Das CNC-Bearbeitung Bei diesem Prozess wird Computersoftware eingesetzt, um die Bewegung von Produktionsanlagen und Werkzeugen zu programmieren. Diese Methode wird häufig zum Betrieb komplexer Maschinen wie Mühlen, Drehmaschinen, CNC-Fräsmaschinen und Schleifmaschinen eingesetzt. Mit der CNC-Bearbeitung ist es möglich, dreidimensionale Schneidaufgaben mit einem einzigen Befehlssatz durchzuführen.
Derzeit gibt es auf dem Markt verschiedene Arten von CNC-Maschinen, die sich jeweils in ihrer Funktionsweise, ihrem Schneidwerkzeug, ihren Materialien und der Anzahl der Achsen, die sie gleichzeitig schneiden können, unterscheiden. Ziel dieses Artikels ist es, eine Anleitung zu den verschiedenen verfügbaren CNC-Maschinentypen basierend auf verschiedenen Klassifizierungen zu geben und zu erklären, wie Sie die für Ihre Anforderungen am besten geeignete CNC-Maschine auswählen.
13 Arten von CNC-Maschinen basierend auf der Funktion
CNC-Maschinen können auf verschiedene Arten klassifiziert werden, eine davon basiert auf ihrem Design und ihrer Funktion. In diesem Abschnitt werden wir auf der Grundlage dieser Klassifizierung verschiedene Arten von CNC-Maschinen, ihre jeweiligen Verwendungszwecke und die Einschränkungen jedes Typs untersuchen.
1. CNC-Fräser
Ein CNC-Fräser ist eine Maschine, die Ähnlichkeiten mit einer CNC-Fräse aufweist. Sie wird jedoch typischerweise für die Bearbeitung weicherer Materialien verwendet und weist im Vergleich zu CNC-Fräsen möglicherweise eine etwas geringere Präzision auf.
Eine typische CNC-Fräse besteht aus Komponenten wie einer mechanischen Basis, einem Netzteil, Spindel, Schrittmotortreiber, Schrittmotorenund Controller. Im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungsmethoden bieten CNC-Fräsmaschinen Vorteile wie höhere Produktivität, verbesserte Genauigkeit und geringere Materialverschwendung, was eine schnellere Produktion von Produkten ermöglicht.
Ähnlich wie CNC-Fräsmaschinen sind CNC-Fräsmaschinen in verschiedenen Achskonfigurationen erhältlich, die von drei bis sechs Achsen reichen. CNC-Fräsmaschinen der Einstiegsklasse nutzen häufig ein 3-Achsen-System, um Werkstücke in die gewünschten Formen zu fräsen. Zusätzlich kann ein rotierender Werkzeugaufsatz (4-Achsen) separat erworben werden, um gebogene Werkstücke zu bearbeiten.
CNC-Fräsmaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass sie computergestützte numerische Steuerung zur Führung von Spindel- und Werkzeugmaschinenwegen nutzen und so die Formgebung und Gestaltung verschiedener Materialien wie Aluminium, Stahl, Kunststoff usw. ermöglichen. Holz, Verbundwerkstoffe und Schaumstoff, um das gewünschte endgültige Design und die gewünschte Form zu erreichen.
Anwendungen
CNC-Fräsmaschinen sind äußerst vielseitige Maschinen, die sich zum Schneiden komplizierter Formen eignen und häufig für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, darunter:
- Geschnitzte Holzmöbel
- Formteile
- Innen- und Außendekorationen
- Türschnitzereien
- Beschilderung
- Musikinstrumente
Einschränkungen
Es ist jedoch wichtig, bestimmte Einschränkungen von CNC-Fräsern zu beachten, wie zum Beispiel:
- Hoher Geräuschpegel: Aufgrund des Vorhandenseins von Komponenten wie Spindeln, Absaugsystemen und Vakuumsystemen können CNC-Fräsmaschinen während des Betriebs erhebliche Geräusche erzeugen.
- Reststaub: Bei der Arbeit mit CNC-Fräsmaschinen entsteht oft eine beträchtliche Menge Holz- oder Metallstaub, was zu potenziellen Staubproblemen in der Arbeitsumgebung führen kann.
Kosten
Was die Kosten für CNC-Fräsmaschinen betrifft, so liegen ihre anfänglichen Preise typischerweise zwischen $3.000 und $100.000. Die Stundensätze für CNC-Fräsarbeiten ähneln denen von CNC-Fräsmaschinen.
2. CNC-Bohrmaschine
CNC-Bohrmaschinen sind automatisierte Bohrmaschinen mit der Fähigkeit, präzise und komplizierte Löcher in Werkstücke zu bohren. Sie sind mit mechanisch rotierenden Bohrern ausgestattet, die radial in das Werkstück eindringen und zylindrische Löcher erzeugen. Das Design der Bohrer ermöglicht, dass Abfallmaterial, sogenannte Späne, vom Werkstück abfällt. Für unterschiedliche Anwendungen stehen verschiedene Arten von Bohrern zur Verfügung, darunter Schraubmaschinenbohrer, Tiefbohrer, Anbohrer und Spannreibahlen.
Eine CNC-Bohrmaschine steuert automatisch Parameter wie z Spulengeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Eintauchgeschwindigkeit und Schnitttiefe, basierend auf den Anweisungen des CNC-Programmierers. Im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Bohrtechniken können diese Maschinen Materialien mit viel höherer Geschwindigkeit bearbeiten. Diese Maschinen sind mit intelligenten Werkzeugwechsel- und Positionierungstechnologien ausgestattet, die zu ihrer gesteigerten Produktivität beitragen.
Anwendungen
CNC-Bohrmaschinen finden in verschiedenen Branchen Anwendung, darunter:
- Automobilbau
- Schiffbau
- Raumfahrt
- Maschinenbau
- Formenbau
- Holzbearbeitung und Möbelbau
Einschränkungen
Bei CNC-Bohrmaschinen sind bestimmte Einschränkungen zu berücksichtigen:
Abmessungen des Lochs: Beim CNC-Bohren gibt es Einschränkungen hinsichtlich der Abmessungen der Löcher, die erzeugt werden können. Es ist möglicherweise nicht zum Erstellen tiefer oder großer Löcher geeignet. Darüber hinaus erfordern unterschiedliche Lochdurchmesser Bohrer mit einer bestimmten Größe.
Kosten
Die durchschnittlichen Kosten für CNC-Bohrmaschinen liegen bei etwa $25.000.
3. CNC-Drehmaschine
CNC-Drehmaschinen verwenden Single-Point Schneidewerkzeuge um Material von einem rotierenden Werkstück abzutragen und es entsprechend den gewünschten Spezifikationen zu formen. Im Vergleich zu manuellen Drehmaschinen bieten CNC-Drehmaschinen eine höhere Geschwindigkeit und Präzision bei der Herstellung von Fertigprodukten.
Diese Maschinen eignen sich gut für eine Vielzahl von Prozessen, darunter Schneiden, Bohren, Drehen, Schleifen, Plandrehen, Rändeln und mehr. Beim CNC-Drehen bewegt sich ein nicht rotierendes Werkzeug linear entlang eines rotierenden Werkstücks, um eine helikale oder spiralförmige Schnittbahn zu erzeugen. Verschiedene Arten von CNC-Drehmaschinen Zu den auf dem Markt erhältlichen Produkten gehören: Revolverdrehmaschinen, Motordrehmaschinen und Spezialdrehmaschinen für bestimmte Zwecke.
Anwendungen
CNC-Drehmaschinen haben ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Fertigungsindustrien. Einige häufige Beispiele sind:
- Nockenwellen
- Autoteile
- Gewehrläufe
- Kurbelwellen
- Baseball Schläger
- Musikinstrumente
- Esstische
- Möbelbeine
Einschränkungen
Bei CNC-Drehmaschinen sind bestimmte Einschränkungen zu berücksichtigen, wie zum Beispiel:
Symmetrische Natur: Diese Maschinen eignen sich normalerweise für die Herstellung symmetrischer Komponenten und sind möglicherweise nicht für die Herstellung benutzerdefinierter asymmetrischer Formen geeignet.
Kosten
Die Anschaffungskosten für CNC-Drehmaschinen können bei etwa $15.000 beginnen, wobei die Preise je nach Maschinenspezifikationen steigen. Der Stundensatz für die Nutzung einer CNC-Drehmaschine beginnt typischerweise bei etwa $40 pro Stunde.
4. CNC-Fräsmaschine
CNC-Fräsmaschinen Verwenden Sie rotierende Mehrpunkt-Schneidwerkzeuge mit hoher Geschwindigkeit, um Material präzise von einem Werkstück zu entfernen, das normalerweise an Ort und Stelle gehalten wird, um die gewünschten Formen herzustellen.
CNC-Fräsmaschinen sind mit einer Vielzahl von Schneidwerkzeugen ausgestattet, die jeweils einem bestimmten Zweck dienen. Häufige Beispiele für Schneidwerkzeuge, die beim CNC-Fräsen verwendet werden, sind Bohrer, Planfräser, Schaftfräser, Reibahlen, und tippt. Diese Maschinen sind in beiden Ausführungen erhältlich vertikale und horizontale Konfigurationen, da Fräswerkzeuge sowohl vertikal als auch horizontal ausgerichtet sein können.
Anwendungen
CNC-Fräsmaschinen haben vielfältige Einsatzmöglichkeiten und können in verschiedenen Branchen für folgende Aufgaben eingesetzt werden:
- Schrankherstellung
- Möbelproduktion
- Prototypenmodellierung
- Produktion von Beschilderungen
- Herstellung von Musikinstrumenten
Einschränkungen
Obwohl es sich beim CNC-Fräsen um eine äußerst effektive Technologie handelt, die eine Hochgeschwindigkeits-Präzisionsbearbeitung ermöglicht, sind einige Einschränkungen zu beachten, darunter:
- Größenbeschränkung: Jede CNC-Fräsmaschine verfügt über eine maximale Kapazität zur Bearbeitung der Teilegröße, die von der Werkzeugwegstrecke und der Größe des Maschinengehäuses abhängt.
- Bedienerfähigkeiten: Um CNC-Fräsmaschinen präzise zu bedienen, sind erfahrene Bediener erforderlich, da Bedienerfehler zu Genauigkeitsabweichungen und Konstruktionsproblemen führen können.
- Kosten: Manche Anwender halten die Anschaffungskosten einer CNC-Fräsmaschine für eine Einschränkung. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Vorteile, wie z. B. die Präzisionsbearbeitung, die Investition im Vergleich zu alternativen Methoden lohnen.
Kosten
Die Kosten für CNC-Fräsen können erheblich variieren. Es gibt günstigere Optionen, beginnend bei etwa $10.000 für den Heimgebrauch. Andererseits können Produktionswerkstätten über $200.000 in Fräsmaschinen investieren.
Die Stundenkosten für das CNC-Fräsen hängen von der Achse der Maschine ab. Für eine 3-Achsen-CNC-Maschine liegen die durchschnittlichen Kosten bei etwa $40 pro Stunde, während Maschinen mit höheren Achsen bis zu $200 pro Stunde betragen können.
5. CNC-Plasmaschneidemaschine
Ein CNC-Plasmaschneider ist in der Lage, präzise und genaue Schnitte zu liefern. Dies wird durch die Verwendung eines elektrischen Entladungsbogens, ähnlich einem Plasmabrenner, erreicht, der die Luft ionisiert und das Material an der Kontaktstelle mit dem elektrischen Lichtbogen schmilzt. Allerdings ist die Plasmaschneidverfahren ist nur für elektrisch leitende Materialien geeignet, die häufig beim Plasmaschneiden verwendet werden, darunter Aluminium, Edelstahl, Stahl, Messing und Kupfer.
Anwendungen
CNC-Plasmaschneider werden häufig verwendet für:
- Automobilbau
- Kfz-Reparaturen
- Fertigungsbetriebe
- Bergung und Verschrottung
Einschränkungen
Bei der Verwendung von CNC-Plasmaschneidern sind bestimmte Einschränkungen zu beachten:
- Materialien: Plasmaschneiden ist nur zum Durchtrennen von Metallen und leitfähigen Legierungen geeignet. Diese Einschränkung beschränkt die Verwendung auf nichtmetallische Materialien wie Holz und Kunststoffe.
- Wärmeeinflusszonen: Beim Plasmaschneiden handelt es sich um einen Prozess, bei dem Wärme erzeugt wird, um das Material zu schmelzen, was zu sichtbaren Teilen führt Wärmeeinflusszonen (WAZ) auf der Schnittfläche.
Kosten
Die Anschaffungskosten einer CNC-Plasmaschneidmaschine können je nach Modell und Spezifikationen zwischen $12.000 und $300.000 liegen. Die durchschnittlichen Stundenkosten für den Einsatz eines CNC-Plasmaschneiders betragen etwa $20 pro Stunde.
6. CNC-Laserschneider
CNC-Laserschneider ähneln CNC-Plasmaschneidern in ihrer Fähigkeit, harte Materialien zu schneiden. Allerdings arbeiten CNC-Laserschneider mit einem stark fokussierten Laserstrahl, im Gegensatz zu Plasmaschneidern, die ionisiertes Gas verwenden.
Aufgrund des kleineren Kontaktpunkts und der thermischen Ausbreitung von Lasern bieten CNC-Laserschneider im Allgemeinen eine höhere Genauigkeit und eine bessere Oberflächengüte als CNC-Plasmaschneider. Allerdings sind CNC-Laserschneider in der Regel teurer als CNC-Plasmaschneider mit ähnlichen Fähigkeiten wie Genauigkeit und Schnitttiefe.
CNC-Laserschneider bieten eine größere Materialflexibilität und werden häufig zum Schneiden verschiedener Materialien verwendet, darunter Kunststoff, Papier, Stoff, Metalle und Hartholz. Die Laserintensität kann je nach Dichte und Festigkeit des Materials angepasst werden, was ein effizientes Schneiden ermöglicht.
Diese Schneidemaschinen sind für ihre Vielseitigkeit bei der Herstellung verschiedenster Designs bekannt und heben sich dadurch von anderen Schneidemaschinen ab. Die von Laserschneidern erzeugten Schnitte und Kanten sind oft unglaublich präzise und sauber, sodass keine zusätzlichen Nachbearbeitungsprozesse erforderlich sind. Daher sind CNC-Laserschneider und -gravierer die erste Wahl für die Herstellung von Maschinenkomponenten und Gravuraufgaben. Laser-Gravur wird besonders bei dekorativen Arbeiten wie Glasgravur, Schilderherstellung und Holzbearbeitung verwendet.
Es gibt verschiedene Arten von Laserschneidmaschinen, die nach der Art des verwendeten Lasermediums kategorisiert werden. Zu diesen Kategorien gehören Gaslaser, Flüssigkeitslaser und Festkörperlaser. Die Unterscheidung basiert darauf, ob das aktive Lasermedium in einem gasförmigen, flüssigen oder festen Zustand vorliegt, sowie auf der Zusammensetzung des aktiven Lasermediums (z. B. CO).2, Nd: YAG, usw.). Unter diesen sind die beiden Haupttypen von Lasern, die in CNC-Laserschneidern eingesetzt werden CO2 und Festkörperlaser.
Anwendungen
CNC-Laserschneidmaschinen haben ein breites Anwendungsspektrum, darunter:
- Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt
- Schneiden von Automobilrahmen
- Herstellung medizinischer Geräte
- Gravieren verschiedener Materialien
Einschränkungen
Bei der Verwendung von CNC-Laserschneidern sind einige Einschränkungen zu beachten:
- Begrenzte Dicke: Laserschneidmaschinen haben eine maximale Dickenbeschränkung für Materialien, die effektiv geschnitten werden können.
- Technisches Fachwissen: Der Betrieb von Laserschneidmaschinen erfordert hochqualifizierte Bediener. Aufgrund der potenziellen Gefahren, die mit Laserstrahlen verbunden sind, müssen Bediener über die erforderliche Fachkenntnis verfügen, um die Maschine zu steuern, während sich der Laserstrahl über das Werkstück bewegt.
Kosten
Die Kosten für den Kauf einer CNC-Laserschneidmaschine können je nach Spezifikationen und Fähigkeiten der Maschine zwischen $5.000 und $300.000 liegen. Die durchschnittlichen Stundenkosten für den Einsatz eines CNC-Laserschneiders betragen etwa $20 pro Stunde.
7. CNC-Elektroerosionsmaschine
CNC-Elektroerosionsmaschinen (EDM), allgemein bekannt als Funken-CNC-Maschinen, nutzen elektrische Funken, um Materialien zu manipulieren und zu formen. Der EDM-Prozess kann auch als Drahtbrennen, Senkerodieren, Funkenbearbeitung oder Funkenerodieren bezeichnet werden.
Erodiermaschinen erzeugen kontrollierte Funken oder elektrische Entladungen, die Temperaturen von bis zu 21.000 °F erreichen, um das Material zu verdampfen und die gewünschte Form zu erreichen. Das Werkstück wird zwischen zwei Elektroden positioniert: der oberen und der unteren Elektrode.
Mithilfe des bereitgestellten G-Codes weist der Computer die Elektroden an, wie viel elektrische Entladung erforderlich ist. Dabei kommt es zur Funkenbildung, die entsprechend der vorgegebenen Konstruktion nach und nach Material vom Werkstück abträgt. Um diesen Prozess zu erleichtern, wird eine dielektrische Flüssigkeit verwendet, um das durch die Funken verbrauchte Material auszuspülen oder wegzuspülen und so den Bearbeitungsprozess abzuschließen.
EDM zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, komplizierte Schlitze, Mikrolöcher und abgewinkelte oder konische Merkmale zu erzeugen, deren Bearbeitung mit herkömmlichen CNC-Methoden eine Herausforderung darstellen kann. Es handelt sich um einen berührungslosen Bearbeitungsprozess, da zum Schneiden Funken anstelle von Bohrern oder Schaftfräsern zum Einsatz kommen. Aufgrund dieser berührungslosen Natur eignet sich das Erodieren für die Bearbeitung dünner Werkstücke mit komplexem Design und hoher Präzision, die sich verbiegen können, wenn sie Schnittkräften ausgesetzt werden.
Anwendungen
EDM-Schneiden hat verschiedene Anwendungen, darunter:
- Herstellung von Spritzgussformen
- Druckguss
- Stanzstempel
- Prototyp entwickeln
Einschränkungen
Beim Einsatz von CNC-Elektroerosionsmaschinen sind bestimmte Einschränkungen zu beachten:
- Materialbeschränkungen: Erodiermaschinen können nur mit leitfähigen Materialien arbeiten und sind nicht für die Bearbeitung von Kunststoffen, Keramik, Holz oder anderen nicht leitfähigen Materialien geeignet.
- Langsame Schnittgeschwindigkeit: Die Schnittgeschwindigkeit einer Erodiermaschine ist bei der Bearbeitung von Ecken und Kurven relativ langsam. Dies ist auf den hohen Elektrodenverschleiß zurückzuführen, der durch wiederkehrende elektrische Entladungen verursacht wird, was zu einer langsameren Gesamtproduktion und erhöhten Kosten führt.
Kosten
Die Kosten für eine neue CNC-Erodierschneidemaschine beginnen typischerweise bei $15.000. Die Stundenkosten für den Betrieb dieser Maschinen betragen etwa $25 pro Stunde, wobei die Kosten für den Elektrodendraht einen erheblichen Teil der Gesamtkosten ausmachen.
8. CNC-Schleifmaschine
Eine CNC-Schleifmaschine verwendet Schleifwerkzeuge, um eine glatte und präzise Oberfläche der bearbeiteten Produkte zu erzielen. Es wird häufig für Komponenten wie Getriebewellen, Nockenwellen, Kugellager und andere Werkstücke verwendet, die eine präzise und polierte Oberfläche erfordern. Viele mit einer CNC-Schleifmaschine hergestellte Teile haben eine zylindrische Form. Typischerweise beginnt das Werkstück mit einer rauen Oberfläche und wird zunächst mit einer CNC-Fräse oder Drehmaschine geformt, bevor es zum abschließenden Schleifvorgang an die CNC-Schleifmaschine übergeben wird, um das gewünschte Finish zu erzielen.
CNC-Schleifmaschinen sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, darunter unter anderem Zylinderschleifmaschinen, Flächenschleifmaschinen und Walzenschleifmaschinen. Es gibt auch eine große Auswahl an Schleifmaterialien, die zum Schleifen verwendet werden, wie z. B. Aluminiumoxid, plattiertes oder verglastes CBN, Schleifscheiben aus Keramikmischungen, Diamantschleifscheiben und viele mehr.
Anwendungen
CNC-Schleifmaschinen haben ein breites Anwendungsspektrum, darunter:
- Hochpräzise Fertigung Getriebe
- Herstellung von Automobilteilen
- Erstellen Komponenten für medizinische Geräte
- Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt
- Werkzeugbau und Präzisionsbearbeitung
Einschränkungen
Beim Einsatz von CNC-Schleifmaschinen sind folgende Einschränkungen zu beachten:
Langsamer Prozess: CNC-Schleifmaschinen bieten zwar einen präzisen Materialabtrag, arbeiten jedoch im Allgemeinen langsamer. Daher sind sie für Anwendungen, bei denen formgebende Materialien erforderlich sind, ungeeignet, da sie hauptsächlich zur Endbearbeitung und Glättung von Oberflächen eingesetzt werden.
Kosten
CNC-Schleifmaschinen sind im Vergleich zu anderen CNC-Maschinen in der Regel relativ erschwinglich. Die Kosten für Flächen-, Walzen- oder Zylinderschleifmaschinen beginnen typischerweise bei $5.000. Die Betriebskosten dieser Maschinen betragen fast $20 pro Stunde.
9. CNC-Wasserstrahlschneidemaschine
CNC-Wasserstrahlschneider nutzen, wie der Name schon sagt, Hochdruckwasserstrahlen und in einigen Fällen zusätzliche abrasive Materialien, um verschiedene Materialien effektiv zu schneiden. Diese Wasserstrahlschneider können sowohl 2D- als auch 3D-Schnitte bewältigen und eignen sich hervorragend zum Schneiden von Materialien mit hoher Dicke.
CNC Wasserstrahlschneiden wird häufig gewählt, wenn mit Materialien gearbeitet wird, die bei hohen Temperaturen empfindlich sind und möglicherweise schmelzen können, wie z. B. Kunststoff und Aluminium. Während Wasser allein zum Schneiden verwendet werden kann, erhöht die Zugabe von abrasiven Materialien wie Granat oder Aluminiumoxid zum Wasser die Schneideffizienz.
Was die Kosten betrifft, ist eine CNC-Wasserstrahlschneidemaschine im Allgemeinen teurer als ein Plasmaschneider mit ähnlichen Spezifikationen. Im Vergleich zu einem CNC-Laserschneider mit vergleichbaren Spezifikationen ist er jedoch relativ günstiger.
Anwendungen
CNC-Wasserstrahlschneiden findet in verschiedenen Branchen und Materialien Anwendung, darunter:
- Schneiden von Schaumstoff, Papier, Stein, Keramik, Glas und Blech
- Bergbauindustrie
- Luft- und Raumfahrtsektor
- Automobilindustrie
- Allgemeine Fertigung
Einschränkungen
Beim CNC-Wasserstrahlschneiden sind einige Einschränkungen zu beachten:
- Schneidzeit: Im Vergleich zu CNC-Plasmaschneidern und CNC-Laserschneidern haben CNC-Wasserstrahlschneider tendenziell langsamere Schnittgeschwindigkeiten, insbesondere bei Ecken und Kurvenschnitten.
- Komponentenausfall: Da Wasserstrahlschneider mit Ultrahochdruckstrahlen arbeiten, besteht insbesondere bei Verwendung von Wasserstrahlsystemen geringerer Qualität die Gefahr des Ausfalls von Schneidkomponenten.
Kosten
Die Kosten für CNC-Wasserstrahlschneider können stark variieren, wobei die Preise bei etwa $50.000 beginnen und bis zu $200.000 reichen. Die stündlichen Betriebskosten dieser Maschinen liegen typischerweise zwischen $15 und $30 pro Stunde, wobei die Kosten für Schleifmittel einen erheblichen Teil der gesamten Stundenkosten ausmachen.
10. CNC-Pick-and-Place-Roboter
In der verarbeitenden Industrie Pick-and-Place-Roboter erfreuen sich großer Beliebtheit, da sie speziell für sich wiederholende Aufgaben entwickelt wurden. Diese CNC-Maschinen erfordern keine manuelle Handhabung der Werkstücke, wodurch menschliche Eingriffe und damit verbundene Risiken reduziert werden.
Typischerweise besteht ein Pick-and-Place-Roboter aus Motoren oder Aktoren zur Steuerung der Bewegungen seines Roboterarms sowie einer Handhabungseinrichtung, die das Werkstück sicher greift. Die Art des verwendeten Greifers hängt von der Beschaffenheit des Werkstücks ab: Eine Spannzange eignet sich für starre und schwere Werkstücke wie Autokarosserien, während ein Vakuumsauger für empfindliche Werkstücke wie Glasscheiben vorzuziehen ist.
Bestückungsautomaten werden häufig bei der Herstellung von Computern, Tablets, Mobiltelefonen und anderen elektronischen Geräten eingesetzt. Bei der Auswahl eines Pick-and-Place-Roboters für Ihre Anwendung ist es wichtig, Faktoren wie Hubkapazität, Handhabungstyp und Arbeitsraum zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass er optimal zu Ihren spezifischen Anforderungen passt.
11. 3D-Drucker
Eine CNC-Maschine, bekannt als a 3D Drucker wird zur Herstellung dreidimensionaler Werkstücke durch Schichtung von Material auf der Grundlage eines digitalen Entwurfs oder Modells verwendet. Um den 3D-Entwurf vorzubereiten, verwendet ein Bediener CAD-Software, das dann von der CAM-Software in 2D-Schichten zerlegt wird, um die notwendigen Befehle zur Steuerung des Druckprozesses zu generieren.
Der 3D-Drucker, auch additive Fertigung genannt, unterscheidet sich von herkömmlichen subtraktiven Fertigungsmethoden dadurch, dass er Material hinzufügt, anstatt es zu entfernen. Das Material wird typischerweise erhitzt und durch eine Düse im Druckkopf extrudiert, die sich präzise bewegt, um das Material auf den Arbeitsbereich aufzutragen und so das gewünschte Teil zu erzeugen.
Die 3D-Drucker-CNC-Maschine wird hauptsächlich für die Prototypenherstellung verwendet und minimiert die Materialverschwendung, da keine übermäßige Bearbeitung oder Entfernung von Material erforderlich ist.
12. CNC-Maschine mit automatischem Werkzeugwechsel
Ein Automatischer Werkzeugwechsler (ATC) ist eine Variation, die bei verschiedenen Arten von CNC-Maschinen zu finden ist. Diese Funktion ermöglicht den schnellen und effizienten Wechsel von Schneidwerkzeugen innerhalb der CNC-Maschine. Es ermöglicht den nahtlosen Übergang zwischen verschiedenen Arten von Schneidwerkzeugen oder den Austausch eines kaputten oder abgenutzten Werkzeugs. Die Möglichkeit, den Werkzeugwechselprozess zu automatisieren, führt zu einer höheren Produktionsgeschwindigkeit und minimiert Maschinenstillstandszeiten.
CNC-Maschinen, die mit einem automatischen Werkzeugwechsler ausgestattet sind, sind ein wesentlicher Schritt hin zur vollständigen Automatisierung. Der Werkzeugwechsel ist bei der CNC-Bearbeitung oft ein Engpass, aber mit einem ATC werden die Werkzeugtragfähigkeit und die Produktionsrate der Maschine verbessert. Es verbessert auch die Fähigkeit der Maschine, mit einer größeren Vielfalt an Werkzeugen zu arbeiten.
13. CNC-Biegemaschine
Eine CNC-Biegemaschine besteht aus einer computergesteuerten Presse und einem Gesenk, die den nötigen Druck ausüben, um das Werkstück in die gewünschte Form zu biegen. Diese Maschinen werden hauptsächlich in der Blechindustrie eingesetzt und sind präzise Biegen oder Falten von Blechen in vorprogrammierten Winkeln. Darüber hinaus können CNC-Biegemaschinen auch zum Biegen von Metallstangen und Rohren eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Biegemaschinen bieten CNC-Biegemaschinen eine außergewöhnliche Genauigkeit bei der Herstellung von Biegungen. Ihre Fähigkeit, Teile mit präzisen Abmessungen und konsistenten Ergebnissen herzustellen, macht sie in verschiedenen Großindustrien wie der Metallverarbeitung, dem Baugewerbe, der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt äußerst beliebt.
Arten von CNC-Maschinen basierend auf der Anzahl der Achsen
Nach der Bestimmung des Typs der CNC-Maschine erfolgt die weitere Klassifizierung anhand der Anzahl der verwendeten Achsen. Die Mehrachsenbearbeitung ist eine spezielle Form der CNC-Bearbeitung, die mehrere Bewegungsachsen umfasst, um komplizierte Geometrien und präzise Toleranzen zu erreichen.
Beispielsweise kann eine CNC-Fräsmaschine als 3-Achsen-, 4-Achsen- oder 5-Achsen-Variante klassifiziert werden, die jeweils unterschiedliche Funktionen und Preise bietet. Hier sind einige der am häufigsten verwendeten Arten von CNC-Maschinen:
2-Achsen-CNC-Maschine
2-Achsen-CNC-Maschinen gelten als die einfachste verfügbare Form eines CNC-Systems. Sie bestehen aus zwei Bewegungsachsen: der X-Achse (vertikal) und der Y-Achse (horizontal).
Diese Maschinen werden hauptsächlich für einfache Aufgaben wie das Erstellen geradliniger Schnitte oder das Bohren von Löchern in Brettern verwendet. Sie eignen sich im Allgemeinen für die Bearbeitung einer einzelnen Oberfläche eines Werkstücks, ohne dass eine Neupositionierung erforderlich ist. Auf 2-Achs-CNC-Maschinen bleibt das Werkstück während des Bearbeitungsprozesses stationär.
3-Achsen-CNC-Maschine
3-Achsen-CNC-Maschinen sind der am weitesten verbreitete Typ von CNC-Maschinen. Sie umfassen drei Bewegungsachsen: die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse (Tiefenachse), wodurch sie grundlegende Teile in 2,5 Dimensionen bearbeiten können.
Diese Maschinen können alle sechs Oberflächen eines quadratischen oder rechteckigen Materialblocks bearbeiten, es ist jedoch eine Neupositionierung des Blocks erforderlich. Trotzdem bleibt das Werkstück selbst während des Bearbeitungsprozesses auf 3-Achsen-CNC-Maschinen stationär.
4-Achsen-CNC-Maschine
4-Achsen-CNC-Maschinen sind mit 3-Achsen-Maschinen vergleichbar, verfügen jedoch zusätzlich über eine zusätzliche Achse. Zusätzlich zu den X-, Y- und Z-Achsen verfügt eine 4-Achsen-Maschine über eine Rotationsachse.
Diese zusätzliche Achse, die sogenannte A-Achse, ermöglicht es dem Schneidwerkzeug, sich in einer Drehbewegung entlang der X-Achse zu bewegen. Alternativ kann das Werkstück entlang der gleichen Achse bewegt werden. Diese Maschinen eignen sich besonders zum Erstellen von Ausschnitten und zum Durchführen von Schneidvorgängen entlang von Bögen.
5-Achsen-CNC-Maschine
Im 5-Achs-Bearbeitungist eine zusätzliche Schwenkbewegung integriert, die eine Bewegung des Schneidwerkzeugs bzw. Arbeitstisches entlang der Y-Achse ermöglicht. Diese Schwenk- und Rotationsachse wird als C-Achse bezeichnet.
Diese Maschinen sind für ihre Fähigkeit bekannt, gleichzeitig fünf Oberflächen eines Werkstücks zu bearbeiten, ohne dass eine Neupositionierung erforderlich ist. Dadurch können sie effizient komplizierte und präzise Teile herstellen, die besonders bei der Herstellung von Medizin- und Luft- und Raumfahrtgeräten wertvoll sind.
7-Achsen-CNC-Maschine
Eine 7-Achsen-CNC-Maschine umfasst die drei Standardachsen zum Bewegen des Schneidwerkzeugs, drei Achsen zum Drehen des Werkstücks und eine zusätzliche siebte Achse, die E-Achse, die den Arm dreht, der das Schneidwerkzeug hält.
Diese Maschinen werden häufig in der Herstellung von Militärausrüstung, Luft- und Raumfahrt usw. eingesetzt medizinisch, da sie die Möglichkeit bieten, hochkomplexe Teile herzustellen. Die durch die 7-Achsen-Konfiguration bereitgestellten zusätzlichen Bewegungsachsen ermöglichen erweiterte Bearbeitungsvorgänge und komplizierte Teilekonstruktionen.
9-Achsen-CNC-Maschine
9-Achsen-CNC-Maschinen sind eine einzigartige Kombination aus einer 5-Achsen-Fräsmaschine und einer 4-Achsen-Drehmaschine. Die Fräsmaschine ist einzigartig in ihrer Fähigkeit, die Außenfläche des Werkstücks zu bearbeiten, um die gewünschte Oberflächengüte zu erzielen, während die Drehmaschine die Fertigstellung interner Merkmale übernimmt.
Diese Konfiguration ermöglicht es einer 9-Achsen-Maschine, Teile mit internen und externen Merkmalen herzustellen. Diese Maschinen eignen sich ideal für die Herstellung von Zahnimplantaten, chirurgischen Werkzeugen und komplexer Luft- und Raumfahrtausrüstung. Die Möglichkeit, sowohl Fräs- als auch Drehbearbeitungen in einer einzigen Aufspannung durchzuführen, bietet eine größere Vielseitigkeit und Effizienz in Herstellungsprozessen.
12-Achsen-CNC-Maschine
12-Achsen-CNC-Maschinen weisen die größte Komplexität in der Branche auf und können für viele Anwendungen übertrieben sein. Diese CNC-Maschinen sind mit zwei Schneidköpfen ausgestattet, die sich in allen sechs Achsen bewegen können – X, Y, Z, A, B und C.
Durch den Einbau von Doppelschneidköpfen und die Nutzung aller sechs möglichen Achsen bieten diese Maschinen eine deutliche Steigerung der Genauigkeit. Sie haben das Potenzial, die Produktionsgeschwindigkeit zu verdoppeln oder sogar eine höhere Produktivität zu erreichen.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Einsatz von 12-Achsen-CNC-Maschinen typischerweise speziellen und anspruchsvollen Anwendungen vorbehalten ist, bei denen höchste Präzision und Effizienz von größter Bedeutung sind. Bei den meisten Standardanwendungen können die Komplexität und die Kosten dieser Maschinen die Vorteile überwiegen.
Arten von CNC-Maschinen basierend auf Bewegungssystemen
Das Grundkonzept einer CNC-Maschine besteht darin, das Schneidwerkzeug und das Werkstück relativ zueinander zu bewegen. Der Fräser wird ständig neu positioniert und an die vorgesehene Stelle gelenkt. Für die Neupositionierung von Werkzeugen werden verschiedene Methoden eingesetzt, was zu drei verschiedenen Arten von CNC-Maschinen führt:
Punkt-zu-Punkt-Positionierungssystem
Der grundlegendste Typ eines computergestützten numerischen Steuerungssystems ist ein Punkt zu Punkt (PTP) CNC-Steuerung. Bei diesem Steuersystem wird das Schneidwerkzeug auf einen vorgegebenen Punkt gerichtet, an dem der Bearbeitungsprozess um diesen bestimmten Schneidpunkt herum beginnt.
PTP-Systeme sind relativ kostengünstig und werden häufig für Vorgänge wie Bohren, Gewindeschneiden, Punktschweißen und Reiben eingesetzt, bei denen keine gleichzeitige Positionierung und Bearbeitung erforderlich sind.
Lineares Positionierungssystem
Eine lineare Positionierungssteuerung ermöglicht die gleichzeitige Neupositionierung des Schneidwerkzeugs und die Bearbeitung des Werkstücks. Allerdings ist die Bewegung zu jedem Zeitpunkt auf die Parallelität zu einer einzelnen Achse beschränkt. Sowohl der Neupositionierungs- als auch der Bearbeitungsprozess werden mit kontrollierter Geschwindigkeit ausgeführt. Dieses Steuerungssystem erhielt seinen Namen aufgrund der Art der Bearbeitung, die in geraden Linien erfolgt und keine gekrümmten Schnitte zulässt.
Konturweg-CNC-System
Das Contouring Path CNC-System, auch als Continuous Path CNC-System bekannt, ist das teuerste der drei Positioniersteuerungssysteme und bietet die Möglichkeit, äußerst komplexe Teile herzustellen. Dieses System kann sowohl eine Punkt-zu-Punkt-Positionierung (PTP) als auch eine lineare Positionierung durchführen. Darüber hinaus können sie die Positionierung des Schneidwerkzeugs in mehreren Achsen gleichzeitig steuern.
Diese Vielseitigkeit ermöglicht die Erstellung gekrümmter Oberflächen, oft auch als Konturen bezeichnet, auf dem Werkstück. CNC-Maschinen wie Fräsmaschinen, Drehmaschinen und Schleifmaschinen nutzen diese Methode für ihre Operationen.
Arten von CNC-Maschinen basierend auf Servosystemen
Basierend auf dem Servosystem gibt es verschiedene Arten von CNC-Maschinensystemen.
Open-Loop-Steuerungssystem
In einem Steuersystem mit offenem Regelkreis gibt es kein Erkennungs- oder Rückmeldungsgerät. Die Antriebsschaltung verstärkt die Leistung und das Befehlssignal des CNC-Geräts wird in eine Richtung übertragen, um den Schrittmotor anzutreiben, der den Maschinentisch bewegt.
Ein Vorteil dieses Systems ist seine Erschwinglichkeit, da es relativ kostengünstig ist. Allerdings weist es eine geringe Stabilität und Genauigkeit auf, was zu einer verminderten Arbeitsqualität führen kann.
Halbgeschlossenes Regelsystem
In einem halbgeschlossenen Regelsystem wird die tatsächliche Verschiebung des Arbeitstisches durch eine Vorrichtung zur Erfassung der Winkelverschiebung bestimmt, die sich direkt am Ende der Welle des Servomotors oder der Kugelumlaufspindel befindet.
Dieses Erkennungsgerät vergleicht den berechneten Wert mit dem ursprünglichen Befehlsverschiebungswert des Arbeitstisches und passt sich entsprechend der Differenz an. Dieses Steuerungssystem liegt in einer moderaten Preisklasse, bietet aber eine hohe Präzision und Stabilität.
Closed-Loop-Steuerungssystem
In einem Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis wird eine lineare Verschiebungserkennungsvorrichtung eingesetzt, die typischerweise an den beweglichen Teilen oder der Tischplatte der Werkzeugmaschine montiert ist. Der Komparator des CNC-Geräts empfängt die erkannte tatsächliche Verschiebung und vergleicht sie mit dem programmierten Befehlswert.
Die Gewährleistung der Stabilität einer CNC-Maschine mit geschlossenem Regelkreis kann eine Herausforderung sein. Allerdings bietet dieser Maschinentyp eine hohe Präzision.
Wie wählt man die richtigen CNC-Maschinentypen aus?
Bei der Entscheidung über die am besten geeignete CNC-Maschine für Ihr Unternehmen oder Ihre Projekte sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Die Wahl der CNC-Maschine, die Ihren Anforderungen am besten entspricht, hängt von Faktoren wie der Art Ihres Unternehmens, den von Ihnen hergestellten Produkten und Ihrem Produktionsvolumen ab. Im Folgenden finden Sie einige Überlegungen, die Sie bei der Auswahl einer CNC-Maschine beachten sollten.
Materielle Überlegungen
Bei der Auswahl von CNC-Maschinen ist es wichtig, die Art des zu bearbeitenden Materials zu berücksichtigen. Maschinen müssen stark und langlebig genug sein, um komplexe Komponenten aus harten Legierungen präzise zu fräsen. Für weichere Materialien wie Weichstahl können Präzisionsmaschinen geeignet sein, die die erforderlichen Toleranzen einhalten können.
Geschäftstypen
Die Art Ihres Unternehmens bestimmt die für Sie verfügbaren Optionen. Wenn Sie beispielsweise ein kleines Unternehmen betreiben CNC-Maschinenwerkstatt, Ihre Anforderungen können möglicherweise von einigen CNC-Fräsmaschinen erfüllt werden. Wenn Sie jedoch ein großes Fertigungsunternehmen leiten, benötigen Sie wahrscheinlich größere und vielseitigere Maschinen.
Erforderliche Komplexität
Der Typ der benötigten CNC-Maschine hängt weitgehend von der Art der auszuführenden Arbeiten ab. Für einfachere Artikel reicht möglicherweise eine CNC-Drehmaschine oder eine 3-Achsen-Fräsmaschine aus. Mit zunehmender Komplexität wird es jedoch kosteneffizienter, über Maschinen zu verfügen, die mehrere Komponenten in einem einzigen Aufbau herstellen können. Die am besten geeigneten Maschinen für solche Aufgaben sind Fünfachsige CNC-Maschinen.
Darüber hinaus erfordern bestimmte Produktkategorien spezielle CNC-Geräte. Beispielsweise wäre eine speziell angefertigte Schweizer Drehmaschine ideal für die Herstellung Tausender komplizierter zylindrischer Teile.
Verfügbarkeit von Ersatzteilen
Wie jede andere Maschine kann es auch bei CNC-Maschinen im Laufe der Zeit zu Verschleiß oder Fehlfunktionen kommen. Um potenzielle Ausfallzeiten zu minimieren, ist es wichtig, eine Marke oder ein Modell auszuwählen, das von Ihren Spezialisten effizient repariert werden kann und über leicht zugängliche Ersatzteile zum Austausch verfügt. Dies ist wichtig, da sich die Verfügbarkeit von Ersatzteilen direkt auf die Wartezeit bis zur Wiederaufnahme der Produktion auswirkt.
Leistungskapazität
Diese Maschinen haben einen hohen Leistungsbedarf und sind für eine optimale Funktion häufig auf Dreiphasenstrom angewiesen. Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass das Gebäude über ausreichend Stromkapazität verfügt, um die neuen Geräte unterzubringen. Es empfiehlt sich auch, den aktuellen Stromverbrauch abzuschätzen. Während die vorhandenen Maschinen derzeit möglicherweise mit der verfügbaren Stromversorgung betrieben werden, könnte der Einbau einer neuen CNC-Maschine die Kapazität überschreiten und zu Stromausfällen führen.
Fazit
In diesem Artikel werden verschiedene Arten von CNC-Maschinen basierend auf unterschiedlichen Klassifizierungen besprochen und ihre Funktionen, Anwendungen, Einschränkungen, ihre Verwendung in der Fertigung und die Auswahl der für Ihre Anforderungen am besten geeigneten CNC-Maschine erläutert. Man erkennt, dass es bei CNC-Maschinen zahlreiche Möglichkeiten gibt. Die Auswahl der idealen Maschine für Ihre spezifischen Anforderungen kann angesichts der Vielzahl verfügbarer Maschinen eine entmutigende Aufgabe sein. Darüber hinaus sind CNC-Maschinen in der Regel recht kostspielig, sodass die Anfangsinvestition eine wichtige Überlegung darstellt.
Glücklicherweise gibt es eine alternative Lösung. Durch die Auslagerung Ihrer CNC-Bearbeitungsanforderungen an zuverlässige Hersteller wie z Runsom-Präzisionkönnen Sie die Herausforderungen bei der Auswahl und Finanzierung einer CNC-Maschine umgehen. Bei Runsom Precision verfügen wir über eine breite Palette an CNC-Maschinen, die von einfacheren 3-Achsen-Maschinen bis hin zu komplizierten Mehrachsen-Maschinen reichen und für jede Aufgabe geeignet sind. Unser Team aus erfahrenen Ingenieuren ist bereit, auf Ihre Produktanforderungen einzugehen, egal wie komplex diese auch sein mögen.
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