Auswahl der richtigen CNC-Vorrichtung:Typen und Tipps für optimale Werkstückspannung

Lassen Sie uns direkt in das Thema eintauchen. Eine Bearbeitungsvorrichtung kann je nach Teil, Maschine und Maschinist unterschiedlicher Art sein. Die folgenden Abschnitte über Arten von CNC-Vorrichtungen zielen darauf ab, die Haupttypen abzudecken, die im Werkzeugkasten eines Maschinisten zur Werkstückaufspannung zu finden sind.

CNC-Schraubstockvorrichtung

CNC-Schraubstöcke sind aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit die bevorzugte Bearbeitungsvorrichtung für die meisten Bearbeitungskonfigurationen. Sie sind vom traditionellen mechanischen Schraubstock abgeleitet, der in der Holzbearbeitung und manuellen Fertigung beliebt ist, und sind die präzisere Version davon.

CNC-Schraubstöcke bieten eine unglaubliche Spannkraft durch einen hydraulischen/pneumatischen Schraubmechanismus. Ihr interner Mechanismus besteht aus zwei geneigten Flächen (wie ein Keil), die gegeneinander gedrückt werden, um die Steifigkeit zu erhöhen und das Anheben des Kiefers zu verhindern.

Darüber hinaus verfügen sie über flache, präzisionsgeschliffene Kanten am Außenumfang. Diese Flächen stehen senkrecht zueinander und ermöglichen eine genaue Positionierung des Schraubstocks auf dem Arbeitstisch oder auf kundenspezifischen Vorrichtungen.

Ein weiteres Merkmal ist ihr Backendesign. Obwohl sie scheinbar flach sind, erzeugen ihre Oberflächenbeschaffenheit und Spannkraft hohe Spanndrücke, die das Teil während der Bearbeitung festhalten.

Winkelbefestigung

Winkelvorrichtungen sind ein weiteres gängiges Werkzeug unter den CNC-Werkstückspannvorrichtungen. Ihr Hauptzweck besteht darin, das Werkstück in bestimmten Winkeln festzuhalten. Zu den häufigsten Anwendungen gehören Anfasen, Abschrägen und Bohren in Winkeln.

Wie der CNC-Schraubstock sind auch Winkelspannvorrichtungen zuverlässig und stabil. Die Winkelplatte wird häufig mit einem Lochraster zur bequemen Platzierung und Montage der Teile geliefert. Darüber hinaus verfügen viele Produkte auch über einen einstellbaren Winkel mit Verriegelungsmechanismus, sodass Maschinenbauer ihn an ihre Bedürfnisse anpassen können.

Winkelvorrichtungen bieten einen großen Nutzen für Maschinisten, die mit Teilen arbeiten, die über die Kapazität ihrer Maschine hinausgehen. Beispielsweise kann ein prismatisches Teil mit einigen abgewinkelten Flächen problemlos auf einer 3-Achsen-Maschine mit einer abgewinkelten Vorrichtung bearbeitet werden. Gleichzeitig ist die Bearbeitung auch auf einer 4-Achs-Maschine möglich, allerdings gegen Aufpreis.

Klemmvorrichtung

Klemmen gibt es in verschiedenen Arten und Formen, der grundlegende Zweck bleibt jedoch derselbe. Sie halten das Werkstück durch mechanische Krafteinwirkung fest. Diese Kraft kommt oft von Schrauben oder Federn. Einige beliebte Klemmtypen sind Stufenklemmen, Kantenklemmen, Niederhalter und Zehenklemmen.

Obwohl Klemmen per se nicht unbedingt eine CNC-Vorrichtung sind, fallen sie sicherlich in die breite Kategorie. Daher sind sie hier eine Erwähnung wert.

Vorrichtungsbefestigung

Vorrichtungen sind wichtige Bearbeitungsvorrichtungen, die dazu dienen, die Bewegung des Schneidwerkzeugs zu leiten und es präzise über dem Werkstück zu positionieren. Eine häufige Anwendung von Vorrichtungen ist das Bohren. Wenn ein Teil mehrere Löcher an verschiedenen Stellen hat, ist die Verwendung eines Auslegers mit vorgebohrten Löchern (wie einer Schablone) sehr zeiteffizient.

Es gibt verschiedene Arten von Vorrichtungen:

• Plattenvorrichtung
• Vorlagenvorrichtung
• Winkellehre
• Blattlehre
• Durchmesserlehre

Es ist wichtig zu erwähnen, dass viele Ingenieure aufgrund der besonderen Funktion von Vorrichtungen, die die Bewegung des Werkzeugs steuern, zwischen Vorrichtungen und Vorrichtungen unterscheiden. Vorrichtungen hingegen sind streng definiert als Vorrichtungen, die das Werkstück halten und positionieren. Ungeachtet dieser Unterscheidung fallen sowohl Vorrichtungen als auch Vorrichtungen unter die breite Kategorie der Arbeitsspannung und arbeiten oft nebeneinander.

Indizierungsvorrichtung

Indexiervorrichtungen sind äußerst nützlich bei der Herstellung von Teilen mit gleichmäßig verteilten geometrischen Mustern. Zum Beispiel ein kreisförmiges Teil mit einem Loch alle 30 Grad. Zu den häufigsten Anwendungen gehören das Schneiden von Schlitzen, Zahnradzähnen und Schneidnuten, bei denen es sich allesamt um gleichmäßig verteilte geometrische Merkmale handelt.

CNC-Indexiervorrichtungen sind robust und können bequem am Arbeitstisch befestigt werden. Darüber hinaus können moderne CNC-Indexierköpfe servogesteuert automatisiert und direkt über die Maschinensteuerung oder eine eigenständige Steuereinheit angesteuert werden.

Modulare Vorrichtung

Modulare Vorrichtungen gehören zu den innovativsten Arten von CNC-Vorrichtungen in dieser Liste. Sie sind nicht Teil eines Standard-Befestigungssystems und einer Standardgeometrie wie Schraubstöcke und Klemmen. Stattdessen bestehen sie aus einer breiten Palette austauschbarer Komponenten, die zu einem individuellen Vorrichtungsaufbau zusammengestellt werden können, der speziell auf die jeweilige Aufgabe zugeschnitten ist.

Zu diesen rekonfigurierbaren Komponenten gehören Platten, Klemmen, Stützen und Positionierer in verschiedenen Größen. Darüber hinaus ist der Zusammenbau schnell und einfach und erfolgt mit Positionierungshilfen oder Befestigungselementen.

Modulare Vorrichtungen bieten zahlreiche Vorteile. Da sie an unterschiedliche Anwendungen anpassbar sind, sparen sie Kosten, indem sie die Investitionen in Spezialvorrichtungen reduzieren. Darüber hinaus sind sie genaue Ortungsgeräte und auf größere Setups erweiterbar.

Die Konstruktion von CNC-Vorrichtungen kann ein recht komplexer Prozess sein. Abhängig vom Teiledesign und den Maschinenfunktionen kann die Prozessschwierigkeit variieren. Wir geben Ihnen einige Expertentipps, um den Prozess der Konstruktion von CNC-Spannvorrichtungen einfacher und systematischer zu gestalten.

1. Definieren Sie klar die Designanforderungen Ihrer CNC-Vorrichtung

Wie bei jedem technischen Projekt beginnt die Konstruktion von CNC-Vorrichtungen mit der Definition des Problems. In diesem Zusammenhang sollten die Designer ihre Ziele hinsichtlich Produktionsgenauigkeit, Kosten, Timing usw. klären, um ein klares Bild davon zu bekommen, was sie anstreben.

2. Sammeln Sie relevante Informationen aus dem Shop

Der nächste Schritt besteht darin, Informationen über Ihre Ressourcen zu sammeln. Dazu gehören die Typen Ihrer CNC-Maschinen, die Materialien, mit denen Ihre Vorrichtung arbeiten wird, die Anzahl der Bearbeitungsvorgänge und deren Reihenfolge und natürlich die Werkstückspezifikationen.

3. Entwickeln Sie mehr als einen Entwurf für die Konstruktion von CNC-Vorrichtungen

Das Gute an CNC-Spannvorrichtungen ist, dass es nie nur eine Lösung gibt. Sie können bei der Konstruktion von Vorrichtungen Ihrer Kreativität freien Lauf lassen und mehrere Spannlösungen entwickeln. Als Designer ist es eine bewährte Vorgehensweise, alle Ideen zu sammeln und für jede einen grundlegenden Entwurfsentwurf zum Vergleich zu erstellen.

4. Wählen Sie die beste Idee für eine CNC-Vorrichtung

Sobald Sie mehrere Ideen auf dem Tisch haben, besteht der nächste Schritt darin, deren Vor- und Nachteile im Hinblick auf die spezifischen Anforderungen Ihres Projekts abzuwägen. Schließlich entscheiden Sie sich nach einiger Überlegung für die beste Option für Ihre Bewerbung. Berücksichtigen Sie unbedingt alles, einschließlich Herstellungskosten, Werkzeugkosten, Wartung und Produktlebensdauer.

5. Optimieren und implementieren Sie die ausgewählte CNC-Vorrichtung

Im letzten Schritt nehmen Sie die Feinabstimmung des von Ihnen gewählten Designs vor und finalisieren die Produktionspläne. Ziel ist die Maximierung der Vorrichtungsgenauigkeit und Kosteneffizienz. Der Rat von Experten besteht darin, Ihr Bestes zu geben und sich an Standardkomponenten wie Klemmen, Bolzen, Platten usw. zu halten, um von deren Qualität und niedrigen Kosten zu profitieren.

Darüber hinaus empfiehlt es sich, sich nicht zu sehr auf die Endbearbeitung zu konzentrieren, da es sich hier lediglich um eine Fixierung handelt. Wenden Sie teure Oberflächenveredelungsmethoden nur dort an, wo es nötig ist.

Darüber hinaus ist der letzte Tipp etwas kontraintuitiv, aber nützlich. Auch zu enge Teiletoleranzen sollten vermieden werden. Sie verbessern nicht unbedingt die Positionierungsgenauigkeit, erhöhen aber die Kosten. Normalerweise können Maschinisten kleine Ungenauigkeiten der Vorrichtungen beim Einrichten und Positionieren der Teile leicht beseitigen.

Der Bereich des CNC-Vorrichtungsbaus entwickelt sich ebenso schnell wie die Bearbeitungstechnologie selbst. Das Aufkommen von Industrie 4.0 hat dazu geführt, dass sich CNC-Spannvorrichtungen zu intelligenten Geräten entwickelt haben. In den folgenden Abschnitten werden wir einige dieser Entwicklungen diskutieren.

1. Laden von Robotervorrichtungen

Das Be- und Entladen von Bearbeitungsvorrichtungen war schon immer zeitaufwändig. Moderne Maschinenwerkstätten sparen jetzt viel Zeit durch das Be- und Entladen von Vorrichtungen durch Roboter. Es ist nicht nur schnell, sondern auch viel genauer als das manuelle Laden.

Darüber hinaus können Roboterarme Hunderte von Routinen speichern, sodass Fertigungsingenieure das Be- und Entladen ihrer gesamten Produktflotte mit nur einem Roboter automatisieren können.

2. CNC-Vorrichtungsüberwachung

Auch die Überwachung des Prozesses und der Einrichtung durch die CNC-Vorrichtung ist eine spannende Anwendung moderner Technologien in diesem Bereich. Einige Vorrichtungsentwickler nutzen Sensormessungen an verschiedenen Stellen der Vorrichtung, um Dinge wie die Spannkraft, die Teilevalidierung und die Bestätigung der Vorrichtungsposition zu überwachen.

3. Vorrichtungsdämpfung

Die Dämpfung ist ein wichtiger Faktor zur Unterdrückung von Bearbeitungsvibrationen, die beispielsweise beim Rattern katastrophale Folgen für das Teil haben können. Bestimmte Arten von CNC-Vorrichtungen verwenden spezielle Dämpfungsmaterialien, die Bearbeitungskräfte absorbieren können und gleichzeitig das Teil stabil und gut positioniert halten. Dies ist eine großartige Lösung, um Probleme wie Chatter zu vermeiden.

In den vorherigen Abschnitten haben wir über zahlreiche Arten von CNC-Vorrichtungen gesprochen. Doch selbst bei so vielen Bearbeitungsvorrichtungen auf dem Markt ist es nicht immer möglich, bestimmte Teile mit Standardvorrichtungslösungen zu halten und zu lokalisieren.

In diesem Fall könnten Sie über eine kundenspezifische CNC-Vorrichtung nachdenken. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine maßgeschneiderte Vorrichtung für eine bestimmte Anwendung.

Technisch gesehen ist es einfach zu entscheiden, ob Sie eine Kundenvorrichtung benötigen oder nicht. Wenn Standardlösungen nicht ausreichen, brauchen Sie sie. Sie sollten jedoch auch Faktoren wie die Kosten für die Entwicklung und Herstellung kundenspezifischer CNC-Aufspannvorrichtungen und die Kapitalrendite berücksichtigen. Es ist eher eine Geschäftsentscheidung als eine technische Entscheidung.

Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist die Verfügbarkeit technischer Ressourcen für die Entwicklung einer kundenspezifischen CNC-Vorrichtung. Es ist eine hochtechnische Aufgabe und erfordert von den Designern Liebe zum Detail. WayKen bietet hochwertige Produktionsdienstleistungen, einschließlich kundenspezifischer Vorrichtungskonstruktion und -fertigung.

Welche Art von Werkstücken können CNC-Vorrichtungen aufnehmen?

CNC-Vorrichtungen sind flexible Vorrichtungen, die runde, prismatische, plattenförmige, zylindrische und unregelmäßig geformte Teile halten können.

Sind CNC-Vorrichtungen zwischen verschiedenen CNC-Maschinen austauschbar?

Die meisten CNC-Vorrichtungen sind aufgrund ihrer standardmäßigen geometrischen Merkmale austauschbar. In seltenen Fällen ist dies jedoch möglicherweise nicht möglich, wenn die Maschinenspezifikationen erheblich abweichen oder die Vorrichtung maßgeschneidert ist.

Wie wähle ich die richtige CNC-Vorrichtung für meine Anwendung aus?

Es sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, wie z. B. Werkstückabmessungen, Form, Material, Bearbeitungsvorgänge, Reihenfolge dieser Vorgänge und die Fähigkeiten der CNC-Maschine.