Die CNC-Präzisionsbearbeitung hat die Fertigung erheblich verbessert, da sie die erforderliche hohe Präzision bietet. Es wurde untersucht, dass die Präzisionsbearbeitung die Arbeitskosten senkt von 20% bis 30% im Vergleich zu herkömmlichen maschinellen Methoden.

Die Region Asien-Pazifik hält derzeit den größten Marktanteil (über 35,9% ab 2022). Ebenso wird erwartet, dass der globale CNC-Maschinenmarkt von 2021 bis 2028 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7,3% wachsen wird.

Diese Bearbeitungstechnik hat den Standard für Geschwindigkeit, Genauigkeit, Designflexibilität und enge Toleranzen gesetzt. Wie 50% der Maschinenbediener bestätigen, hilft es, präzise Formen mit glatten Oberflächen zu schaffen.

Viele Fertigungsindustrien auf der ganzen Welt sind auf eine hochpräzise Bearbeitung angewiesen, die eine Partnerschaft zwischen professionellen Konstrukteuren und erfahrenen Ingenieuren erfordert. Die Konstrukteure sind für die Erstellung von Layouts und deren Umsetzung in Fertigungsanweisungen verantwortlich.

Dieser Artikel befasst sich mit dem Verständnis der Präzisionsbearbeitung, den Überlegungen zur Auswahl geeigneter Materialien, dem CNC-Bearbeitungsprozess und seiner Anwendung.

Verständnis der CNC-Präzisionsbearbeitung

Die CNC-Bearbeitung stellt aufgrund ihrer Schnelligkeit, Präzision und der Fähigkeit, enge CNC-Toleranzen einzuhalten, den Höhepunkt eines hochpräzisen Fertigungsprozesses dar. Mit diesem Verfahren lassen sich exakte Formen aus Metall, Holz, Glas und anderen Materialien herstellen. Das Herzstück eines jeden Herstellers ist eine wettbewerbsfähige Produktionsumgebung, die auf präzisen technischen Verfahren beruht. Lassen Sie uns diesen Prozess verstehen und lernen, wie man Gefängnisse in der CNC-Bearbeitung erreicht.

Der CNC-Bearbeitungsprozess

Die CNC-Bearbeitung ist eine moderne Fertigungstechnik, bei der die Bewegungen der Maschinen mit Hilfe von Computercodes gesteuert werden. Sie wird häufig für die Herstellung von Metallteilen verwendet, wenn die Teile identisch sein müssen. Bei der CNC-Bearbeitung werden programmierte Befehle verwendet. Diese Befehle steuern die Bewegungen der Schneidwerkzeuge und gewährleisten die genaue und wiederholbare Herstellung komplexer Formen.

Kritische Komponenten einer CNC-Maschine 

Die CNC-Bearbeitung kann komplex sein, da verschiedene Komponenten zusammenwirken, um die für die Produktion erforderlichen engen Toleranzen zu erreichen. Sie bestehen aus vielen wichtigen Teilen, von denen einige dazugehören:

1. Spindel
2. Achsen
3. Werkzeugwechsler
4. Kontrolleinheit

Spindel

Dieses Bauteil hält und dreht das Schneidewerkzeug oder das Werkstück und spielt eine entscheidende Rolle im CNC-Bearbeitungsprozess. Seine Geschwindigkeit und Leistung bestimmen die Effektivität des Materialabtrags.

Achsen

Bei der CNC-Bearbeitung kommen verschiedene Achsen zum Einsatz, mit denen sich das Schneidwerkzeug in verschiedene Richtungen bewegen kann. Dieses mehrachsige Verfahren ermöglicht die Herstellung komplizierter Konstruktionen und präzisionsgefertigter Bauteile.

Werkzeugwechsler

Werkzeugwechsler schalten automatisch zwischen mehreren Schneidwerkzeugen um, um die Produktivität zu steigern und manuelle Eingriffe zu reduzieren. Diese Schlüsselkomponente ist für die Herstellung von Präzisionsteilen mit unterschiedlichen Geometrien erforderlich.

Kontrolleinheit

Die Steuereinheit interpretiert die CNC-Programmiersprachen (G-Code und M-Code) und steuert die Bewegungen der Maschine. Die G-Code-Programmierung steuert die Position und die Geschwindigkeit des Werkzeugs. Der M-Code verwaltet Hilfsfunktionen wie Kühlmittelsteuerung und Werkzeugwechsel.

CNC-Programmiersprachen

1. G-Code

Sie ist die wichtigste Programmiersprache in der CNC-Bearbeitung, die die Bahngeschwindigkeit und die Bewegungen des Werkzeugs vorgibt.

2.  M-Code

Der M-Code ergänzt den G-Code, indem er maschinenspezifische Funktionen wie das Einschalten der Spindel oder den Werkzeugwechsel verwaltet. Dies ist entscheidend für einen effizienten Betrieb und die Herstellung präziser Teile.

Wie erreicht man Präzision bei der CNC-Bearbeitung?

Als Teil der modernen Fertigung hängt die CNC-Bearbeitung von präzisen Bearbeitungsmethoden ab, um genaue und detaillierte Teile herzustellen. Lassen Sie uns die wesentlichen Aspekte der Präzisionsbearbeitung beim CNC-Fräsen für Präzision untersuchen.

Genauigkeit und Kalibrierung von Werkzeugmaschinen

Präzision bei der CNC-Bearbeitung Techniken hängt von der Genauigkeit und Kalibrierung der Werkzeuge ab. Regelmäßige Wartung und präzise Kalibrierungen sind für den korrekten Betrieb der Maschine unerlässlich. Dadurch können Fehler reduziert und die Herstellung hochwertiger Teile gewährleistet werden.

Auswahl und Wartung von Schneidwerkzeugen

Die richtige Auswahl und Pflege von Schneidwerkzeugen für den jeweiligen Werkstoff und die Anwendung gewährleisten einen effizienten Materialabtrag und eine hohe Oberflächengüte. Regelmäßige Werkzeugwartung, wie das Schärfen und Ersetzen abgenutzter Werkzeuge, verhindert Fehler und trägt zur Verbesserung der Präzision bei.

Spanntechniken für die sichere Zerspanung

Das sichere Halten des Werkstücks verhindert ein unerwünschtes Verrutschen während des Schneidens, das zu Fehlern führen kann. Es gibt verschiedene Methoden, um das Werkstück zu fixieren. Dazu gehören Schraubstöcke, Klemmen und andere spezielle Vorrichtungen. Diese Methoden helfen beim Schneiden und Zuschneiden auf bestimmte, exakte Formen und bewahren die Form der Produkte.

Auswahl und Anwendung des Kühlmittels

Die richtige Wahl des Kühlmittels reduziert Wärme und Reibung, die die Präzision beeinträchtigen können. Durch die richtige Auswahl des Kühlmittels werden die Lebensdauer der Werkzeuge und die Oberflächengüte erhalten und Überhitzung vermieden. Es gewährleistet die Maßhaltigkeit der Aluminium-CNC-Bearbeitung und anderer Präzisionsarbeiten.

Materialauswahl für die Präzisions-CNC-Bearbeitung

Bei der CNC-Präzisionsbearbeitung wird eine breite Palette von Materialien verarbeitet, die im Allgemeinen in verschiedene Kategorien eingeteilt werden, darunter Metall, Kunststoff und Holz.

Warum Aluminium eine gängige Wahl für die CNC-Präzisionsbearbeitung ist

Aluminium ist ein weit verbreiteter Werkstoff für CNC-Bearbeitungsprozesse. Es ist relativ leicht, stabil, leicht bearbeitbar, korrosionsbeständig und sehr universell einsetzbar. Diese Eigenschaften machen Aluminium zu einem wertvollen Werkstoff für zahlreiche Anwendungen in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, dem Bauwesen und der Industrie.

Leicht und doch stark

Aluminium bietet eine einzigartige Kombination aus Leichtigkeit und Festigkeit. Diese Eigenschaften machen es ideal für die Entwicklung von Anwendungen, bei denen Gewicht und Festigkeit eine Rolle spielen, ohne dass die strukturelle Integrität beeinträchtigt wird.

Ausgezeichnete Bearbeitbarkeit

Alunimun ist bei der CNC-Bearbeitung aufgrund seiner maschinellen Bearbeitbarkeit sehr vorteilhaft. Es ermöglicht der Maschine, das Teil schnell zu schneiden, komplexe Formen zu erstellen und präzise zu bearbeiten, indem es die Bearbeitungszeit und den Verschleiß der Werkzeuge reduziert.

Gute Korrosionsbeständigkeit

Dieses Material bildet eine natürliche Oxidschicht, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bietet. Dies ist besonders in Umgebungen von Vorteil, die Feuchtigkeit und Chemikalien ausgesetzt sind. Diese Eigenschaft verlängert die Lebensdauer der Teile, da sie weniger gewartet werden müssen.

Vielseitigkeit in verschiedenen Legierungen

Aluminium gibt es in verschiedenen Ausführungen, jede mit spezifischen Eigenschaften für unterschiedliche Verwendungszwecke. So können Ingenieure den besten Typ für ihr Projekt wählen, der eine gute Leistung und Kosteneffizienz gewährleistet.

Verstehen von Aluminiumlegierungen für präzises CNC-Fräsen

Bei der Auswahl des perfekten Materials für die CNC-Präzisionsbearbeitung ist es wichtig, die gängigen Aluminiumlegierungen zu kennen. Jede Legierung hat einzigartige Eigenschaften, die zu unterschiedlichen Funktions- und Leistungsanforderungen beitragen.

Schwerpunkt: Aluminium 6061 T6: Eigenschaften, Anwendungen

Die Legierung 6061 T6 hat hervorragende mechanische Eigenschaften und wird häufig für die CNC-Präzisionsbearbeitung verwendet. Sie hat eine hohe Festigkeit, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine gute Bearbeitbarkeit. Diese Legierung wird für Strukturteile und Präzisionsmaschinenbauteile verwendet.

6061 T6-Aluminium gegenüber 7075

Die Aluminiumlegierung 7075 ist fester als die Legierung 6061 und eignet sich daher ideal für hochbelastete Anwendungen. Sie ist weniger gut bearbeitbar und teurer als 6061. 6061 bietet jedoch ein besseres Gleichgewicht von Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Kosten.

Kurze Erwähnung von 6063-Aluminium      

6063 Aluminium ist eine gängige Legierung, die aufgrund ihrer hervorragenden Oberflächeneigenschaften häufig in der Architektur eingesetzt wird. Sie ist weniger intensiv als 6061 und eignet sich nicht für hochbeanspruchte Anwendungen.

Zusätzliche Überlegungen zur Materialauswahl

Bei der Auswahl der Werkstoffe werden zusätzliche Überlegungen angestellt, wie z. B. die Funktionalität der Teile, Gewichtsbeschränkungen und Kosten, damit Ihr Projekt den Anforderungen gerecht wird. Diese Überlegungen stellen sicher, dass das ausgewählte Material die technischen und wirtschaftlichen Anforderungen erfüllt.

Funktionalität und Festigkeitsanforderungen des Teils

Die Funktionalität und die strukturellen Anforderungen des Teils hängen von den geeigneten Materialien ab, die sich durch ihre einzigartigen Eigenschaften unterscheiden. Verschiedene Anwendungen erfordern unterschiedliche Festigkeits- und Haltbarkeitsgrade, was die Wahl zwischen Legierungen wie 6061 und 7075 beeinflusst.

Gewichtsbeschränkungen

Gewichtsbeschränkungen sind der wichtigste Faktor bei der Entwicklung von Anwendungen für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie. Die Leichtbaueigenschaften von Aluminium reduzieren das Gesamtgewicht des Bauteils, ohne die Festigkeit oder Leistung zu beeinträchtigen.

Kosten-Faktoren

Bei der Auswahl des geeigneten Materials für bestimmte Objekte spielen Kostenfaktoren eine Rolle. Materialien mit vielseitigen Legierungen haben ähnliche Eigenschaften, aber einige sind teurer, wie 7075. Das Abwägen der Materialkosten mit den spezifischen Vorteilen macht das Projekt realisierbar und gewährleistet die Einhaltung des Budgets.

Das Bearbeitungsverfahren für Präzisionsmetallteile

Ingenieure bevorzugen die CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Präzisionsmetallteilen, die sich für verschiedene Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Elektronikindustrie hervorragend eignet. Bei diesem Verfahren werden computergesteuerte Maschinen eingesetzt, um enge Toleranzen und komplizierte Geometrien zu erreichen.

Arten von CNC-Bearbeitungsprozessen für Präzisionsteile

Die CNC-Bearbeitung bietet mehrere Verfahren zur Herstellung von Präzisionsbauteilen; jedes Verfahren erfüllt die Kriterien verschiedener Anwendungen und Konformitätsstufen.

3-Achsen-Fräsen: Grundprinzip und Einsatzmöglichkeiten

Die 3-Achsen-Bearbeitung ist die einfachste Art des Fräsens in der CNC-Bearbeitung. Dabei wird das Werkstück entlang der drei Achsen bewegt, um verschiedene Merkmale und Formen zu erzeugen. Mit diesem Verfahren werden Bauteile mit einer ebenen Oberfläche, Schlitzen und Bohrungen hergestellt.

4- und 5-Achsen-Fräsen: Vorteile für komplexe Geometrien

Die Möglichkeiten des 4- und 5-Achsen-Fräsens sind aufgrund der Rotationsbewegungen entlang der zusätzlichen Achsen größer als die der 3-Achsen. Diese Verfahren erleichtern die Herstellung komplexer Geometrien und komplizierter Designs, für die mehr als drei Achsen erforderlich wären.

CNC-Drehen: Geeignet für rotierende Teile

Beim CNC-Drehen dreht sich das Teil, während sich das Schneidwerkzeug entlang einer oder zwei Achsen bewegt, um zylindrische oder konische Formen zu erzeugen. Diese Methode hilft bei der Herstellung von Rotationsteilen wie Wellen, Buchsen und anderen runden Komponenten.

Faktoren, die die Präzision bei der maschinellen Bearbeitung beeinflussen

Das Erreichen von Präzision bei der CNC-Bearbeitung von Metallteilen hängt von mehreren Faktoren ab, die die endgültige Qualität und Genauigkeit der Teile beeinflussen.

Werkzeugweg-Optimierung

Eine gut geplante Optimierung des Werkzeugwegs sorgt dafür, dass das Schneidwerkzeug den effizientesten Weg nimmt, um den Zyklus zu beschleunigen und die Genauigkeit zu verbessern. Sie minimiert unnötige Bewegungen und erzeugt eine gleichmäßige Schnittkraft, was zu einer höheren Präzision führt.

Vorschubgeschwindigkeiten und Schnittgeschwindigkeiten

Die Vorschubgeschwindigkeit und die Schnittgeschwindigkeit wirken sich auf die Qualität der Teile aus. Die Vorschubgeschwindigkeit gibt an, wie weit das Schneidwerkzeug in das Material eindringt. Die Schnittgeschwindigkeit gibt die Geschwindigkeit an, mit der sich das Werkzeug auf der Oberfläche des Materials bewegt. Die richtige Auswuchttechnik trägt dazu bei, Material effizient zu entfernen und Werkzeugverschleiß zu vermeiden.

Minimierung von Werkzeugdurchbiegung und Vibrationen

Die Minimierung von Werkzeugauslenkungen und -vibrationen ist entscheidend für die Herstellung des endgültigen Teils mit hoher Genauigkeit und Präzision. Werden diese Aspekte bei der CNC-Bearbeitung vernachlässigt, kann dies zu übermäßigen Kräften, unebenen Oberflächen und Maßfehlern führen. Daher können die Verwendung von starren Werkzeughaltern, die Optimierung der Schnittbedingungen und die Auswahl des richtigen Werkzeugs die Wahrscheinlichkeit unerwarteter Fehler verringern.

Anwendungen von präzisionsbearbeiteten Komponenten

Präzisionsgefertigte Komponenten sind entscheidend für numerische Plattformen, die Genauigkeit, Zuverlässigkeit und hochwertige Anwendungen erfordern. Die CNC-Bearbeitung von Aluminium ist in der Regel die beliebteste Methode zur Herstellung komplexer, kundenspezifischer Teile, die strenge Spezifikationen und Leistungsanforderungen erfüllen.

Branchen, die sich auf CNC-Präzisionsbearbeitung verlassen

• Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
• Automobil und Transport
• Medizinische Geräte und Elektronik
• Prototyping und Produktentwicklung

Luft- und Raumfahrt und Verteidigung

Die Luft- und Raumfahrt- sowie die Verteidigungsindustrie nutzen die Präzisionsbearbeitung, um Flugzeugkomponenten, Triebwerksteile und komplexe Baugruppen herzustellen und deren Sicherheit und Leistung unter extremen Bedingungen zu gewährleisten.

Automobil und Transport

Die Hersteller setzen CNC-Präzisionsbearbeitungsmethoden ein, um äußerst haltbare und funktionelle Komponenten für die Automobil- und Transportbranche herzustellen. Zu ihren Anwendungen gehören Motorteile, Getriebeprodukte und andere wichtige Elemente.

Medizinische Geräte und Elektronik

Die Medizin- und Elektronikindustrie nutzt die präzise Bearbeitung zur Herstellung von medizinischen Implantaten, chirurgischen Instrumenten, elektronischen Gehäusen und Kühlkörpern.

Prototyping und Produktentwicklung

Prototyping und Produktentwicklung nutzen die CNC-Bearbeitung zur Herstellung kundenspezifischer Prototypen und Kleinstserienteile, was eine schnelle Prototypisierung und Neubewertung neuer Produkte ermöglicht.

Beispiele für präzisionsbearbeitete Komponenten

• Luftfahrzeugteile, Triebwerkskomponenten
• Medizinische Implantate, chirurgische Instrumente
• Elektronikgehäuse und Wärmesenken
• Kundenspezifische Prototypen und Kleinserienteile

Luftfahrzeugteile, Triebwerkskomponenten

Unter schwierigen Betriebsbedingungen sorgen hochpräzise Triebwerks- und Flugzeugkomponenten für mehr Sicherheit und eine bessere Anwendbarkeit der Produkte in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Medizinische Implantate, chirurgische Instrumente

Werkzeuge wie medizinische Implantate und Instrumente, die in einem als Präzisions-CNC-Bearbeitung bekannten Verfahren hergestellt werden, bieten die besten Sicherheitsmaßnahmen und Leistungen.

Elektronikgehäuse und Wärmesenken

Die CNC-Bearbeitung verleiht dem Elektronikgehäuse und den Kühlkörpern die nötige Präzision, um die empfindlichen Komponenten zu schützen und die Wärmeabfuhr effektiv zu steuern.

Kundenspezifische Prototypen und Kleinserienteile

Durch die präzise CNC-Bearbeitung werden außerdem kundenspezifische Prototypen und Kleinserienteile hergestellt, da es sich hierbei um detaillierte und genaue Modelle zur Bewertung handelt.

Schlussfolgerung:

Hohe Genauigkeit ist eine entscheidende Anforderung der Industrie, um genaue und zuverlässige Komponenten herzustellen. Hier spielt die hochpräzise CNC-Bearbeitung eine wichtige Rolle. Diese Technologie hat mehrere Vorteile, darunter eine einfache Bearbeitung und hohe Genauigkeit. Zu den Anwendungen gehören Flugzeugkomponenten und -motoren, medizinische Anwendungen wie Implantate und elektronische Anwendungen wie Gehäuseteile. Zu den kommenden Fortschritten in der CNC-Präzisionsbearbeitung könnten eine verbesserte Automatisierung und die Integration von KI in die Optimierung und fortschrittliche Materialien gehören. Zweifellos werden die Fortschritte in der CNC-Bearbeitung zu noch ausgefeilteren und genaueren Fertigungsstrategien führen.