Alles über CNC-Bearbeitungsprozess, Vorteile und Anwendungen

„Eines der wichtigsten Merkmale der CNC-Bearbeitung ist die Fähigkeit, Teile mit engen Toleranzen und hervorragender Wiederholgenauigkeit herzustellen, was die allgemeine Produktionszuverlässigkeit verbessert.“

Bei der CNC-Bearbeitung werden Computer verwendet, um die Maschinen zu steuern, die Schnitte in den entsprechenden Materialien vornehmen. Sie ist mit verschiedenen Materialien wie Schaumstoffen und Hartmetall verwendbar. Sie wird bei der Herstellung von Möbeln und der Herstellung von Turbinenschaufeln verwendet. Genauigkeit, Oberflächenbeschaffenheit, Menge, Material und die Komplexität des Teils beeinflussen den Preis. In diesem Artikel wird hauptsächlich erläutert, wie die CNC-Bearbeitungsprozess arbeitet, mit welchen Materialien es sich beschäftigt und in welcher Branche es einsetzbar ist. 

Was ist CNC-Bearbeitung?

CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitung ist ein Fertigungsverfahren, bei dem das Objekt mithilfe von Schneidwerkzeugen aus einem festen Material, dem sogenannten Rohling oder Werkstück, hergestellt wird. Die CNC-Bearbeitung unterscheidet sich vom 3D-Druck oder Spritzguss dadurch, dass kein Material hinzugefügt oder geformt, sondern abgezogen oder entfernt wird. Diese Tatsache beeinflusst die Vor- und Nachteile sowie das Design. 

Diese Fertigungstechnik produziert präzise und hochwertige physische Teile aus einer CAD-Datei und erfordert keine Werkzeuge. Aufgrund seiner Automatisierung eignet sich CNC auch für Kleinserien und eine moderate Anzahl ähnlicher Produkte. CNC-Maschinen sind vielseitig und können viele Arten von Materialien schneiden, Metalle wie Aluminium, Stahllegierungen, Messing und Kunststoffe wie ABS, Delrin und Nylon. Schaum, Verbundwerkstoffe und Holz werden auch verwendet in CNC-Bearbeitungsverfahren. 

Der CNC-Prozess umfasst mehrere Schritte: Zunächst muss ein Ingenieur das Teil mithilfe eines computergestützten Designs oder CAD entwerfen. Dann übersetzt ein Maschinist das CAD-Design in ein CNC-Programm (G-Code). Dieser Code wird weiter in (M-Codes) umgewandelt und ermöglicht es Maschinen, die beabsichtigte Konstruktionsausrüstung, das Teil oder das Produkt herzustellen. Schließlich ist das CNC-System allein verantwortlich für die Präzisionsbearbeitung Operationen, die die Geometrie des Materials in die gewünschte Geometrie des Endteils ändern. 

(Hier ist unser Leitfaden für weitere Details zu G-Codes und M-Codes. Einen tieferen Einblick erhalten Sie unter Beherrschen von CNC-G-Codes und M-Codes für die CNC-Bearbeitung.)

4 Phasen des CNC-Bearbeitungsprozesses

Im Folgenden sind die vier Phasen der CNC-Bearbeitung aufgeführt:  

Phase 1: CAD-Modelldesign 

Der erste Schritt besteht darin, mithilfe einer CAD-Software ein computergestütztes Designmodell zu entwickeln, um ein zwei- oder dreidimensionales Modell zu erstellen. CAD gibt es in zwei Formen: kostenloses CAD und kostenpflichtiges CAD. CAD-Modellierung ist beim Erstellen von Modellen normalerweise relativ einfach zu beherrschen. Wenn ein Teil jedoch kompliziert ist, sind möglicherweise die Dienste eines erfahrenen Designers erforderlich, um das richtige Design zu erhalten. Das CAD-Modell ist die digitale Version des endgültigen Designs, das erstellt werden soll. 

Phase 2: Konvertieren des CAD-Modells in eine CNC-Datei 

CNC-Maschinen benötigen G-Code, um richtig zu funktionieren. Das CAD-Modell muss in G-Code umgewandelt werden. Einige CAD-Programme können G-Code-Dateien direkt ausgeben. CAM-Programme unterstützen den Umwandlungsprozess, um ihn so effizient wie möglich zu gestalten. Es gibt kostenlose Tools, aber sie sind nicht so ausgereift wie die kostenpflichtigen. G-Code sind die Anweisungen, die die Maschine befolgt, um sich zu bewegen und Vorgänge auszuführen.

Phase 3: Einrichten der CNC-Maschine 

Eine CNC-Maschine steuert die Schneidwerkzeuge, um qualitativ hochwertige Produkte herzustellen. Um bei der Bearbeitung die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, ist es unbedingt erforderlich, das Werkstück richtig einzurichten. Stellen Sie sicher, dass das Werkstück gut auf dem Maschinenbett verankert ist. Passen Sie die Schneidwerkzeuge und andere Maschineneinstellungen an. Stellen Sie sicher, dass alle Matrizen und Vorrichtungen richtig positioniert sind. Stellen Sie sicher, dass die Maschinenkonfiguration dem Entwurf entspricht. Diese Phase ist wie das Aufwärmen eines Druckers, bevor er zum Drucken verwendet wird. 

Phase 4: Führt den Bearbeitungsvorgang aus 

Starten Sie das CNC-Programm, indem Sie auf das Bedienfeld der Maschine drücken. Wählen Sie die Optionen aus den Eingabeaufforderungen aus, um bestimmte Einstellungen und Optionen festzulegen. Sobald das Programm gestartet ist, läuft die Maschine von selbst. Sie läuft weiter, bis das Programm abgeschlossen ist oder eine Ausnahme auftritt. Dies kann von Bedienern durchgeführt werden, wenn die Maschine angehalten werden muss. Die Bearbeitung kann auch durch Stromausfälle beeinträchtigt werden.

Historischer Überblick über die CNC-Bearbeitung

CNC entwickelte sich aus der NC-Technologie, die 1952 am Massachusetts Institute of Technology begann. Die frühere NC-Technologie wurde 1949 eingeführt und 1958 als CNC patentiert, was dem Automatisierungsprozess einen erheblichen Schub verlieh. Die frühen Zeitalter der mechanischen Bearbeitung können durch die Entdeckung einer mit Hilfe einer Drehbank hergestellten Schale beschrieben werden, die auf 700 v. Chr. in Italien datiert wird. Die ersten Schritte der Automatisierung in der Bearbeitung wurden im 18. Jahrhundert mit dampfbetriebenen Maschinen unternommen. Das erste CNC-System wurde Ende der 1940er Jahre am MIT unter Verwendung von Lochkarten entwickelt. Damit wurde die Grundlage moderner CNC-Systeme gelegt. Nach dem Einsatz von Computern in den 1950er und 1960er Jahren kam die CNC-Technologie auf den Plan und verbesserte die Fertigungsindustrie durch den Einsatz von Computersteuerung. Heutzutage können CNC-Maschinen als recht hochentwickelte Robotersysteme betrachtet werden, die mithilfe verschiedener Werkzeuge verschiedene Operationen auf mehreren Achsen ausführen können, was die Produktivität und Präzision der modernen industriellen Fertigung verbessert.

CNC-Bearbeitungstechniken zur Teileherstellung

Jetzt ist es an der Zeit, sich die CNC-Maschinen anzusehen, die hauptsächlich für die Materialentfernung durch Schneidwerkzeuge verwendet werden. Diese sind universell einsetzbar und vielseitig einsetzbar. Darüber hinaus gibt es Laserschneidmaschinen, Plasmaschneidmaschinen und EDM-Maschinen. Weitere CNC-Maschinentechniken

3-Achsen-CNC-Bearbeitung 

3-Achsen-CNC-Bearbeitung

Zu den ersten Typen gehört die 3-Achsen-CNC-Maschine, die beim CNC-Fräsen und CNC-Drehen verwendet wird. Diese Maschinen ermöglichen es dem Schneidwerkzeug, sich entlang dreier linearer Achsen relativ zum Werkstück zu bewegen: Es bewegt sich in vier Richtungen; das heißt in der horizontalen Ebene, in der vertikalen Ebene, vorwärts und rückwärts sowie auf und ab. 

Beim CNC-Fräsen beispielsweise wird das Werkstück direkt auf dem Maschinenbett oder in einem Schraubstock befestigt. Um das Material aus dem Werkstück zu schneiden, werden schnell rotierende Schneidwerkzeuge oder Bohrer verwendet. Diese Werkzeuge sind auf einer Spindel montiert, die sich in drei linearen Richtungen bewegen lässt. 

3-Achsen-CNC-Fräsmaschinen werden häufig verwendet, da sie einfache Geometrien gut erzeugen können. Sie erfordern außerdem nicht viel Programmierung und sind relativ einfach zu bedienen, wodurch die anfänglichen Bearbeitungskosten niedrig gehalten werden. Der größte Nachteil des 3-Achsen-CNC-Fräsens ist jedoch der eingeschränkte Zugang des Werkzeugs zum Werkstück im Vergleich zum 5-Achsen-CNC-Fräsen. Da es nur wenige Achsen gibt, die das Werkzeug bewegen können, wird es ziemlich schwierig, einige Bereiche des Werkstücks zu erreichen. Dies ist noch schlimmer, wenn das Werkstück mehrere Male gedreht werden muss, was die Arbeits- und Bearbeitungskosten erhöht. (Erfahren Sie mehr über 3-Achsen- oder 5-Achsen-CNC-Maschinen)

CNC-Drehen 

CNC-Drehen

CNC-Drehen wird normalerweise auf einer Drehbank durchgeführt, bei der das Werkstück auf einer Spindel montiert ist und sich mit hoher Geschwindigkeit dreht. Ein Zentrierbohrer oder ein anderes Schneidwerkzeug bleibt in der Position, um den äußeren oder inneren Umfang des Teils in radialen und Längsbewegungen zu entfernen. 

CNC-Drehmaschinen werden deutlich bevorzugt, da sie die Teile schneller und zu geringeren Kosten pro Teil produzieren können als CNC-Fräsen, was von Vorteil ist, wenn viele Teile hergestellt werden müssen. 

Der größte Nachteil von CNC-Drehmaschinen besteht jedoch darin, dass sie nur zylindrische Formteile wie Schrauben oder Unterlegscheiben herstellen können. In diesem Zusammenhang können andere Verfahren CNC-Fräsen umfassen, um dem betreffenden Teil verschiedene Merkmale hinzuzufügen. Die erforderliche Geometrie kann auch mithilfe von 5-achsigen CNC-Fräsdrehzentren in einem Durchgang hergestellt werden.

5-Achsen-CNC-Bearbeitung 

5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung umfasst verschiedene Konfigurationen: 5-Achsen-CNC-Fräsen, kontinuierliches 5-Achsen-CNC-Fräsen und Fräsdrehzentren mit angetriebenen Werkzeugen. Diese Systeme integrieren zusätzliche Freiheitsgrade in die herkömmlichen Fräs- oder Drehprozesse. Beispielsweise können sich die Achsen von 5-Achsen-CNC-Fräszentren um das Maschinenbett, den Werkzeugkopf oder beides drehen, und das Maschinenbett und der Werkzeugkopf können sich auch in drei Richtungen bewegen. 

Die von diesen Maschinen ausgeführten Funktionen sind vielfältig und erfordern spezielle Instrumente und professionelle Bediener. All diese Faktoren erhöhen den Preis der Maschinen. Für komplizierte oder metallische Teile, bei denen eine Topologieoptimierung erforderlich ist, ist der 3D-Druck jedoch in anderen Fällen besser geeignet. 

Bei den Bearbeitungsprozessen werden 3+2- oder 5-achsige CNC-Fräsmaschinen eingesetzt, bei denen sich das Schneidwerkzeug in drei Richtungen bewegen kann. Im Betrieb können das Maschinenbett und der Werkzeugkopf gedreht werden, und so kann die Position des Werkstücks geändert werden, ohne dass das Werkstück physisch bewegt werden muss. 

Der Hauptvorteil indexierter 5-Achsen-Systeme besteht darin, dass der Prozess bei der Bearbeitung von Teilen mit komplexen Formen schneller und präziser ist als bei 3-Achsen-CNC-Fräsen. Sie sind jedoch nicht so vielseitig wie die kontinuierliche 5-Achsen-CNC-Bearbeitung und verfügen nicht über Freiformschnitte.  

5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen ermöglichen es dem Schneidwerkzeug, sich während aller Vorgänge kontinuierlich in alle drei linearen Richtungen entlang der Drehrichtungen des Werkstücks zu bewegen. Diese Anordnung ermöglicht die Herstellung von Komponenten mit komplexen und organischen Formen, die mit anderen Techniken nicht mit der gleichen Genauigkeit hergestellt werden können.  

CNC-Bohrung 

CNC langweilig

Fräsmaschinen, insbesondere solche mit CNC-Technik, werden eingesetzt, um den Schneidkopf hochpräzise zu positionieren und automatisch zu bewegen. CNC langweilig Bohren selbst ist der Vorgang, ein Loch zu bohren, das größer als die erforderliche Größe ist, und nichts weiter. Dies kann erreicht werden, indem das Werkstück rotierend gegen einen stationären Fräser geführt wird, der den rotierenden Fräser gegen ein stationäres Werkstück führt, oder indem ein festes Messer gegen ein rotierendes Werkstück verwendet wird. Das Bohren kann auch horizontal, vertikal oder in jedem beliebigen Winkel erfolgen. Normalerweise ist die Geschwindigkeit des Vorgangs niedriger und die Vorschubgeschwindigkeiten werden reduziert, um Rattern und Lärm zu minimieren, was zu einer besseren Oberflächengüte führt. 

Bezüglich: Der ultimative Leitfaden für CNC-Bearbeitungsdienstleistungen in China

Faktoren, die zu den CNC-Bearbeitungskosten beitragen?

Die folgenden Faktoren beeinflussen die Bearbeitungskosten von Teileprojekten.

Ausrüstung und Maschinen 

Zu den Werkzeugen, die bei der CNC-Bearbeitung verwendet werden, gehören Fräsmaschinen und Drehmaschinen. Die Anfangsinvestition für eine CNC-Fräsmaschine kann sehr unterschiedlich sein: Die Basismodelle kosten etwa 50,000 Dollar. Im Vergleich dazu kosten die komplexen mehrachsigen Modelle über eine halbe Million Dollar. Diese Kosten umfassen die Kosten für die Einrichtung des Systems, die Kosten für die Wartung des Systems und andere Kosten, die sich direkt auf die Kosten der produzierten Teile auswirken. 

Werkzeugkosten 

Es stimmt, dass die Wahl der Schneidwerkzeuge die Bearbeitungskosten direkt beeinflusst. Beispielsweise können Hartmetallwerkzeuge mit hoher Verschleiß-, Hitze- und anderer Beanspruchungsbeständigkeit etwa 100 US-Dollar pro Stück kosten, während weniger komplizierter Werkzeugstahl etwa 40 US-Dollar pro Stück kosten kann. Darüber hinaus sind die Werkzeugkosten ein Teil der Einrichtung, erhöhen jedoch die Effizienz und Präzision des Herstellungsprozesses. 

Materialkosten 

Die Art des verwendeten Materials ist einer der entscheidendsten Aspekte, die die Kosten der CNC-Bearbeitung bestimmen. Die Preisgestaltung hängt von der Art und der Qualität des Materials ab: 

• Aluminium wird für etwa 2 Dollar pro Pfund gekauft. 
• Edelstahl kann je nach Qualität und aktuellem Marktpreis für 5 bis 20 US-Dollar pro Pfund erworben werden. 
• Die Materialkosten hängen auch von Faktoren wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und einfacher Bearbeitbarkeit ab. 

Design und CAM-Vorbereitung 

Die zu bearbeitenden Bauteile werden zunächst mit Hilfe eines CAD-Systems (Computer Aided Design) am Computer entworfen. Die Einrichtungskosten für die Designoptimierung und die CAM-Programmierung (Computer Aided Manufacturing) variieren je nach Komplexität: Die Kosten für die Designoptimierung und die CAM-Programmierung basieren auf Folgendem: 

• Die Kosten für CAD-Design liegen je nach Komplexität des Teils und Optimierungsgrad normalerweise zwischen 500 und 5,000 US-Dollar pro Projekt. 

Produktionsvolumen 

Das Produktionsvolumen bei der CNC-Bearbeitung wirkt sich direkt auf die Stückkosten aus. Da die Einrichtungskosten nicht variieren, reduziert die Verteilung dieser Kosten auf mehr Teile die Kosten pro Teil. Beispielsweise kann es aufgrund der Kosten für Skalierung und effiziente Maschinennutzung günstiger sein, 100 Teile herzustellen als 10 Teile. 

Abschlussarbeiten 

Andere Vorgänge, wie Oberflächenbehandlung und Qualitätskontrolle, wirken sich ebenfalls auf die Kosten der CNC-gefrästen Teile aus. Andere Kosten, beispielsweise das Eloxieren oder Pulverbeschichten der Vorgänge, kosten etwa 10 bis 50 US-Dollar pro Teil. Diese Prozesse verbessern die ästhetischen und funktionalen Eigenschaften des Projekts, sind jedoch mit höheren Kosten verbunden.

Bezüglich: Strategien zur Kostenoptimierung bei der CNC-Bearbeitung

Gängige Materialien für die CNC-Bearbeitung

CNC-Maschinen können verschiedene Materialien verarbeiten und alle diese Materialien haben Schnittbedingungen wie Geschwindigkeit und Vorschub. Die am häufigsten verwendeten Materialien sind

Metallindustrie

Metalle sind die häufigsten Materialien mit außergewöhnlichen Bearbeitbarkeit wird bei der CNC-Bearbeitung unter allen in diesem Prozess verwendeten Materialien verwendet. Diese Maschinen können mit jeder Art von Metall arbeiten, von den relativ leicht zu bearbeitenden CNC-Titan und Messing bis hin zu komplizierten Nickelmaterialien wie Inconel. Diese werden zur Herstellung von Metallprototypen wie Spritzgussformen, Wellen, Zahnrädern usw. verwendet. 

(Erfahren Sie mehr über Materialeigenschaften und Bearbeitungsattribute aus unseren umfassenden Anleitungen, Produktion von Aluminium-Kühlkörpern mit fortschrittlichen CNC-Bearbeitungstechniken.)

Kunststoffe

Fast alle Kunststoffteile werden üblicherweise durch Spritzguss hergestellt, aber gelegentlich gibt es die Verwendung von CNC-Bearbeitung, um einige der thermoplastisches Material Teile. Die beliebtesten Materialien sind ABS, Nylon und Polycarbonat. Ventilkörper, Buchsen und Prototypen für den Spritzguss werden mithilfe der Kunststoffbearbeitung hergestellt, da sie billiger sind als die eigentlichen Spritzgusswerkzeuge. Diese Teile werden auf Funktionalität getestet, bevor die eigentlichen Spritzgusswerkzeuge hergestellt werden. (Erfahren Sie mehr über  Kunststoff-CNC-Bearbeitung – Kunststoffarten für die CNC-Bearbeitung)

Holz 

CNC-Fräser werden hauptsächlich zum Schneiden von Holz eingesetzt und sind vergleichsweise günstiger als die meisten CNC-Maschinen zum Metallschneiden. Die Holzbearbeitung wird in der Holzverarbeitung häufig eingesetzt, insbesondere bei der Verarbeitung von dekorativem Holz. Zu den Einsatzmöglichkeiten gehören unter anderem die Herstellung von Möbeln, Fenstern und dekorativen Türen sowie andere Verwendungszwecke von Holzprodukten. 

Foam

Geschlossenzelliger und offenzelliger Polyurethanschaum wird auch für die CNC-Bearbeitung verwendet. Mithilfe von CNC-Fräsern können Schaumstoffblöcke geschnitzt werden, um Verpackungen herzustellen, die speziell auf den gewünschten Artikel und seinen Wert zugeschnitten sind. Ein weiteres Beispiel für dieses Produkt sind Schaumstoffeinlagen, die in Werkzeugkästen verwendet werden. Die Hauptfunktion solcher Einlagen besteht darin, zu verhindern, dass sich Werkzeuge während des Transports bewegen. 

Composite

CNC-Bearbeitung wird auch zur Bearbeitung von Verbundwerkstoffen wie Aramid, Glasfaser und Kohlefaser eingesetzt. Diese CNC-Verbundwerkstoffe sind starre Materialien und stumpfen Schneidwerkzeuge schnell ab. In der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Schiffbau werden die Verbundwerkstoffe nach dem Formen geschnitten, um Befestigungslöcher und Zierteile einzufügen. 

Vorteile der CNC-Bearbeitung

Die präzise CNC-Bearbeitung bietet mehrere Vorteile. Sehen wir uns einige der wichtigsten an:

Präzision und Genauigkeit

CNC-Bearbeitung kann als ein Prozess beschrieben werden, der durch die Fähigkeit definiert ist, aufgrund der Steuerung des Werkzeugs und des Betriebs der Maschine eine hohe Präzision im Arbeitsprozess zu erreichen. Dies ermöglicht es, dass die hergestellten Teile klein sind CNC-Bearbeitungstoleranzen und genaue Abmessungen von einer Charge zur anderen, und die Qualität wird in verschiedenen Bereichen hoch gehalten. 

Effizienz in der Produktion

Der andere Vorteil von CNC-Maschinen ist, dass sie schnell sind, da sie effizient in Materialabtrag und geometrischer Produktion sind. Diese Fähigkeit trägt zur Reduzierung der Produktionszykluszeit und verbessert die Fertigungsflexibilität, um die Kundenanforderungen zu erfüllen. 

Kosteneffizienz

Beim Einstieg in die CNC-Bearbeitung fallen zwar einige Kosten an, langfristig sind die Kosten jedoch deutlich geringer. Auf lange Sicht trägt dies dazu bei, die Stückkosten zu senken, indem die Anzahl der zur Herstellung eines bestimmten Produkts erforderlichen Sätze verringert wird, die Ressourcen richtig genutzt und Abfall reduziert wird. Der zweite Vorteil besteht darin, dass durch die Automatisierung der Arbeitsaufwand verringert und gleichzeitig die Produktivität des Unternehmens gesteigert wird. 

Erweiterte technologische Fähigkeiten

Einige Merkmale moderner CNC-Systeme sind Mehrachsenbearbeitung und automatische Werkzeugwechsler. Solche Merkmale ermöglichen es den Maschinen, die verschiedenen Prozesse in den Bearbeitungsvorgängen mit minimalem oder keinem menschlichen Eingriff durchzuführen. Dies führt zu höheren Produktionsraten und Vielseitigkeit in der Produktionslinie bei minimalen CNC-Bearbeitungsfehlern.

Vielseitigkeit bei allen Materialien

CNC-Maschinen können mit jeder Art von Material arbeiten, darunter Metall wie Aluminium, Stahl und Titan, Kunststoffe wie ABS und Nylon und Verbundwerkstoffe wie Kohlefaser. Die Verarbeitung jedes Materialtyps ist je nach Material unterschiedlich und kann in vielen Branchen eingesetzt werden. 

Vergleich der CNC-Bearbeitung mit anderen Fertigungstechniken

Lassen Sie uns den CNC-Herstellungsprozess von anderen Fertigungsmethoden unterscheiden.

3D Druck

3D Druck

Digitale Designs und 3D-Druck bauen die Komponenten schichtweise aus verschiedenen Materialien auf, was sich für Rapid Prototyping und Massenanfertigung eignet. Dennoch ist die Produktionsrate relativ langsamer, und die Art des Materials, das im Vergleich zur CNC-Bearbeitung in der Produktion verwendet werden kann, ist für die Produktion im großen Maßstab am besten geeignet. 

 Spritzguss

Spritzgussform

Beim Spritzgießen wird das Material durch eine Düse in eine Form gepresst, um schnell und kostengünstig große Mengen ähnlicher Artikel herzustellen. Dieses Verfahren eignet sich am besten, wenn viele Produkte auf einmal hergestellt werden müssen und die Endprodukte günstig, von hoher Qualität und in hohen Stückzahlen hergestellt werden sollen, insbesondere in Branchen mit hohen Umschlagsraten. Wenn Sie erfahren möchten, wie sich beide Verfahren voneinander unterscheiden, indem Sie ihre Vor- und Nachteile und Auswahlbedingungen vergleichen, finden Sie hier unseren hilfreichen Leitfaden. CNC-Bearbeitung vs. Spritzguss: Was sind die Unterschiede?

Druckguss

Druckguss

Druckguss ist eine Technik, bei der geschmolzenes Metall unter hohem Druck in Formen gepresst wird, um dünnwandige, komplexe Komponenten herzustellen. In der Automobilindustrie wird es zur Herstellung von Autorahmen und Flugzeugkarosserien sowie zur Herstellung von Maschinen und Werkzeugen eingesetzt, bei denen Festigkeit, Haltbarkeit und Genauigkeit von entscheidender Bedeutung sind.

Grundlegende Terminologien bei der Herstellung von CNC-Bearbeitungsteilen

Viele digitale Software sind für die Gestaltung von Teilen in Makro behindert Mikro-CNC-Bearbeitung Projekte. Einige der am häufigsten eingesetzten Softwareprogramme werden bereitgestellt von:

Computergestütztes Design (CAD) 

CAD ist bei der CNC-Bearbeitung von Bedeutung, da dabei das Teil am Computer entworfen und 2D- oder 3D-Modelle erstellt werden. Es unterteilt Designs in Segmente, die leicht visualisiert und bei komplexen Designs für die Produktion vorbereitet werden können. Zu den beliebten CAD-Programmen gehören AutoCAD und FreeCAD, aber FreeCAD ist benutzerfreundlicher. CAD ermöglicht die Erstellung präziser Modelle und gibt die komplizierten Details des Teiledesigns vor, da das Design vor der Herstellung verbessert wird. 

(Möchten Sie mehr über die Interpretation von CAD-2D- und 3D-Modellen in der computergestützten Bearbeitung erfahren? Hier sind unsere ausführlichen Anleitungen, 2D-Zeichnungsinterpretation für die CNC-Bearbeitung & Ein Leitfaden zur Interpretation von 3D-Zeichnungen für die CNC-Bearbeitung) 

Computer Aided Manufacturing (CAM) 

CAM ist ein wesentlicher Schritt bei der CNC-Bearbeitung, da es Maschinencode aus CAD-Dateien generiert. Diese Automatisierung ist vorteilhaft bei der Optimierung von Bearbeitungsanweisungen vom Zeitpunkt der Konzeption bis zur Herstellung. CNC-Maschinen sind mit CAM-Software verbunden, die dabei hilft, die besten Werkzeugwege und Herstellungsprozesse zu bestimmen und so die Ausführung komplexer Bewegungen innerhalb kürzester Zeit und mit hoher Genauigkeit zu ermöglichen. Dies führt zu einer Effizienzsteigerung, da einige der Prozesse automatisiert sind und die Nutzung von CNC-Maschinen gut kontrolliert wird. 

Verteilte numerische Steuerung (DNC) 

Das DNC-System ermöglicht die Verbindung mehrerer CNC-Maschinen mit einem Server zur Datenverarbeitung und Befehlsübertragung. Diese Konfiguration verbessert die Kontrolle der Bearbeitungsvorgänge, insbesondere in den Bereichen, die durch den Speicher der einzelnen Maschinen eingeschränkt sind. 

Fertigungsdatenerfassung (MDC) 

Die Manufacturing Data Collection (MDC) ist von entscheidender Bedeutung, um den Zustand der CNC-Maschinen und Bediener an der Produktionslinie zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erfassen. Sie kontrolliert die wichtigsten Produktionsindikatoren und KPIs und identifiziert so schnell wie möglich die kritischen Punkte. Die MDC-Software hilft Hersteller für CNC-Bearbeitung Verbessern Sie die Linieneffizienz auf der Grundlage der gewonnenen Daten und Erkenntnisse über die Fertigung.  

G-Code und M-Code 

G-Code und M-Code sind bei der CNC-Bearbeitung wichtig, da sie die Bewegungen und Aktivitäten der Geräte steuern. G-Code ist eine Codesprache, die zur Steuerung der Achsen (X, Y, Z) und Werkzeugwege während der Bearbeitungsprozesse verwendet wird. Es handelt sich um eine Mischung aus Buchstaben und Zahlen. Jedes Symbol im G-Code entspricht einer Bewegung, die von der Maschine ausgeführt werden soll und daher erwartet wird. Andererseits steuert M-Code verschiedene Aspekte, wie beispielsweise den Kühlmittelfluss und den Werkzeugwechsel, wodurch die CNC-Maschinen in den Herstellungsprozessen vielseitiger werden. 

Kleinserien- vs. Großserienproduktion: Was soll man wählen?

Sowohl die Kleinserien- als auch die Großserienproduktion haben Vor- und Nachteile. Die Wahl hängt daher von den Anforderungen des Unternehmens ab. Hier ist ein Vergleich, der Ihnen bei Ihrer Entscheidung helfen soll.

Kleinserienfertigung

Bei der Kleinserienfertigung werden nur wenige Produktmengen hergestellt. Sie eignet sich für neue Unternehmen und solche mit begrenztem Kapital, das sie in ihr Geschäft investieren können. Sie ist auch hilfreich bei der Markteinführung neuer Produkte. Normalerweise handelt es sich dabei um eine kleine Produktionscharge von zehn bis einigen hundert Einheiten. Diese Methode wird häufig während der Prototyping-Phase angewendet. Sie hilft bei der Verbesserung von Produkten, bevor mit der eigentlichen Produktion großer Mengen begonnen wird. 

Vorteile der Kleinserienfertigung

Im Folgenden sind die Vorteile der Kleinserienfertigung aufgeführt: 

Die Fertigung kleiner Chargen ist sehr flexibel. Unternehmen können Designs oder Prozesse in ihrer Geschäftsumgebung problemlos ändern. Dies ist für Test- und Kalibrierungszwecke nützlich. Außerdem ermöglicht es die Anpassung des Produkts. Auf die spezifischen Bedürfnisse der Kunden kann so leicht eingegangen werden. Ein weiterer Vorteil sind die geringeren Anschaffungskosten. Eine geringere Anzahl produzierter Einheiten führt direkt zu geringeren Ausgaben für Material und Ausrüstung. Dies verringert das finanzielle Risiko. Dies ist vorteilhaft für Start-ups und kleine Unternehmen. 

Einschränkungen der Kleinserienproduktion 

Die Kleinserienfertigung hat folgende Nachteile:  

Es gibt jedoch auch Nachteile. Ein Nachteil ist, dass die Stückkosten höher sind als bei anderen Produktionsmethoden. Die Fixkosten werden auf eine geringere Anzahl von Einheiten verteilt. Dadurch wird jede Einheit teurer. Es wird schwieriger, große Hersteller herauszufordern. Die andere Herausforderung besteht darin, dass die Produktionszeit länger ist als die Zeit, die zur Herstellung der Aluminiumtür benötigt wird. Das bedeutet, dass die Herstellung von weniger Einheiten zeitaufwändig sein kann. Dies kann den Markteintritt des Unternehmens und die Fähigkeit, Bestellungen pünktlich auszuliefern, behindern.  

Fertigung großer Stückzahlen

Massenproduktion oder Großserienfertigung bedeutet die Herstellung vieler Produkte. Sie eignet sich für Unternehmen mit einem konstanten Kundenstrom. Normalerweise bezieht sie sich auf die Herstellung einer großen Menge, seien es Tausende oder Millionen von Artikeln. Diese Methode trägt dazu bei, die kontinuierliche Verfügbarkeit der Produkte auf dem Markt aufrechtzuerhalten. 

Vorteile der Großserienfertigung:  

Die Vorteile der Großserienfertigung liegen in den folgenden Punkten: 

Massenproduktion ist relativ billiger als andere Produktionsformen. Die Kosten pro Einheit sind geringer. Diese Kosten werden auf viele Einheiten verteilt. Dadurch ist es möglich, den Kunden attraktive Preise anzubieten. Geschwindigkeit und Konsistenz sind ebenfalls einige der Vorteile. Es werden Skaleneffekte erzielt. Die Vorlaufzeiten sind kürzer und die Qualität des Produkts wird zu keinem Zeitpunkt beeinträchtigt. Dadurch können Unternehmen eine hohe Nachfrage schnell und in kürzester Zeit erfüllen. 

Nachteile der CNC-Bearbeitung großer Stückzahlen

Es gibt aber auch Nachteile. Einer davon ist die begrenzte Flexibilität. Nach der Einrichtung einer Produktionslinie wird es schwierig und teuer, sie zu ändern. Dies schränkt die Flexibilität des Unternehmens ein, auf Markttrends oder Kundenbedürfnisse zu reagieren. Der andere Nachteil dieses Systems ist, dass es zunächst viel Geld für die Einrichtung erfordert. Die Produktion großer Stückzahlen erfordert hohe Investitionen in Maschinen und Anlagen. Dies ist eine Herausforderung, vor der kleine Unternehmen oder Start-ups stehen. Es wird schwierig, neue Produkte zu testen, bevor die Produktion in vollem Umfang erfolgt. Wenn Sie sich noch nicht entschieden haben, welches Sie wählen sollen, erhalten Sie weitere Informationen in unserem umfassenden Leitfaden. Warum ist die CNC-Bearbeitung kleiner Stückzahlen ein Vorteil für Ihr Unternehmen?)

CNC-Bearbeitungsanwendungen und -fähigkeiten

Hier sind einige gängige Anwendungsgebiete der CNC-Bearbeitung in verschiedenen Branchen:

Luft- und Raumfahrt:

Die CNC-Bearbeitung ist ein kritischer Prozess in der Luft- und Raumfahrtindustrie, da sie bei der Herstellung von Teilen angewendet wird, die für die Sicherheit und Leistung eines Flugzeugs entscheidend sind. Sie wird zur Herstellung komplizierter Formen wie Turbinenschaufeln und Flugzeugstrukturkomponenten mit einer Präzisions-CNC-Bearbeitungstoleranz von nur ±0 mm verwendet. Dies sind minimale Abstände, die dafür sorgen, dass die Teile sehr gut passen und auch unter ungünstigen Bedingungen gut funktionieren. 

CNC-Technologie ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere in Branchen, in denen die genaue Geometrie von Teilen von entscheidender Bedeutung ist und nicht verändert werden kann. Sie ermöglicht die Wiederholbarkeit bei der Erstellung komplexer Formen und hochpräziser Teile, was für die Haltbarkeit von Luft- und Raumfahrtteilen von entscheidender Bedeutung ist. Angefangen bei den Triebwerken bis hin zur Festigkeit der Flugzeugstrukturen ist die CNC-Bearbeitung ein Kernprozess in der Luft- und Raumfahrtfertigung und somit ein wichtiger Faktor für die Weiterentwicklung der Luftfahrttechnologie und -sicherheit. 

Automobil:

In der Automobilindustrie ist die CNC-Bearbeitung von entscheidender Bedeutung, da sie für Präzision bei der Herstellung von Automobilen sorgt, insbesondere bei der Herstellung des Motorzylinders und des Getriebesystems. Die Technologie bietet einen hochgenauen Toleranzbereich, der normalerweise bei etwa ±0 mm bis ±01 mm liegt, was für die Leistung und Haltbarkeit von in Automobilen verwendeten Teilen von entscheidender Bedeutung ist. Die Einhaltung dieser Toleranzen beseitigt Montageprobleme und verbessert die Qualität der Fahrzeuge. Die CNC-Bearbeitung ist in Branchen von entscheidender Bedeutung, in denen bestimmte Standards eingehalten werden müssen und Genauigkeit von entscheidender Bedeutung ist. Sie ist hilfreich bei der wirtschaftlichen Herstellung komplexer Formen in der Automobilindustrie und verbessert so die Effizienz und Haltbarkeit von Automobilen. Von Hochleistungsmotoren bis hin zu zuverlässigen Antriebssträngen profitieren Automobilherstellungsprozesse immer noch von der CNC-Bearbeitung. 

Medizinische Geräte:

CNC-Bearbeitung ist für die Herstellung präziser medizinischer Geräte und Instrumente unverzichtbar, da Präzision die Sicherheit der Patienten und die Effizienz der Behandlung bestimmt. Sie eignet sich besonders für die Herstellung chirurgischer Instrumente und individueller orthopädischer Implantate mit einer Genauigkeit von ±0 mm, was die richtige Passform und Leistung bei medizinischen Anwendungen ermöglicht. Bei komplizierten Formen medizinischer Geräte wird CNC-Technologie eingesetzt, um die Anforderungen der medizinischen Industrie zu erfüllen. Sie trägt auch zur Verbesserung der Lebensqualität bei, indem sie Technologie im Gesundheitssystem und neue medizinische Innovationen einsetzt. 

Elektronik: 

Gehäusekomponente

Durch CNC-Bearbeitung werden Gehäuse, Steckverbinder und Kühlkörper mit minimalen Toleranzen hergestellt, die normalerweise im Bereich von ±0.03 mm bis ±0.1 mm liegen. Es ist zu beachten, dass solche kleinen Abmessungen erforderlich sind, um die Qualität und Zuverlässigkeit verschiedener Arten elektronischer Geräte in ihren unterschiedlichen Anwendungsbereichen aufrechtzuerhalten. CNC-Technologie wird verwendet, um feinere Details zu erzielen, die für elektronische Geräte und deren Funktion unerlässlich sind. In der Unterhaltungselektronik und in industriellen Anwendungen kann die Rolle der CNC-Bearbeitung bei der Entwicklung von Technologien und der Zuverlässigkeit von Elektronik auf dem Markt nicht unterschätzt werden. 

Endnoten

Mit den oben hervorgehobenen Informationen verfügen Sie nun über ausreichende Kenntnisse zur CNC-Bearbeitung. Obwohl die CNC-Bearbeitung ein altes Verfahren ist, entwickelt sie sich als Branche kontinuierlich weiter. Ob Sie nun Maschinen für einen bevorstehenden Fertigungsprozess suchen oder die verschiedenen Arten von CNC-Technologien vergleichen, dieses Wissen wird Ihnen helfen, die richtige Entscheidung für Ihre Fertigungsanforderungen zu treffen. Wenn Sie Top-Qualität wollen Bearbeitungsdienstleistungen, können Sie unserer Plattform beitreten. Wir sind ein ISO-zertifizierter Dienstleister in China. Egal, ob Sie Teile in kleinen oder großen Stückzahlen benötigen, unsere Mitarbeiter unterstützen Sie von Anfang bis Ende. Laden Sie Ihre CAD-Dateien hoch oder kontaktieren Sie uns noch heute für ein sofortiges CNC-Angebot

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