Was ist CNC-Bearbeitung?
Bei der CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) handelt es sich um einen Herstellungsprozess, bei dem vorprogrammierte Computersoftware die Bewegung von Werkswerkzeugen und Maschinen vorgibt. Der Prozess kann zur Steuerung einer Reihe komplexer Maschinen eingesetzt werden, von Schleifmaschinen und Drehmaschinen bis hin zu Mühlen und CNC-Fräsmaschinen. Mit der CNC-Bearbeitung können dreidimensionale Schneidaufgaben in einem einzigen Satz von Eingabeaufforderungen erledigt werden.

Wenn ein CNC-System aktiviert wird, werden die gewünschten Schnitte in die Software programmiert und den entsprechenden Werkzeugen und Maschinen vorgegeben, die die vorgegebenen Maßaufgaben ausführen, ähnlich wie ein Roboter.

Moderne CNC-Maschinen konzentrieren sich darauf, menschliche Eingriffe so gering wie möglich zu halten. Dadurch wird eine konstante und kontinuierliche Leistung gewährleistet, was eine intelligente Fertigung ermöglicht und hervorragende Ergebnisse liefert.

CNC-Bearbeitungsvorgänge erfordern jedoch sorgfältige Überlegungen vom ersten Entwurf bis zur endgültigen Fertigung. Der gesamte Prozess läuft in drei verschiedenen Schritten ab:

1 - Design

Dies ist der erste Schritt, bei dem es sich bei den zu liefernden Produkten um Designdateien im CAD-, CAM- und CAE-Format handelt. Ingenieure und Designer verwenden CAD/CAM-Pakete, die sie bei der Erstellung des Gesamtdesigns des Teils und Produkts unterstützen, das dann auf seine Herstellbarkeit analysiert wird. Diese Analyse, manchmal auch DFM (Design for Manufacturing) genannt, ist ein integraler Prozess, da sie maximale Vorteile bei niedrigsten Gesamtkosten gewährleistet und gleichzeitig die Einschränkungen der verfügbaren Technologie berücksichtigt.

In den meisten Fällen verfügen die auf dem Markt erhältlichen CAD-Tools über ein internes CAM-Tool, das die Vorverarbeitung und Programmierung, den nächsten Schritt im CNC-Prozess, erleichtert.

2 – Vorverarbeitung und Programmierung

Die primäre Methode zur Kommunikation mit einer CNC-Maschine sind G-Codes oder M-Codes. CAM-Pakete generieren diese Codes, die im Grunde die Navigationskarte für das Schneidwerkzeug in CNC-Maschinen darstellen.

In den meisten Fällen müssen CNC-Maschinisten nicht in den Betrieb oder die Vorbearbeitung eingreifen, wenn die Konstruktion den DFM-Standards entspricht. Ist dies nicht der Fall, sind möglicherweise einige Eingriffe erforderlich, um eine hervorragende Leistung sicherzustellen.

Dies ist ein allgemeiner Schritt, der bei jedem CNC-Bearbeitungsvorgang üblich ist. Wie viel Zeit für die Vorverarbeitung benötigt wird, hängt von der Gesamtqualität des Designprozesses ab. Das Programmieren der G-Codes oder M-Codes dauert nur wenige Minuten.

Sie sind jedoch von der Bauart abhängig. Wenn der Gesamtentwurf den notwendigen Konventionen für DFM entspricht, wären die Codes korrekt und würden akzeptable Ergebnisse liefern. Im Gegenteil würden Fehler im Design zu fehlerhaften Codes führen, die natürlich inakzeptable Ergebnisse liefern würden.  

3 – Bearbeitung

Der letzte Schritt ist der eigentliche Bearbeitungsprozess, bei dem die bereitgestellten Codes aus dem vorherigen Schritt verwendet werden, um überschüssiges Material von einem Block zu entfernen.

Im Allgemeinen sind Präzisionswerkzeugmaschinen äußerst wichtig, sie können jedoch nicht genau die gleichen Abmessungen wie das CAD-Modell reproduzieren. Aus diesem Grund verwenden Maschinenschlosser in der Regel Toleranzen, die je nach den Anforderungen der Branche unterschiedlich sind. Die allgemeine Faustregel besagt, dass genaue Toleranzen zu höheren Kosten für die Fertigungseinheit führen würden.

 

Arten von Bearbeitungsvorgängen

Es gibt zwei Haupttypen von Bearbeitungsvorgängen; konventionell und unkonventionell. Darüber hinaus verfügen diese beiden Haupttypen über weitere Untertypen, um das gewünschte Endprodukt zu erzielen. Lassen Sie uns diese untersuchen Bearbeitungsvorgänge genauer.

 

Häufige Anwendungen von CNC-bearbeiteten Teilen

Die CNC-Bearbeitung gehört zu den Fertigungsverfahren, die nicht an eine bestimmte Branche oder Anwendung gebunden sind. Heutzutage werden diese Maschinen in der einen oder anderen Funktion fast überall eingesetzt. Die folgenden Branchen können jedoch das Beste aus den Angeboten der CNC-Bearbeitung machen:

• Luft- und Raumfahrt und Verteidigung: CNC-Bearbeitung ist bei der Herstellung von Komponenten für Flugzeuge weit verbreitet. Darüber hinaus wird es auch für die Verteidigungsproduktion verwendet. Zum Beispiel; Waffen, Munition und ähnliche Gegenstände.
• Automobilindustrie: CNC-Maschinen produzieren eine Vielzahl von Teilen für Pkw und Lkw. Einige Beispiele umfassen Motorteile, Getriebekomponenten und Aufhängungskomponenten.
• Medizinische Geräte: Mit der CNC-Bearbeitung können Präzisionskomponenten für medizinische Geräte wie Implantate, Prothesen und chirurgische Instrumente hergestellt werden.
• Verbraucherprodukte: CNC-Maschinen können eine Vielzahl von Konsumgütern herstellen. Dazu gehören Elektronik, Spielzeug und gängige Haushaltsgegenstände.
• Maschinen und Anlagen: Die CNC-Bearbeitung ist bei der Herstellung von Komponenten für eine Vielzahl von Maschinen und Geräten weit verbreitet. Einige Beispiele sind Pumpen, Ventile und Zahnräder.
• Prototyping und Forschung und Entwicklung: Die CNC-Bearbeitung wird häufig zur Herstellung von Prototypen und Testteilen für Forschungs- und Entwicklungszwecke eingesetzt.
• Schmuckherstellung: Komplizierter Schmuck erfordert Präzision und Wiederholgenauigkeit, die nur durch CNC-Bearbeitung gewährleistet werden kann. Deshalb ist es in dieser Branche beliebt.
• Formen und Matrizen: Die CNC-Bearbeitung stellt Formen und Matrizen her, die für die Herstellung von Kunststoff- und Metallprodukten erforderlich sind.
• Metallverarbeitung: CNC-Bearbeitung ist bei der Herstellung von Metallkomponenten für eine Vielzahl von Branchen üblich, darunter Baugewerbe, Landwirtschaft und Bergbau.
  
  

Wichtigste Vor- und Nachteile der CNC-Bearbeitung

Der CNC-Bearbeitungsprozess hat seine Vor- und Nachteile. Im Allgemeinen sind die meisten Vor- und Nachteile nicht branchenspezifisch. Einige Qualitäten können jedoch aufgrund der Gesamtanforderungen an Kosten, Qualität und Zeit einen größeren Einfluss auf eine bestimmte Anwendung haben.

Hier sind die Hauptvorteile, die die CNC-Bearbeitung bietet:

Vorteile	Nachteile
Präzise und hochpräzise: Die CNC-Bearbeitung ermöglicht eine präzise Steuerung des Schneidwerkzeugs, was zu Teilen mit engen Toleranzen und hervorragender Wiederholgenauigkeit führt.	Hohe Anschaffungskosten: CNC-Maschinen sind recht teuer. Darüber hinaus gibt es viele Arten von ihnen und die meisten ihrer Operationen sind nicht austauschbar. Dadurch wird der Kapitalbedarf für kleine und mittlere Unternehmen erheblich.
Schnelle Produktion: CNC-Maschinen können mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten, was eine schnellere Produktion von Teilen ermöglicht.	Geschulte Bediener erforderlich: Im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen benötigen CNC-Bediener eine umfassende Schulung, bevor sie mit der Arbeit beginnen können. Das heißt, sie sind gefragter und haben höhere Lohnanforderungen.
Erweiterte Leistungsfähigkeit: Die CNC-Bearbeitung gewährleistet eine gleichbleibende Qualität, die sich hervorragend für Verbraucherprodukte oder die Produktion großer Stückzahlen eignet.	In manchen Fällen erhöht sich die Materialverschwendung: Einige CNC-Vorgänge sind zwar effizient, können aber im Vergleich zum manuellen Prozess mehr Material verschwenden. Die Präzision, Wiederholbarkeit und Effizienz, die sie bieten, können diesen Nachteil jedoch in vielen Fällen ausgleichen.
Komplexes Design: CNC-Maschinen können für die Herstellung verschiedenster Teile programmiert werden. Von einfachen bis hin zu komplexen Formen ist mit den richtigen Designüberlegungen und dem richtigen Bearbeitungsansatz alles möglich.
Konsistenz und geringe menschliche Fehler: Die CNC-Bearbeitung gewährleistet eine gleichbleibende Qualität, die sich hervorragend für ein Verbraucherprodukt oder eine Großserienproduktion eignet.
Kosteneffizienz: Die CNC-Bearbeitung kann bei großen Produktionsläufen kostengünstig sein. Größere Produktionsläufe nutzen Skaleneffekte, um die Gesamtkosten pro Stück zu senken, was genau den Anforderungen der Branche entspricht.
Erhöhte Sicherheit: CNC-Maschinen sind deutlich sicherer als ihre manuellen Gegenstücke. Im Allgemeinen steuern die Bediener die Maschine von einem anderen Raum aus, wodurch sie vor Scherben, Hitze und anderen Gefahren geschützt sind.
Reduzierter Wartungsaufwand: Da die meisten Prozesse automatisch ablaufen, sind sie so optimiert, dass sie ohne Eingriffe konstant funktionieren. Dadurch wird der allgemeine Wartungsaufwand gesenkt.