierte Maschinenfunktionen (Dreh-Fräsen, Laser-Ultraschall, Schleifen, 5-Achs) – alle Operationen auf einer Maschine. Je nach Werkstückstruktur beeinflusst die Verfahrenswahl die Qualität maßgeblich.

4. Material (Material)

Zerspanungswerkstoffe: Kunststoffe und Metalle. Jeder Werkstoff hat Eigenarten. Passende Auswahl nach Anforderung und Anwendung ist essenziell. Materialkonsistenz muss hoch sein, sonst schwankt Teilequalität. Bei passender Härte: Verformungsfreiheit sicherstellen. Wichtige Qualitätsvoraussetzungen.

5. Prüfung (Inspection)

Nach Fertigstellung ist die Prüfung der letzte kritische Schritt vor Auslieferung. Zwei Aspekte:

1. Prüfprozess

Umfasst Ablauf, Vorschriften, Systeme, Normen. Prüfung der Eingriffe/Methoden in der Produktion: Erstprüfung, Selbstprüfung, gegenseitige Prüfung, Vollprüfung.

2. Prüffmethoden

Wie und nach welchem Standard geprüft wird. Basis: Technische Zeichnungen. Prüfung durch Messgeräte und Lehren.

Klassisch: Mikrometer, Feinzeiger, Messschieber, Ebenen, Lineale, Nivelliere, Lehren. Modern: Optische Kollimatoren, Projektoren, 3D-Koordinatenmessgeräte, Theodolite, Lasertracker.

Qualifizierte Prüfer beherrschen die für ihre Produkte relevanten Messmittel und -verfahren.

In der Zerspanung muss man die qualitätsmindernden Einflussfaktoren verstehen, analysieren und durch wirksame technische Maßnahmen beheben.

Fazit

Mit steigendem Produktionsniveau wachsen die Qualitätsanforderungen. Nur ganzheitliche Qualitätskontrolle sichert längere Maschinenlebensdauer, wirtschaftliche Effizienz und Energieeinsparung in der Zerspanung – und fördert die langfristig stabile Entwicklung der Branche.