Was ist CNC-Drehen? Funktionsprinzip, Vorteile und Maschinen

Die CNC-Technologie ist das Herzstück der Fertigungsindustrie. Sie verbessert die Effizienz und senkt die Kosten durch hochpräzise und automatisierte Steuerung. CNC steht für Computerprogrammsteuerung, und CNC-Drehen ist ein darauf basierendes Verfahren, das subtraktive und maschinelle Bearbeitungen durchführt. Im Folgenden erläutern wir die Definition des CNC-Drehens, seine Funktionsprinzipien, die wichtigsten Drehmaschinenkomponenten, Drehmaschinentypen, Betriebsmethoden, Vorteile, Anwendungen und geeignete Materialien.

Was ist CNC-Drehen?

CNC-Drehen ist ein hochautomatisiertes subtraktives Fertigungsverfahren. Dabei wird ein Werkstück auf eine Hochgeschwindigkeitsspindel gesetzt, während eine computergesteuerte Werkzeugmaschine das Schneidwerkzeug präzise führt, um das Material in die gewünschte Form zu schneiden.
Sie kann hochpräzise zylindrische Teile herstellen sowie bestimmte Geometrien und Innen- und Außengewinde bearbeiten.

Wie funktioniert das CNC-Drehen?

Bevor ein Material bearbeitet wird, erstellen die Ingenieure mithilfe einer speziellen Software ein detailliertes Programm auf der Grundlage des 3D-Modells des Produkts. Dieses Programm, das hauptsächlich besteht aus G-Codeenthält präzise Anweisungen zur Steuerung von Werkzeugwegen, Schnittgeschwindigkeiten, Vorschubgeschwindigkeiten und Spindeldrehung und kontrolliert systematisch den gesamten Produktionsprozess.

Sobald das Programm abgeschlossen ist, spannt der Bediener das Werkstück sicher in der Spindelfutter. Wenn das Programm startet, dreht die Spindel das Werkstück mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Gleichzeitig bewegt sich das Schneidewerkzeug mit hoher Genauigkeit entlang der X-Achse (Kontrolle des Durchmessers) und die Z-Achse (Kontrolle der Länge) gemäß den Anweisungen des Programms. Insbesondere die Revolver auf einer CNC-Drehmaschine oder einem Drehzentrum hält verschiedene Werkzeuge, die alle durch das Computerprogramm und den Code gesteuert werden. Maschinen, die mehr Werkzeuge aufnehmen können, sind fortschrittlicher und leistungsfähiger und eignen sich daher besser für komplexe Konstruktionen.

Bei diesem Verfahren wird schrittweise Material abgetragen, bis das Werkstück die endgültigen Abmessungen und die vom Entwurf geforderte Geometrie erreicht. Der gesamte Bearbeitungsprozess wird von den Ingenieuren in Echtzeit überwacht, und ein geschlossenes Regelkreissystem korrigiert kontinuierlich die Werkzeugposition, um eine extrem hohe Präzision und Konsistenz des Endprodukts zu erreichen.

Hauptkomponenten einer CNC-Drehmaschine

Hier sind die wichtigsten Komponenten einer CNC-Drehmaschine und ihre Funktionen aufgeführt:

 

Spindel

Die Spindel ist für das Spannen und Drehen des Werkstücks mit hoher Geschwindigkeit verantwortlich. Ihre Drehgeschwindigkeit und Präzision wirken sich direkt auf die Zerspanungsleistung und die endgültige Oberflächenqualität des Werkstücks aus.

Chuck

Das Spannfutter dient zum sicheren Halten und Fixieren des Werkstücks an der Spindel. Ein stabiles Futter verhindert das Verrutschen des Werkstücks während der Hochgeschwindigkeitsdrehung und des Schneidens.

Türmchen

Der Revolver ist eine rotierende Vorrichtung, die mehrere Schneidwerkzeuge aufnehmen kann. Er ist in der Lage, die Werkzeuge entsprechend den Programmanweisungen schnell zu wechseln, um verschiedene Bearbeitungsaufgaben zu erledigen.

Bett

Das Bett ist die Grundstruktur der Maschine und bietet einen stabilen Halt. Seine Steifigkeit ist entscheidend für die Präzision des gesamten Bearbeitungsprozesses.

Führungsschienen & Servomotoren

Führungsschienen bieten einen linearen Weg für die präzise Bewegung des Schneidwerkzeugs, während Servomotoren für den Antrieb des Werkzeugs entlang der X- und Z-Achse verantwortlich sind, um eine Positionierung im Mikrometerbereich zu erreichen.

Reitstock

Der Reitstock bietet zusätzliche Unterstützung bei der Bearbeitung langer oder schwerer Werkstücke.

Kühlmittel-System

Das Kühlmittelsystem kühlt und schmiert das Werkzeug und das Werkstück während des Schneidprozesses.

Steuerungssystem / Bedienfeld

Dies ist das Gehirn der CNC-Maschine. Der Bediener verwendet sie, um Programme einzugeben, den Bearbeitungsprozess zu überwachen und Parameter einzustellen.

Gängige Typen von CNC-Drehmaschinen

Es gibt verschiedene Arten von CNC-Drehmaschinen, jede mit einer einzigartigen Konstruktion und Anwendung. Die Wahl der richtigen Maschine kann die Produktionseffizienz und die Qualität der Teile maximieren.

Horizontale CNC-Drehmaschine

Dies ist der gängigste und vielseitigste Typ einer CNC-Drehmaschine. Ihre Spindel ist horizontal ausgerichtet, und das Schneidwerkzeug bewegt sich entlang der horizontalen Ebene, um das Werkstück zu drehen. Horizontale Drehmaschinen sind für das Standarddrehen der meisten kleinen bis mittelgroßen Teile geeignet.

Vertikale CNC-Drehmaschine

Im Gegensatz zu einer Horizontaldrehmaschine hat eine Vertikaldrehmaschine eine vertikal ausgerichtete Spindel. Diese Konstruktion macht sich die Schwerkraft zunutze und eignet sich daher besonders gut für das Drehen großer, schwerer und kurzer Teile wie Scheiben oder Ringe. Außerdem vereinfacht sie das Spannen und Laden des Werkstücks.

Drehen-Fräsen-Verbundmaschine

Eine Dreh-Fräs-Verbundmaschine, auch bekannt als Drehzentrum, ist eine hoch integrierte CNC-Drehmaschine. Sie verfügt nicht nur über Drehfunktionen, sondern auch über eine Frässpindel. Das bedeutet, dass eine einzige Maschine komplexe Dreh-, Fräs- und Bohraufgaben in einer Aufspannung durchführen kann, was die Effizienz und Präzision erheblich verbessert.

CNC-Drehmaschine Schweizer Typ

Eine Langdrehbank ist eine spezielle CNC-Drehmaschine, die für die Bearbeitung kleiner, langer und hochpräziser Teile konzipiert ist. Ihr Hauptmerkmal ist ein "beweglicher Spindelstock". Während des Drehvorgangs bewegt sich das Werkstück axial durch eine Führungsbuchse, die eine kontinuierliche und nahe Abstützung des Werkzeugs gewährleistet, was eine Verformung langer, schlanker Teile wirksam verhindert.

Arten von CNC-Drehbearbeitungen

CNC-Drehmaschinen sind in der Lage, eine Vielzahl von Bearbeitungen durchzuführen, um die unterschiedlichen Anforderungen an die Teilebearbeitung zu erfüllen. Hier sind einige der gängigen Typen:

 

Wenden

Dies ist der grundlegendste Drehvorgang. Das Werkzeug bewegt sich in axialer Richtung des Werkstücks und trägt Material von der Außenfläche ab, um den Durchmesser zu verringern und einen Zylinder, eine Stufe oder einen Kegel zu bilden. Dies ist die Grundlage für die Bearbeitung jeder Außenkontur.

Bohren

Bohren dient der Vergrößerung eines vorhandenen Lochs in einem Werkstück. Im Gegensatz zum Bohren können beim Ausbohren Löcher mit präzisen Abmessungen und glatten Oberflächen hergestellt werden, und es können auch innere Merkmale bearbeitet werden.

Verabschiedung

Der Abstechvorgang dient dazu, ein fertiges Teil von der Rohstange abzutrennen. Dies ist in der Regel der letzte Vorgang in einer Bearbeitungsfolge, bei dem das Werkzeug präzise in das Werkstück schneiden und es trennen muss.

Nuten

Beim Einstechen wird eine schmale Nut mit einer bestimmten Breite und Tiefe auf der Innen-, Außen- oder Stirnfläche eines Werkstücks erzeugt. Die Form des Werkzeugs entspricht der Form der Nut, und es wird oft für die Montage von O-Ringen oder Sprengringen verwendet.

Einfädeln

Beim Gewindeschneiden werden Gewinde auf den Innen- oder Außenflächen eines Werkstücks hergestellt. Bei diesem Verfahren müssen die Rotation der Spindel und die axiale Bewegung des Werkzeugs streng synchronisiert werden, um eine genaue Steigung zu erhalten.

Bohren

Beim Bohren wird mit einem Bohrer ein Loch entlang der Mittelachse eines Werkstücks gebohrt. Dies ist in der Regel ein vorbereitender Schritt für die anschließende Innenlochbearbeitung, der die Grundlage für eine präzise Bearbeitung schafft.

Rändeln

Beim Rändeln wird ein bestimmtes Muster, z. B. ein Rauten- oder Geradenmuster, auf die Außenfläche eines Werkstücks gepresst. Es ist wichtig zu beachten, dass dies ein Kaltverformung Prozess, nicht ein Schneidprozess, der Material abträgt.

Die wichtigsten Vorteile des CNC-Drehens

Hohe Präzision und Konsistenz

Durch Computerprogrammierung können beim CNC-Drehen extrem enge Maßtoleranzen und eine hervorragende Oberflächengüte erreicht werden, was menschliche Fehler reduziert. In der Massenproduktion kann so sichergestellt werden, dass jedes Teil die gleiche Qualität und die gleichen Abmessungen hat, was für die Zuverlässigkeit des Produkts entscheidend ist.

Effizienz und Automatisierung

Dank der Unterstützung durch die CNC-Technologie ist der Prozess automatisiert, was die Arbeitseffizienz verbessert.

Vielseitigkeit und Komplexität

Das CNC-Drehen kann nicht nur einfache Zylinder, sondern auch komplexe Geometrien bearbeiten, darunter Kegel, einzigartige Profile sowie Innen- und Außengewinde. Sie ist mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel, von verschiedenen Metallen bis hin zu technischen Kunststoffen, und bietet viele Möglichkeiten für die Teilegestaltung.

Kosten-Wirksamkeit

Die Automatisierung senkt die Arbeitskosten, während die hohe Präzision auch den Materialabfall und die Zahl der fehlerhaften Teile stark reduziert.

Typische Anwendungen des CNC-Drehens

CNC-Drehen wird in vielen Branchen eingesetzt, in denen zylindrische Präzisionsteile benötigt werden. Hier sind einige konkrete Beispiele:

Luft- und Raumfahrtindustrie

In der Luft- und Raumfahrt, wo Präzision und Zuverlässigkeit an erster Stelle stehen, ist CNC-Drehen eine Schlüsseltechnologie für die Herstellung kritischer Teile. Dazu gehören Komponenten für Fahrwerke, Triebwerke Buchsen und Schächteund verschiedene hochpräzise Steckverbinder.

Autoindustrie

CNC-Dreharbeiten sind bei der Herstellung von Automobilkomponenten, die zur Verbesserung der Funktion des Fahrzeugs beitragen, weit verbreitet und ein Schlüsselprozess bei der Herstellung von Präzisionskomponenten für Motoren, Antriebsstränge und Fahrwerke. Zu den Anwendungen gehören die Herstellung von Hochpräzisionskolben, Antriebswellen, Gängeund verschiedene Anschlüsse.

Medizinische Geräte

Im medizinischen Bereich werden strenge Anforderungen an die Biokompatibilität der Materialien und die Präzision im Mikrometerbereich gestellt. Hier wird das CNC-Drehen für die Herstellung von chirurgischen Instrumenten, orthopädischen Implantate (z. B. Schrauben), zahnmedizinische Werkzeuge und präzise Flüssigkeitssteuerung Beschläge.

Allgemeiner Maschinenpark und Elektronik

Auch in der Industrie und der Unterhaltungselektronik ist das CNC-Drehen unverzichtbar. Sie wird häufig eingesetzt zur Herstellung von Lagergehäuse, Buchsenverschiedene Gewindearten Beschlägeund Präzision Steckverbinder und Gehäuse für elektronische Geräte.

Geeignete Materialien für das CNC-Drehen

Die Palette der Werkstoffe, die mit CNC-Drehmaschinen bearbeitet werden können, ist groß und reicht von herkömmlichen Metallen bis hin zu Hochleistungskunststoffen. Die Wahl des richtigen Materials ist entscheidend für die Leistungsfähigkeit der Teile und die Effizienz der Bearbeitung.

Metalle

• Rostfreier Stahl: Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit. Es wird häufig in medizinischen Instrumenten, Lebensmittelverarbeitungsanlagen und hochbelasteten Bauteilen verwendet.
• Aluminium-Legierungen: Leicht, hoch leitfähig und einfach zu bearbeiten. Es ist das Material der Wahl für Luft- und Raumfahrtteile, Automobilkomponenten und Elektronikgehäuse.
• Kupfer und Messing: Diese Materialien bieten eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit und sind leicht zu schneiden. Sie werden häufig für Steckverbinder, Ventile und elektrische Komponenten verwendet.
• Kohlenstoffstahl und legierter Stahl: Sie bieten hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit und sind relativ kostengünstig. Sie sind Standardwerkstoffe für die Herstellung von Wellen, Zahnrädern und Maschinenbauteilen.
• Titan-Legierungen: Sie sind für ihr hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ihre Biokompatibilität bekannt, lassen sich jedoch schwerer bearbeiten. Sie werden hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt und für hochwertige medizinische Implantate verwendet.

Kunststoffe und Polymere

• Nylon: Bietet eine gute Verschleißfestigkeit und selbstschmierende Eigenschaften. Es wird häufig für die Herstellung von Lagern, Buchsen und Zahnrädern verwendet.
• POM (Acetal/Delrin): Ein steifer und harter technischer Kunststoff mit hervorragenden Bearbeitungseigenschaften. Er wird häufig für mechanische Teile verwendet, die genau passen müssen.
• PEEK: Ein technischer Hochleistungskunststoff mit hervorragender Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Chemikalien. Er wird für High-End-Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizin verwendet.

MinHe's CNC-Drehfähigkeiten

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