CNC Drehen und Frästeile

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Das CNC-Verfahren

Sie können Ihre CNC-Teile ganz einfach bei uns über unser Online-Portal anfragen. Wenn Ihnen das jedoch noch nicht ausreicht und Sie interessiert wie diese Technik funktioniert, dann informieren sich hier gerne weiterführend zum Thema „CNC-Drehen“ von Edelstahl.

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Wofür steht „CNC“?

CNC steht für „Computerized Numerical Control“ und bezeichnet im Allgemeinen die Steuerungstechnik, die in modernen industriellen Fertigungsmaschinen zur automatischen Fertigung und Bearbeitung komplexer Bauteile genutzt wird.

Der Entwicklungsprozess steht hierbei vor dem eigentlichen Fertigungsprozess und wird mittels computergestützter Konstruktionssoftware (CAD-Programme) eingeleitet.

Die CAD-Programme stellen die Daten bereit, aus denen anschließend ein CNC-Code generiert wird. Dieser beinhaltet alle wichtigen Parameter wie z.B. die Geometrie der zu verwendenden Werkzeuge oder auch die nötige Vorschubgeschwindigkeit zur Bearbeitung des Werkstücks, bei der auch die Drehzahl berücksichtigt wird.

Der CNC-Code wird dann an die CNC-Drehmaschine übermittelt, aus der anschließend die Herstellung des Werkstücks erfolgt.

Was ist CNC-Drehen?

Das CNC-Drehen ist ein maschinengesteuertes spanendes Fertigungsverfahren, bei dem mittels eines Werkzeugs mit geometrisch bestimmter Schneide z.B. einer Wendeschneidplatte ein Span bei einem rotationssymetrischen Werkstück abgetragen wird. Die notwendigen Vorschubbewegungen des Werkzeugs und der Verfahrachsen werden über einen Computer dabei gesteuert. Der Unterschied zum herkömmlichen Drehen ist die computergesteuerte Steuerungstechnik der Maschine. Durch den Einsatz dieser modernen und automatisierten Werkzeugmaschinen ist es möglich, eine sehr hohe Wiederholungsgenauigkeit bei der Serienfertigung zu erzeugen. Somit kann Ihnen garantiert werden, dass jedes ihrer bei uns bestellten Drehteile sich stark ähnelt und es nicht zu erheblichen Abweichungen kommt.

Der Drehmeißel, meist in zwei Achsen (X und Z) aufgeteilt, bleibt starr, während das Werkstücks um sich selbst rotiert.

In vielen anderen Bearbeitungsverfahren ist es nicht das Werkstück das rotiert, sondern das Werkzeug.

Das Werkzeug befindet sich auf dem sogenannten Werkzeughalter. Auf dem sogenannten Werkzeugrevolver können mehrere dieser Werkzeughalter befestigt werden. Dadurch können mehrere Fertigungsschritte schnell nacheinander ausgeführt werden.

Im Allgemeinen wird beim CNC-Drehen auch von einer rotationssymmetrischen Zerspannung gesprochen.

Das Drehen gehört zu einer der Standard-Fertigungsverfahren in der Zerspanungstechnik.

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Wie funktioniert CNC-Drehen?

CNC-Drehmaschinen verfügen über verschiedene Komponenten wie Werkzeugschlitten, Drehmeißel, Spannfutter usw. Um die Abläufe verstehen zu können, gilt es das Zusammenspiel der einzelnen Bauteile zu erfassen.

Das Spannfutter sorgt für die Fixierung des Werkstücks.

Es gibt eine Variante, bei der die sogenannte Spindel das Werkstück aufnimmt und in den „Bearbeitungsraum“ fährt. Kommt ein Werkzeugrevolver zum Einsatz so wird das Werkstück auf einem Bauteilgreifer montiert, der sich am Revolver befindet und wird dem fixierten Spannfutter zugeführt. Die Spindler ist bei dieser Variante starr.

Bei CNC-Maschinen unterscheidet man hier zwischen zwei Varianten:

  • Konventionelle Spindeln
  • Motorspindeln mit Direktantrie

Wie sieht eine mögliche CNC Programmierung aus?

Für jedes Bauteil benötigt die Fertigungsmaschine einen NC-Code. Dieser enthält die Informationen für die Verfahrbewegung der CNC-Maschine. Jede Zeile des NC-Codes besitzt Informationen über die Achs- und Verfahrbewegungen, die als nächstes ausgeführt werden sollen.

Jedes Bauteil, was Sie bei uns bestellen, wird mittels computergestützter Konstruktionssoftware (CAD-Programme) erstellt und konstruiert.

Die Daten aus dem CAD-Programm werden als nächstes dem CAM-Programm übermittelt. In dem CAM-Programm wird sodann geplant und simuliert, wie das konstruierte Bauteil gefertigt werden soll.

Die Fertigungsschnitte werden als nächstes von dem CAM-Programm in einen NC-Code umgewandelt. Dieser NC-Code kann dann in der Fertigungsmaschine direkt umgesetzt werden.

Eine Zeile des NC-Codes enthält Informationen über die nächste anzufahrende Position jeder Achse und deren Geschwindigkeit.

Möchte man also auf der X-Achse von einer Position A zu einer Position B die genau 100 mm entfernt ist, so würde der Code lauten:

X100. Somit würde die Maschine nun 100 mm auf der Positiven X-Achse verfahren.

Bei immer komplizierten Fertigungsverfahren ist dies jedoch nicht mehr so simpel. Bei modernen Fertigungsmaschinen kann eine Zeile eines NC-Codes Information von bis zu 6-Achsbewegungen enthalten.

Neben den Verfahrwegen und Verfahrgeschwindigkeiten enthält der NC-Code auch weitere Information, wie z.B. über die Prozesskühlung oder auch automatischen Werkzeugwechsel.

Die NC-Programme können mittels einer CAM-Software automatisch erstellt werden.

Vor jeder Produktion kann es notwendig sein, den Nullpunkt des Werkstücks zu bestimmen, damit eine hohe Genauigkeit erzielt werden kann. Dies geschieht meistens mit Hilfe eines Tasters, der eine Tastabweichung – je nach Maschine – von 2 bis 20 µm aufweist.

Dieser Nullpunkt gilt sodann als aktuelles Fertigungskoordinaten-System. Jeder Befehl des NC-Codes bezieht sich auf die aktuelle Position des Werkstücks. Weiterhin hilft diese Position der Maschine dabei, die Lage des Werkstücks in Bezug auf das Maschinenkoordinatensystems einzuordnen. Dadurch wird verhindert, dass es während der Fertigung zu einer Kollision kommt.

Was sind die verschiedenen Verfahren beim CNC-Drehen?

Die verschiedenen Verfahren beim CNC-Drehen sind – wie auch bei den meisten anderen Produktionsverfahren – von den individuellen Anforderungen an das Werkstück abhängig.

Die beiden Nutzenargumente sind auch hier Präzision und Effizienz.

In der Serienfertigung muss der komplette Prozess nach kalkulierter Taktzeit funktionieren, da es sehr schnell zu Verlusten kommen kann.

Schruppen oder Präzisionsdrehen?

Unter Schruppen versteht man die grobe Bearbeitung der finalen Bauteilform. Der Großteil des Zerspannungsvolumens wird von dem Bauteil abgetragen. Für die nachfolgende Schlichtbearbeitung wird sodann ein zusätzliches Aufmaß von 0,05-0,3 mm benötigt. Das Schruppen ist ein deutlich schnellerer Prozess als das Präzisionsdrehen, da die Schnitttiefen wesentlich höher sind.

Bei der anschließenden Schlichtbearbeitung wird das durch die Schruppbearbeitung gewollte Werkstückaufmaß abgetragen. Hierbei werden zwei unterschiedliche Arten des Schlichtens beachtet: Das Vorschlichten und das Feinschlichten. Das Vorschlichten ist ein dem Feinschlichten vorangestellter Prozess. Dieser Schritt sollte vor allem dann erfolgen, sofern ein stark abrasiver Werkstoff zerspant ist und hohe Werkstücktoleranzen gefordert werden. Bei dem Vorschlichten wird dann eine Vorschlicht-Bahn gefahren, bei der entweder schon auf Endmaß gearbeitet wird oder ein minimales Aufmaß von wenigen hundertstel Millimeter stehen bleibt.

Werden jedoch gut zerspante Werkstoffe bearbeitet, schließt sich dem Schruppen unmittelbar das Feinschlichten an. Hierfür werden mehrere Leerschnitte in Bezug auf Maßgenauigkeit und Oberflächengüte eingesetzt

Vorteile des CNC-Drehens

Das CNC-Drehen hat sich insbesondere in der metallverarbeitenden Industrie bewährt und kann durch seine Vorteile überzeugen:

Die Produktivität wird gesteigert. Der enorme Grad der Automatisierung ermöglicht eine effektivere Serienfertigung im Vergleich zum konventionellen Drehen.

Das CNC-Drehen ermöglicht eine Reproduzierbarkeit. Denn so ist es uns möglich, hohe Stückzahlen bei gleichbleibender Qualität.

Bei dem CNC-Drehen entsteht durch die computergestützte Steuerung der Werkzeuge ein nur sehr geringer Verschleiß.

Die Fertigungszeiten beim CNC-Drehen sind präzise planbar.

Auch Bauteile mit hochkomplexen Geometrien können durch die CNC-Bearbeitungszentren gefertigt werden.

Wie werden CNC-Frästeile gefertigt?

Bearbeitung von CNC-Frästeilen auf CNC-Fräsmaschinen findet mit Hilfe rotierender Werkzeuge statt. Es werden CNC-Fräsmaschinen mit unterschiedlichen Bewegungsfreiheitsgraden: 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen verwendet. Die dreiachsige Fräsmaschine kann CNC-gefräste Teile nur aus einer Zugänglichkeitsrichtung verarbeiten. Sie sind billiger als andere Arten von Fräsmaschinen. Die 4-Achs-Fräsmaschine verfügt über eine zusätzliche Rotationsachse zum Fräsen von Teilen, beispielsweise zur Herstellung von Spindeln und anderen Spiralgeometrien.

Die 5-Achs-Fräsmaschine kann CNC-gefräste Teile unter allen Gesichtspunkten je nach Spannsituation bearbeiten und auch komplexe geometrische Formen erzeugen. Mit Hilfe unseres Lieferantennetzwerks können wir verschiedene CNC-Frästeile herstellen, die unterschiedliche Anforderungen erfüllen.

Wie kommt CNC-Drehen oder Frästeile von Edelstahl bei der INOGS zur Anwendung?

An unseren CNC-Drehmaschinen fertigen wir z.B:

  • Flansche, Sonderflansche, Kleinflansche, Blindflansche aus Edelstahl u.a DIN 28403
  • Fittinge aus Edelstahl, Spezialfitting
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