CNC-Fräsverfahren

Kurze Beschreibung:

Numerische Steuerung (auch numerische Computersteuerung und allgemein CNC genannt) ist die automatisierte Steuerung von Bearbeitungswerkzeugen (wie Bohrern, Drehmaschinen, Fräsmaschinen und 3D-Druckern) mittels eines Computers.Eine CNC-Maschine bearbeitet ein Stück Material (Metall, Kunststoff, Holz, Keramik oder Verbundwerkstoff), um Spezifikationen zu erfüllen, indem sie einer codierten programmierten Anweisung folgt und ohne dass ein manueller Bediener den Bearbeitungsvorgang direkt steuert.

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Einführung der CNC-Bearbeitung

Eine CNC-Maschine ist ein motorisiertes manövrierfähiges Werkzeug und häufig eine motorisierte manövrierfähige Plattform, die beide von einem Computer gemäß spezifischen Eingabeanweisungen gesteuert werden.Anweisungen werden in Form eines sequentiellen Programms aus Maschinensteuerungsanweisungen wie G-Code und M-Code an eine CNC-Maschine übermittelt und dann ausgeführt.Das Programm kann von einer Person geschrieben oder, weitaus häufiger, mit grafischer Computer-Aided-Design-Software (CAD) und/oder Computer-Aided-Manufacturing-Software (CAM) erstellt werden.Bei 3D-Druckern wird das zu druckende Teil „in Scheiben geschnitten“, bevor die Anweisungen (oder das Programm) generiert werden.Auch 3D-Drucker nutzen G-Code.

CNC ist eine enorme Verbesserung gegenüber nicht computergestützter Bearbeitung, die manuell (z. B. mithilfe von Geräten wie Handrädern oder Hebeln) oder mechanisch durch vorgefertigte Musterführungen (Nocken) gesteuert werden muss.In modernen CNC-Systemen ist die Konstruktion eines mechanischen Teils und seines Fertigungsprogramms hochgradig automatisiert.Die mechanischen Abmessungen des Teils werden mithilfe von CAD-Software definiert und dann mithilfe von CAM-Software (Computer Aided Manufacturing) in Fertigungsanweisungen übersetzt.Die resultierenden Anweisungen werden (durch „Postprozessor“-Software) in die spezifischen Befehle umgewandelt, die eine bestimmte Maschine zur Herstellung des Bauteils benötigt, und dann in die CNC-Maschine geladen.

Da für jede einzelne Komponente möglicherweise mehrere unterschiedliche Werkzeuge – Bohrer, Sägen usw. – erforderlich sind, fassen moderne Maschinen oft mehrere Werkzeuge in einer einzigen „Zelle“ zusammen.In anderen Installationen werden verschiedene Maschinen mit einer externen Steuerung und menschlichen oder Roboterbedienern verwendet, die das Bauteil von Maschine zu Maschine bewegen.In beiden Fällen ist die Abfolge der zur Herstellung eines Teils erforderlichen Schritte hochgradig automatisiert und es entsteht ein Teil, das der ursprünglichen CAD-Zeichnung genau entspricht.

Einführung in CNC-Fräsbearbeitungsteile

Beim Fräsen handelt es sich um einen Schneidprozess, bei dem mit einem Fräser Material von der Oberfläche eines Werkstücks abgetragen wird.Der Fräser ist ein rotierendes Schneidwerkzeug, oft mit mehreren Schneidpunkten.Im Gegensatz zum Bohren, bei dem das Werkzeug entlang seiner Drehachse vorgeschoben wird, wird der Fräser beim Fräsen normalerweise senkrecht zu seiner Achse bewegt, sodass der Schnitt am Umfang des Fräsers erfolgt.Wenn der Fräser in das Werkstück eindringt, schneiden die Schneidkanten (Nuten oder Zähne) des Werkzeugs wiederholt in das Material ein und treten aus diesem aus, wobei bei jedem Durchgang Späne (Späne) vom Werkstück abgetrennt werden.Die Schneidwirkung ist eine Scherverformung;Das Material wird in winzigen Klumpen vom Werkstück abgestoßen, die je nach Material mehr oder weniger stark aneinander hängen und Späne bilden.Dadurch unterscheidet sich das Metallschneiden (in seiner Mechanik) etwas vom Schneiden weicherer Materialien mit einer Klinge.

Beim Fräsprozess wird Material durch viele einzelne, kleine Schnitte entfernt.Dies wird erreicht, indem man einen Fräser mit vielen Zähnen verwendet, den Fräser mit hoher Geschwindigkeit dreht oder das Material langsam durch den Fräser bewegt;Meistens handelt es sich um eine Kombination dieser drei Ansätze.[2]Die verwendeten Geschwindigkeiten und Vorschübe werden variiert, um einer Kombination von Variablen gerecht zu werden.Die Geschwindigkeit, mit der sich das Werkstück durch den Fräser bewegt, wird Vorschub oder einfach Vorschub genannt.Sie wird am häufigsten als Distanz pro Zeit (Zoll pro Minute [in/min oder ipm] oder Millimeter pro Minute [mm/min]) gemessen, obwohl manchmal auch Distanz pro Umdrehung oder pro Fräserzahn verwendet wird.

Es gibt zwei Hauptklassen von Fräsprozessen:
1. Beim Planfräsen erfolgt die Schneidwirkung hauptsächlich an den Endecken des Fräsers.Planfräsen wird verwendet, um flache Oberflächen (Flächen) in das Werkstück zu schneiden oder um Hohlräume mit flachem Boden zu schneiden.
2. Beim Umfangsfräsen erfolgt die Schneidwirkung hauptsächlich entlang des Umfangs des Fräsers, sodass der Querschnitt der gefrästen Oberfläche letztendlich die Form des Fräsers erhält.In diesem Fall kann man sehen, wie die Klingen des Fräsers Material aus dem Werkstück herausschöpfen.Das Umfangsfräsen eignet sich gut zum Schneiden tiefer Schlitze, Gewinde und Verzahnungen.

Beispiele einer CNC-Maschine in der GUOSHI-Fabrik

CNC-Maschine	Beschreibung
Mühle	Übersetzt Programme, die aus bestimmten Zahlen und Buchstaben bestehen, um die Spindel (oder das Werkstück) an verschiedene Orte und Tiefen zu bewegen.Viele verwenden G-Code.Zu den Funktionen gehören: Planfräsen, Eckfräsen, Gewindeschneiden, Bohren und einige bieten sogar Drehen.Heutzutage können CNC-Fräsmaschinen 3 bis 6 Achsen haben.Bei den meisten CNC-Fräsmaschinen muss das Werkstück darauf oder darin platziert werden und muss mindestens so groß sein wie das Werkstück. Es werden jedoch neue 3-Achsen-Maschinen hergestellt, die viel kleiner sind.
Drehbank	Schneidet Werkstücke, während sie gedreht werden.Führt schnelle, präzise Schnitte durch, im Allgemeinen mit Wendeschneidwerkzeugen und Bohrern.Effektiv für komplizierte Programme zur Herstellung von Teilen, die auf manuellen Drehmaschinen nicht möglich wären.Ähnliche Steuerungsspezifikationen wie bei CNC-Fräsmaschinen und kann häufig G-Code lesen.Im Allgemeinen verfügen sie über zwei Achsen (X und Z), neuere Modelle verfügen jedoch über mehr Achsen, sodass komplexere Arbeiten bearbeitet werden können.
Plasma Schneider	Dabei wird ein Material mit einem Plasmabrenner geschnitten.Wird häufig zum Schneiden von Stahl und anderen Metallen verwendet, kann aber auch für eine Vielzahl anderer Materialien verwendet werden.Dabei wird Gas (z. B. Druckluft) mit hoher Geschwindigkeit aus einer Düse geblasen;Gleichzeitig entsteht durch das Gas ein elektrischer Lichtbogen von der Düse zur zu schneidenden Oberfläche, der einen Teil dieses Gases in Plasma umwandelt.Das Plasma ist heiß genug, um das zu schneidende Material zu schmelzen, und bewegt sich schnell genug, um geschmolzenes Metall vom Schnitt wegzublasen.
Elektroerosionsbearbeitung	(EDM), auch bekannt als Funkenbearbeitung, Funkenerodieren, Brennen, Senkerodieren oder Drahterodieren, ist ein Herstellungsprozess, bei dem mithilfe elektrischer Entladungen (Funken) eine gewünschte Form erhalten wird.Der Materialabtrag vom Werkstück erfolgt durch eine Reihe schnell wiederkehrender Stromentladungen zwischen zwei Elektroden, die durch eine dielektrische Flüssigkeit getrennt und unter elektrischer Spannung stehen.Eine der Elektroden wird Werkzeugelektrode oder einfach „Werkzeug“ oder „Elektrode“ genannt, während die andere Werkstückelektrode oder „Werkstück“ genannt wird.
Mehrspindelmaschine	Art der Schneckenmaschine, die in der Massenproduktion verwendet wird.Gilt als hocheffizient, da die Produktivität durch Automatisierung gesteigert wird.Kann Materialien effizient in kleine Stücke schneiden und gleichzeitig einen vielfältigen Werkzeugsatz nutzen.Mehrspindelmaschinen verfügen über mehrere Spindeln auf einer Trommel, die sich um eine horizontale oder vertikale Achse dreht.In der Trommel befindet sich ein Bohrkopf, der aus mehreren Spindeln besteht, die kugelgelagert sind und über Zahnräder angetrieben werden.Für diese Bohrköpfe gibt es zwei Befestigungsarten: fest oder verstellbar, je nachdem, ob der Achsabstand der Bohrspindel variiert werden soll.
Drahterodieren	Dieser Prozess, der auch als Drahterodieren, Drahterodieren oder Wanderdrahterodieren bekannt ist, nutzt Funkenerosion, um mithilfe einer Wanderdrahtelektrode Material aus elektrisch leitenden Materialien zu bearbeiten oder zu entfernen.Die Drahtelektrode besteht meist aus Messing oder verzinktem Messingmaterial.Drahterodieren ermöglicht nahezu 90-Grad-Ecken und übt nur sehr wenig Druck auf das Material aus.Da der Draht bei diesem Prozess erodiert wird, führt eine Drahterodiermaschine frischen Draht von einer Spule zu, während der verbrauchte Draht zerkleinert und zum Recycling in einem Behälter zurückgelassen wird.
Senkerodieren	Ein Senkerodierer, auch Hohlraumerodiermaschine oder Volumenerodiermaschine genannt, besteht aus einer Elektrode und einem Werkstück, die in Öl oder eine andere dielektrische Flüssigkeit getaucht sind.Elektrode und Werkstück werden an eine geeignete Stromversorgung angeschlossen, die ein elektrisches Potential zwischen den beiden Teilen erzeugt.Wenn sich die Elektrode dem Werkstück nähert, kommt es in der Flüssigkeit zu einem dielektrischen Durchschlag, der einen Plasmakanal und kleine Funkensprünge bildet.Produktionswerkzeuge und -formen werden häufig mit Senkerodiermaschine hergestellt.Einige Materialien, wie z. B. weiche Ferritmaterialien und epoxidreiche gebundene magnetische Materialien, sind nicht mit der Senkerodiermaschine kompatibel, da sie nicht elektrisch leitend sind.[6]
Wasserstrahlschneider	Auch als „Wasserstrahl“ bekannt, ist ein Werkzeug, das Metall oder andere Materialien (z. B. Granit) schneiden kann, indem ein Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck oder eine Mischung aus Wasser und einer abrasiven Substanz, z. B. Sand, verwendet wird.Es wird häufig bei der Herstellung oder Herstellung von Teilen für Maschinen und andere Geräte verwendet.Wasserstrahl ist die bevorzugte Methode, wenn die zu schneidenden Materialien empfindlich auf die hohen Temperaturen reagieren, die bei anderen Methoden entstehen.Es findet Anwendung in einer Vielzahl von Branchen, vom Bergbau bis zur Luft- und Raumfahrt, wo es für Vorgänge wie Schneiden, Formen, Schnitzen und Reiben verwendet wird.