Bei der CNC-Bearbeitung 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 Fräsmaschinen und Oberfräsen. Mit der CNC-Bearbeitung können dreidimensionale Schneidaufgaben in einem einzigen Satz von Eingabeaufforderungen erledigt werden.
Der CNC-Prozess steht für „Computer Numerical Control“ und steht im Gegensatz zu den Einschränkungen der manuellen Steuerung, bei der echte Bediener erforderlich sind, um die Befehle von Bearbeitungswerkzeugen über Hebel, Knöpfe und Räder zu steuern und zu steuern. Für den Betrachter ähnelt ein CNC-System möglicherweise einem normalen Satz Computerkomponenten, doch die bei der CNC-Bearbeitung verwendeten Softwareprogramme und Konsolen unterscheiden es von allen anderen Berechnungsformen.
Wie funktioniert die CNC-Bearbeitung?
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.
Bei der CNC-Programmierung geht der Codegenerator innerhalb des numerischen Systems häufig davon aus, dass die Mechanismen fehlerfrei sind, obwohl Fehler möglich sind, die größer sind, wenn eine CNC-Maschine angewiesen wird, gleichzeitig in mehr als eine Richtung zu schneiden. Die Platzierung eines Werkzeugs in einem numerischen Steuerungssystem wird durch eine Reihe von Eingaben beschrieben, die als Teileprogramm bezeichnet werden.
Bei einer numerisch gesteuerten Maschine werden Programme über Lochkarten eingegeben. Im Gegensatz dazu werden die Programme für CNC-Maschinen über kleine Tastaturen in Computer eingegeben. Die CNC-Programmierung bleibt im Speicher eines Computers erhalten. Der Code selbst wird von Programmierern geschrieben und bearbeitet. Daher bieten CNC-Systeme eine weitaus größere Rechenkapazität. Das Beste daran ist, dass CNC-Systeme keineswegs statisch sind, da neuere Eingabeaufforderungen durch überarbeiteten Code zu bereits vorhandenen Programmen hinzugefügt werden können.
CNC-MASCHINENPROGRAMMIERUNG
In der CNC werden Maschinen über eine numerische Steuerung betrieben, wobei ein Softwareprogramm zur Steuerung eines Objekts vorgesehen ist. Die Sprache hinter der CNC-Bearbeitung wird auch als G-Code bezeichnet und dient dazu, die verschiedenen Verhaltensweisen einer entsprechenden Maschine wie Geschwindigkeit, Vorschub und Koordination zu steuern.
Grundsätzlich ermöglicht die CNC-Bearbeitung, die Geschwindigkeit und Position von Werkzeugmaschinenfunktionen vorab zu programmieren und sie über Software in sich wiederholenden, vorhersehbaren Zyklen auszuführen, und das alles mit geringem Eingriff menschlicher Bediener. Aufgrund dieser Fähigkeiten wurde das Verfahren in allen Bereichen des Fertigungssektors übernommen und ist besonders in den Bereichen der Metall- und Kunststoffproduktion von entscheidender Bedeutung.
Zunächst wird eine 2D- oder 3D-CAD-Zeichnung erstellt, die dann in Computercode übersetzt wird, der vom CNC-System ausgeführt werden kann. Nach der Eingabe des Programms führt der Bediener einen Probelauf durch, um sicherzustellen, dass die Codierung keine Fehler enthält.
Offene/geschlossene Bearbeitungssysteme
Die Positionsregelung erfolgt über ein Open-Loop- oder Closed-Loop-System. Bei ersterem verläuft die Signalisierung zwischen Steuerung und Motor in einer Richtung. Bei einem geschlossenen Regelkreis ist der Controller in der Lage, Feedback zu empfangen, was eine Fehlerkorrektur ermöglicht. Somit kann ein geschlossenes System Unregelmäßigkeiten in Geschwindigkeit und Position korrigieren.
Bei der CNC-Bearbeitung erfolgt die Bewegung normalerweise über die X- und Y-Achse. Das Werkzeug wiederum wird über Schritt- oder Servomotoren positioniert und geführt, die exakte Bewegungen nachbilden, die durch den G-Code vorgegeben sind. Bei minimaler Kraft und Geschwindigkeit kann der Prozess gesteuert ablaufen. Für alles andere ist eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis erforderlich, um die Geschwindigkeit, Konsistenz und Genauigkeit sicherzustellen, die für industrielle Anwendungen, beispielsweise in der Metallbearbeitung, erforderlich sind.
Die CNC-Bearbeitung ist vollständig automatisiert
In heutigen CNC-Protokollen erfolgt die Herstellung von Teilen über vorprogrammierte Software größtenteils automatisiert. Die Abmessungen für ein bestimmtes Teil werden mit CAD-Software (Computer Aided Design) festgelegt und dann mit CAM-Software (Computer Aided Manufacturing) in ein tatsächliches Endprodukt umgewandelt.
Für jedes Werkstück sind möglicherweise verschiedene Werkzeugmaschinen wie Bohrer und Fräser erforderlich. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, vereinen viele moderne Maschinen mehrere unterschiedliche Funktionen in einer Zelle. Alternativ könnte eine Installation aus mehreren Maschinen und einer Reihe von Roboterhänden bestehen, die Teile von einer Anwendung zur anderen transportieren, wobei jedoch alles von demselben Programm gesteuert wird. Unabhängig von der Einrichtung ermöglicht der CNC-Prozess eine Konsistenz in der Teileproduktion, die manuell nur schwer oder gar nicht zu reproduzieren wäre.
DIE VERSCHIEDENEN ARTEN VON CNC-MASCHINEN
Die frühesten numerisch gesteuerten Maschinen stammen aus den 1940er Jahren, als Motoren erstmals zur Steuerung der Bewegung bereits vorhandener Werkzeuge eingesetzt wurden. Mit fortschreitender Technologie wurden die Mechanismen durch analoge Computer und schließlich durch digitale Computer verbessert, was zum Aufstieg der CNC-Bearbeitung führte.
Die überwiegende Mehrheit der heutigen CNC-Arsenale ist vollständig elektronisch. Zu den gebräuchlichsten CNC-gesteuerten Verfahren gehören Ultraschallschweißen, Lochstanzen und Laserschneiden. Zu den am häufigsten verwendeten Maschinen in CNC-Systemen gehören:
CNC-Fräsen
CNC-Fräsmaschinen können mit Programmen arbeiten, die aus auf Zahlen und Buchstaben basierenden Eingabeaufforderungen bestehen, die Teile über verschiedene Entfernungen führen. Die für eine Fräsmaschine verwendete Programmierung könnte entweder auf G-Code oder einer einzigartigen, von einem Fertigungsteam entwickelten Sprache basieren. Einfache Mühlen bestehen aus einem Drei-Achsen-System (X, Y und Z), obwohl die meisten neueren Mühlen drei zusätzliche Achsen aufnehmen können.
Drehmaschinen
In Drehmaschinen werden Teile mit Wendeschneidwerkzeugen kreisförmig geschnitten. Mit der CNC-Technologie werden die von Drehmaschinen verwendeten Schnitte mit Präzision und hoher Geschwindigkeit ausgeführt. Mit CNC-Drehmaschinen werden komplexe Konstruktionen hergestellt, die mit manuell betriebenen Versionen der Maschine nicht möglich wären. Insgesamt sind die Steuerungsfunktionen von CNC-gesteuerten Fräs- und Drehmaschinen ähnlich. Wie bei ersterem können Drehmaschinen durch G-Code oder einen einzigartigen proprietären Code gesteuert werden. Die meisten CNC-Drehmaschinen bestehen jedoch aus zwei Achsen – X und Z.
Plasmaschneider
Bei einem Plasmaschneider wird Material mit einem Plasmabrenner geschnitten. Das Verfahren wird vor allem auf metallische Werkstoffe angewendet, kann aber auch auf anderen Oberflächen eingesetzt werden. Um die zum Schneiden von Metall erforderliche Geschwindigkeit und Wärme zu erzeugen, wird Plasma durch eine Kombination aus Druckluftgas und elektrischen Lichtbögen erzeugt.
Elektrische Entladungsmaschinen
Elektroerosion (EDM) – auch Senkerodieren und Funkenerosion genannt – ist ein Prozess, bei dem Werkstücke mit elektrischen Funken in bestimmte Formen gebracht werden. Bei der Funkenerosion kommt es zu Stromentladungen zwischen zwei Elektroden, wodurch Teile eines Werkstücks abgetragen werden.
Wenn der Abstand zwischen den Elektroden kleiner wird, wird das elektrische Feld intensiver und damit stärker als das Dielektrikum. Dadurch kann ein Strom zwischen den beiden Elektroden fließen. Folglich werden von jeder Elektrode Teile eines Werkstücks abgetragen. Zu den Untertypen von EDM gehören:
● Drahterodieren, wobei durch Funkenerosion Teile aus einem elektronisch leitfähigen Material entfernt werden.
● Senkerodiermaschine, bei der eine Elektrode und ein Werkstück zum Zweck der Werkstückformung in dielektrische Flüssigkeit getaucht werden.
Bei einem als Spülung bezeichneten Prozess werden die Rückstände von jedem fertigen Werkstück durch ein flüssiges Dielektrikum weggetragen, das entsteht, sobald der Strom zwischen den beiden Elektroden aufhört und alle weiteren elektrischen Ladungen beseitigen soll.
Wasserstrahlschneider
Bei der CNC-Bearbeitung sind Wasserstrahlen Werkzeuge, die harte Materialien wie Granit und Metall mit Hochdruck-Wasseranwendungen schneiden. In manchen Fällen wird das Wasser mit Sand oder einem anderen stark abrasiven Stoff vermischt. Durch diesen Prozess werden häufig Maschinenteile im Werk geformt.
Wasserstrahlen werden als kühlere Alternative für Materialien eingesetzt, die den hitzeintensiven Prozessen anderer CNC-Maschinen nicht standhalten. Daher werden Wasserstrahlen in einer Reihe von Branchen eingesetzt, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie und im Bergbau, wo das Verfahren unter anderem zum Schnitzen und Schneiden leistungsstark ist. Wasserstrahlschneider werden auch für Anwendungen eingesetzt, die sehr komplizierte Materialschnitte erfordern, da die fehlende Wärme jegliche Veränderung der Materialeigenschaften verhindert, die beim Schneiden von Metall auf Metall auftreten können.
DIE VERSCHIEDENEN ARTEN VON CNC-MASCHINEN
Wie zahlreiche CNC-Maschinen-Videodemonstrationen gezeigt haben, wird das System verwendet, um hochdetaillierte Ausschnitte aus Metallteilen für industrielle Hardware-Produkte anzufertigen. Zu den weiteren Werkzeugen und Komponenten, die in CNC-Systemen verwendet werden, gehören neben den oben genannten Maschinen:
● Stickmaschinen
● Holzfräsen
● Revolverstanzer
● Drahtbiegemaschinen
● Schaumstoffschneider
● Laserschneider
● Rundschleifmaschinen
● 3D-Drucker
● Glasschneider
Wenn komplizierte Schnitte in verschiedenen Ebenen und Winkeln an einem Werkstück ausgeführt werden müssen, kann dies alles innerhalb von Minuten auf einer CNC-Maschine durchgeführt werden. Solange die Maschine mit dem richtigen Code programmiert ist, führen die Maschinenfunktionen die von der Software vorgegebenen Schritte aus. Vorausgesetzt, dass alles dem Design entsprechend codiert ist, sollte nach Abschluss des Prozesses ein Produkt voller Details und technologischem Wert entstehen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.01.2022
