Der Begriff CNC steht für „Computerized Numerical Control“ (Computergestützte numerische Steuerung) und CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, bei dem typischerweise Computersteuerung und Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen, um Materialschichten von einem Rohling (auch Rohling oder Werkstück genannt) zu entfernen und ein individuell gestaltetes Teil herzustellen.
Das Verfahren funktioniert bei einer Vielzahl von Materialien, darunter Metall, Kunststoff, Holz, Glas, Schaumstoff und Verbundwerkstoffe, und findet Anwendung in zahlreichen Branchen, beispielsweise bei der CNC-Großbearbeitung und der CNC-Endbearbeitung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt.
Merkmale der CNC-Bearbeitung
01. Hoher Automatisierungsgrad und sehr hohe Produktionseffizienz. Mit Ausnahme der Rohlingsspannung können alle weiteren Bearbeitungsvorgänge von CNC-Werkzeugmaschinen durchgeführt werden. In Kombination mit automatischem Be- und Entladen ist dies ein grundlegender Bestandteil einer unbemannten Fabrik.
Die CNC-Bearbeitung reduziert den Arbeitsaufwand des Bedieners, verbessert die Arbeitsbedingungen, macht Markierungen, mehrfaches Spannen und Positionieren, Inspektionen und andere Prozesse und Hilfsvorgänge überflüssig und verbessert effektiv die Produktionseffizienz.
02. Anpassungsfähigkeit an CNC-Bearbeitungsobjekte. Beim Wechsel des Bearbeitungsobjekts ist neben dem Werkzeugwechsel und der Lösung der Rohlingspannmethode lediglich eine Neuprogrammierung ohne weitere komplizierte Anpassungen erforderlich, was den Produktionsvorbereitungszyklus verkürzt.
03. Hohe Bearbeitungspräzision und stabile Qualität. Die Bearbeitungsmaßgenauigkeit liegt zwischen 0,005 und 0,01 mm und wird nicht durch die Komplexität der Teile beeinflusst, da die meisten Vorgänge automatisch von der Maschine ausgeführt werden. Dadurch wird die Größe der Chargenteile erhöht, und an präzisionsgesteuerten Werkzeugmaschinen kommen Positionserkennungsgeräte zum Einsatz, was die Genauigkeit der CNC-Präzisionsbearbeitung weiter verbessert.
04. Die CNC-Bearbeitung weist zwei Hauptmerkmale auf: Erstens kann sie die Bearbeitungsgenauigkeit, einschließlich der Genauigkeit der Bearbeitungsqualität und der Genauigkeit der Bearbeitungszeitfehler, erheblich verbessern; zweitens kann die Wiederholbarkeit der Bearbeitungsqualität die Bearbeitungsqualität stabilisieren und die Qualität der bearbeiteten Teile aufrechterhalten.
CNC-Bearbeitungstechnologie und Anwendungsbereich:
Je nach Material und Anforderungen des zu bearbeitenden Werkstücks können unterschiedliche Bearbeitungsverfahren gewählt werden. Das Verständnis gängiger Bearbeitungsverfahren und ihres Anwendungsbereichs ermöglicht es uns, die am besten geeignete Methode zur Teilebearbeitung zu finden.
Drehen
Die Bearbeitung von Teilen mit Drehmaschinen wird allgemein als Drehen bezeichnet. Mit formgebenden Drehwerkzeugen können auch rotierende gekrümmte Flächen im Quervorschub bearbeitet werden. Durch Drehen können auch Gewindeflächen, Stirnflächen, Exzenterwellen usw. bearbeitet werden.
Die Drehgenauigkeit liegt im Allgemeinen bei IT11–IT6, die Oberflächenrauheit bei 12,5–0,8 μm. Beim Feindrehen kann sie IT6–IT5 erreichen, die Rauheit kann 0,4–0,1 μm erreichen. Die Produktivität der Drehbearbeitung ist hoch, der Schneidprozess relativ reibungslos und die Werkzeuge relativ einfach.
Anwendungsbereich: Zentrierbohrungen bohren, Bohren, Reiben, Gewindeschneiden, Runddrehen, Ausbohren, Stirnflächendrehen, Nutendrehen, Formflächendrehen, Kegelflächendrehen, Rändeln und Gewindedrehen
Mahlen
Fräsen ist ein Verfahren, bei dem ein rotierendes mehrschneidiges Werkzeug (Fräser) auf einer Fräsmaschine zur Werkstückbearbeitung eingesetzt wird. Die Hauptschneidbewegung erfolgt durch die Rotation des Werkzeugs. Je nachdem, ob die Hauptbewegungsgeschwindigkeit beim Fräsen gleich oder entgegengesetzt zur Vorschubrichtung des Werkstücks ist, wird in Gleichlauf- und Aufwärtsfräsen unterschieden.
(1) Gleichlauffräsen
Die horizontale Komponente der Fräskraft entspricht der Vorschubrichtung des Werkstücks. Zwischen der Vorschubspindel des Werkstücktisches und der festen Mutter besteht üblicherweise ein Spalt. Daher kann die Schnittkraft leicht dazu führen, dass sich Werkstück und Arbeitstisch gemeinsam vorwärts bewegen, was zu einem plötzlichen Anstieg der Vorschubgeschwindigkeit führt. Erhöhen Sie dies, wodurch Messer entstehen.
(2) Gegenfräsen
Dadurch kann das Bewegungsphänomen vermieden werden, das beim Gleichlauffräsen auftritt. Beim Gegenlauffräsen nimmt die Schnittdicke allmählich von Null an zu, sodass die Schneide auf der schneidgehärteten bearbeiteten Oberfläche eine Phase des Quetschens und Gleitens erfährt, was den Werkzeugverschleiß beschleunigt.
Anwendungsbereich: Planfräsen, Stufenfräsen, Nutfräsen, Formflächenfräsen, Spiralnutfräsen, Verzahnungsfräsen, Schneiden
Planung
Unter Hobelverarbeitung versteht man im Allgemeinen eine Verarbeitungsmethode, bei der ein Hobel verwendet wird, um eine hin- und hergehende lineare Bewegung relativ zum Werkstück auf einem Hobel auszuführen und so überschüssiges Material zu entfernen.
Die Hobelgenauigkeit kann im Allgemeinen IT8-IT7 erreichen, die Oberflächenrauheit beträgt Ra6,3–1,6 μm, die Hobelebenheit kann 0,02/1000 erreichen und die Oberflächenrauheit beträgt 0,8–0,4 μm, was für die Verarbeitung großer Gussteile hervorragend ist.
Anwendungsbereich: Hobeln von ebenen Flächen, Hobeln von vertikalen Flächen, Hobeln von Stufenflächen, Hobeln von rechtwinkligen Nuten, Hobeln von Fasen, Hobeln von Schwalbenschwanznuten, Hobeln von D-förmigen Nuten, Hobeln von V-förmigen Nuten, Hobeln von gekrümmten Flächen, Hobeln von Keilnuten in Löchern, Hobeln von Zahnstangen, Hobeln von Verbundflächen
Schleifen
Schleifen ist ein Verfahren zum Schneiden der Werkstückoberfläche auf einer Schleifmaschine mit einer hochharten künstlichen Schleifscheibe (Schleifscheibe) als Werkzeug. Die Hauptbewegung ist die Rotation der Schleifscheibe.
Die Schleifpräzision kann IT6–IT4 erreichen, und die Oberflächenrauheit Ra kann 1,25–0,01 μm oder sogar 0,1–0,008 μm erreichen. Ein weiteres Merkmal des Schleifens ist die Bearbeitung gehärteter Metallmaterialien, was zum Bereich der Endbearbeitung gehört und daher häufig als letzter Bearbeitungsschritt eingesetzt wird. Je nach Funktion kann das Schleifen auch in Rundschleifen, Innenlochschleifen, Flachschleifen usw. unterteilt werden.
Anwendungsbereiche: Rundschleifen, Innenrundschleifen, Flachschleifen, Formschleifen, Gewindeschleifen, Verzahnungsschleifen
Bohren
Der Vorgang des Bearbeitens verschiedener Innenlöcher auf einer Bohrmaschine wird als Bohren bezeichnet und ist die gängigste Methode der Lochbearbeitung.
Die Bohrgenauigkeit ist gering, in der Regel IT12–IT11, und die Oberflächenrauheit beträgt üblicherweise Ra5,0–6,3 µm. Nach dem Bohren werden häufig Vergrößern und Reiben zur Vor- und Endbearbeitung eingesetzt. Die Reibbearbeitungsgenauigkeit liegt in der Regel bei IT9–IT6, und die Oberflächenrauheit beträgt Ra1,6–0,4 µm.
Anwendungsbereich: Bohren, Reiben, Reiben, Gewindeschneiden, Strontiumlöcher, Schaben von Oberflächen
Bohrbearbeitung
Die Bohrbearbeitung ist ein Bearbeitungsverfahren, bei dem eine Bohrmaschine verwendet wird, um den Durchmesser vorhandener Löcher zu vergrößern und die Qualität zu verbessern. Die Bohrbearbeitung basiert hauptsächlich auf der Drehbewegung des Bohrwerkzeugs.
Die Präzision der Bohrbearbeitung ist hoch, im Allgemeinen IT9-IT7, und die Oberflächenrauheit beträgt Ra6,3–0,8 mm, aber die Produktionseffizienz der Bohrbearbeitung ist gering.
Anwendungsbereich: Hochpräzise Lochbearbeitung, Mehrfachlochbearbeitung
Zahnoberflächenbearbeitung
Die Methoden zur Bearbeitung der Zahnoberflächen können in zwei Kategorien unterteilt werden: Formgebungsverfahren und Erzeugungsverfahren.
Die zur Bearbeitung der Zahnoberfläche im Formverfahren verwendete Werkzeugmaschine ist in der Regel eine gewöhnliche Fräsmaschine. Das Werkzeug ist ein Formfräser, der zwei einfache Formbewegungen erfordert: eine Drehbewegung und eine lineare Bewegung des Werkzeugs. Häufig verwendete Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung von Zahnoberflächen im Wälzverfahren sind Wälzfräsmaschinen, Zahnradformmaschinen usw.
Anwendungsbereich: Zahnräder usw.
Aufwendige Oberflächenbearbeitung
Zum Schneiden dreidimensional gekrümmter Flächen kommen überwiegend Kopierfräs- und CNC-Fräsverfahren oder spezielle Bearbeitungsverfahren zum Einsatz.
Anwendungsbereich: Bauteile mit komplex gekrümmten Oberflächen
Funkenerosion
Bei der Funkenerosion wird die hohe Temperatur genutzt, die durch die sofortige Funkenentladung zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode entsteht, um das Oberflächenmaterial des Werkstücks zu erodieren und so die Bearbeitung zu erreichen.
Anwendungsbereich:
① Verarbeitung von harten, spröden, zähen, weichen und hochschmelzenden leitfähigen Materialien;
②Verarbeitung von Halbleitermaterialien und nichtleitenden Materialien;
3.Verarbeitung verschiedener Arten von Löchern, gebogenen Löchern und Mikrolöchern;
④Bearbeitung verschiedener dreidimensionaler Hohlräume mit gekrümmter Oberfläche, wie z. B. der Formkammern von Schmiedeformen, Druckgussformen und Kunststoffformen;
⑤ Wird zum Schneiden, Zerteilen, Verstärken von Oberflächen, Gravieren, Drucken von Namensschildern und Markierungen usw. verwendet.
Elektrochemische Bearbeitung
Bei der elektrochemischen Bearbeitung handelt es sich um ein Verfahren, das das elektrochemische Prinzip der anodischen Auflösung von Metall im Elektrolyten zur Formgebung des Werkstücks nutzt.
Das Werkstück wird mit dem Pluspol der Gleichstromversorgung verbunden, das Werkzeug mit dem Minuspol. Zwischen den beiden Polen wird ein kleiner Abstand (0,1–0,8 mm) eingehalten. Der Elektrolyt fließt mit einem bestimmten Druck (0,5–2,5 MPa) und hoher Geschwindigkeit (15–60 m/s) durch den Abstand zwischen den beiden Polen.
Anwendungsbereich: Bearbeitung von Löchern, Hohlräumen, komplexen Profilen, tiefen Löchern mit kleinem Durchmesser, Zügen, Entgraten, Gravieren usw.
Laserbearbeitung
Die Laserbearbeitung des Werkstücks erfolgt durch eine Laserbearbeitungsmaschine. Laserbearbeitungsmaschinen bestehen in der Regel aus Lasern, Stromversorgungen, optischen Systemen und mechanischen Systemen.
Anwendungsbereich: Diamantdrahtziehwerkzeuge, Edelsteinlager für Uhren, poröse Häute divergierender luftgekühlter Stanzbleche, Bearbeitung kleiner Löcher in Triebwerksinjektoren, Triebwerksschaufeln usw. sowie Schneiden verschiedener metallischer und nichtmetallischer Materialien.
Ultraschallverarbeitung
Bei der Ultraschallbearbeitung handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Vibration der Werkzeugstirnfläche mit Ultraschallfrequenz (16 bis 25 kHz) genutzt wird, um in der Arbeitsflüssigkeit suspendierte Schleifmittel zu beeinflussen. Die Schleifpartikel wirken auf die Werkstückoberfläche und polieren diese, um das Werkstück zu bearbeiten.
Anwendungsbereich: schwer zerspanbare Werkstoffe
Hauptanwendungsbranchen
Im Allgemeinen weisen CNC-bearbeitete Teile eine hohe Präzision auf, sodass CNC-bearbeitete Teile hauptsächlich in den folgenden Branchen eingesetzt werden:
Luft- und Raumfahrt
In der Luft- und Raumfahrt werden Komponenten mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit benötigt, darunter Turbinenschaufeln in Triebwerken, Werkzeuge zur Herstellung anderer Komponenten und sogar Brennkammern in Raketentriebwerken.
Automobil- und Maschinenbau
Die Automobilindustrie benötigt die Herstellung hochpräziser Formen für den Guss von Bauteilen (wie Motorlagern) oder die Bearbeitung von Bauteilen mit engen Toleranzen (wie Kolben). Die Portalmaschine gießt Tonmodule, die in der Konstruktionsphase des Fahrzeugs verwendet werden.
Militärindustrie
Die Militärindustrie verwendet hochpräzise Komponenten mit strengen Toleranzanforderungen, darunter Raketenkomponenten, Gewehrläufe usw. Alle bearbeiteten Komponenten in der Militärindustrie profitieren von der Präzision und Geschwindigkeit der CNC-Maschinen.
medizinisch
Medizinische Implantate werden oft an die Form menschlicher Organe angepasst und müssen aus hochentwickelten Legierungen hergestellt werden. Da manuelle Maschinen solche Formen nicht herstellen können, sind CNC-Maschinen unerlässlich.
Energie
Die Energiewirtschaft umfasst alle Bereiche des Ingenieurwesens, von Dampfturbinen bis hin zu Spitzentechnologien wie der Kernfusion. Dampfturbinen benötigen hochpräzise Turbinenschaufeln, um das Gleichgewicht der Turbine zu halten. Die Form der Plasmaunterdrückungskavität in der Kernfusion ist sehr komplex, besteht aus fortschrittlichen Materialien und erfordert die Unterstützung von CNC-Maschinen.
Die mechanische Bearbeitung hat sich bis heute weiterentwickelt, und mit der Verbesserung der Marktanforderungen wurden verschiedene Bearbeitungstechniken entwickelt. Bei der Auswahl eines Bearbeitungsverfahrens können Sie viele Aspekte berücksichtigen: einschließlich der Oberflächenform des Werkstücks, der Maßgenauigkeit, der Positionsgenauigkeit, der Oberflächenrauheit usw.
Nur durch die Wahl des am besten geeigneten Verfahrens können wir mit minimalem Aufwand die Qualität und Bearbeitungseffizienz des Werkstücks sicherstellen und den erzielten Nutzen maximieren.
Veröffentlichungszeit: 18. Januar 2024