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Was ist CNC-Drehen? Prozess, Betrieb, Vorteile 

Mit CNC-Drehen lassen sich komplexe Metallteile effizient herstellen. Entdecken Sie die Vorteile für Präzision, Geschwindigkeit und komplexe Designs in Fertigungsprozessen.
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CNC-Bearbeitung gilt als bahnbrechende Neuerung in der modernen Fertigungsindustrie. Diese revolutionäre Technologie hat sich im Vergleich zu ihren Alternativen als hocheffizientes Werkzeug etabliert. Ihre hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit sind die Hauptgründe für die Dominanz der CNC.

CNC-Bearbeitung wird intensiv in verschiedenen Branchen eingesetzt wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrieund Medizin. Die besondere Anforderung für diese Sektoren besteht darin, dass bestimmte Teile in Herstellungsprozessen strengen Spezifikationen und Toleranzen entsprechen müssen. 

Diese Technik hat die Geschwindigkeit der Objekterstellung in den letzten Jahrzehnten um das Hundertfache optimiert. Es ist berechtigt, wenn Sie neugierig sind, was das ist. Welche Rolle spielt es in der Fertigungsindustrie?

Wie läuft das ab? Wie funktioniert es und welche Vorteile bietet es? In diesem Artikel geben wir Antworten auf all diese Fragen.

Präzise CNC-Drehmaschine im Betrieb, die ein Metallbauteil mit hoher Genauigkeit formt

CNC-Drehen: Definition

Computerized Numerical Control ist die Langform von CNC. CNC ist ein Bearbeitungssystem, bei dem eine spezielle vorprogrammierte Software die Produktionsanlagen steuert. Diese Bearbeitung hilft beim Schneiden, Formen und Kombinieren verschiedener Materialien wie Verbundwerkstoffe, Holz, Kunststoff und Metall

Es ermöglicht eine höhere Präzision, Effizienz und Reproduzierbarkeit bei der Herstellung von Teilen und Komponenten. CNC ist dazu in der Lage, indem es herkömmliche manuelle Bearbeitungstechniken durch automatisierte Verfahren ersetzt.

Es gibt mehrere Arten von CNC-Bearbeitungsprozessen wie CNC-Bohren, CNC-Fräsen, CNC-Schleifen, CNC-Drehen usw. Der Kern all dieser Prozesse ist CNC, aber die Prozesse variieren, und daher ist CNC-Bearbeitung der umfassendere Begriff.

Beim CNC-Drehen handelt es sich um eine spezielle Art der CNC-Bearbeitung, bei der ein Werkstück gedreht wird. Dabei wird ein Schneidwerkzeug auf einer computergesteuerten Drehbank entlang der Drehachse bewegt. Die Bewegungen des Schneidwerkzeugs entlang der Achsen der Maschine – X, Y und Z – werden alle in diesem Programm angegeben.

CNC gibt auch andere Einstellungen wie Vorschubgeschwindigkeit, Schnittgeschwindigkeit und Werkzeugweg an. Dieser Prozess wird mit dem Ziel durchgeführt, symmetrische Formen wie Wellen, Stifte und andere Komponenten mit kreisförmigem Querschnitt herzustellen. Auch dies wird durch Entfernen von Material vom rotierenden Werkstück durchgeführt. Es wird hauptsächlich auf zylindrische Teile angewendet.

CNC-Drehen: Prozess

Beim CNC-Drehen wird einfach ein Stück Kunststoff oder Metall in präzise Teile verwandelt. CNC-Drehen kann als Technologie betrachtet werden, die Ihre Vision Wirklichkeit werden lässt. Hier ist ein Schritt-für-Schritt-Prozess des CNC-Drehens.

Eine Nahaufnahme einer CNC-Drehmaschine in Aktion, die Messingkomponenten mit Präzision herstellt und dabei den dynamischen Prozess und die Metallspäne hervorhebt

Schritt 1: Entwerfen

Der erste Schritt des Verfahrens besteht in der Erstellung einer digitalen Skizze. Mithilfe von computergestütztem Design (CAD-)Software, skizzieren Ingenieure das benötigte Teil sorgfältig. Diese Skizzen sind sehr präzise und enthalten jede Kurve und jedes Maß. Die CNC-Maschine folgt diesem digitalen Plan als Leitfaden.

Schritt 2: Code Casting

So wie Menschen mit Sprachen kommunizieren, G-Code ist die Sprache, die CNC-Maschinen zur Kommunikation verwenden. Das CAD-Design wird in eine Reihe genauer Anweisungen umgewandelt, die diese Sprache verwenden. Die Geschwindigkeit der Maschine und die Drehrichtung des Werkstücks beim Bewegen des Schneidwerkzeugs sind Teile dieser Anweisungen.

Schritt 3: Einrichten

Die Hauptattraktion ist heute die CNC-Drehmaschine, auch Drehbank genannt. Die Funktion dieser riesigen Maschine besteht darin, das Rohmaterial – Holz, Metall, Kunststoff usw. – zu drehen und dabei sicher festzuhalten.

Schritt 4: Das Schneidwerkzeug

CNC-Drehmaschinen verwenden verschiedene Schneidwerkzeuge. Keine zwei Werkzeuge sind gleich; einige eignen sich besser zum Bohren von Löchern und andere besser zum Formen von Außendurchmessern oder zum Herstellen von Rillen. Diese Werkzeuge werden auf einem Revolverkarussell aufbewahrt, wo sie bei Bedarf leicht ausgetauscht werden können.

Schritt 5: Über das Drehen hinaus

Der Bereich des CNC-Drehens beschränkt sich nicht nur auf die Außenformgebung. Bei der Verwendung von angetriebenen Werkzeugen kann es vorkommen, dass bestimmte Maschinen nicht mehr rotieren. Aufgaben wie Gewindeschneiden, Bohren und leichte Fräsarbeiten können alle in derselben Einrichtung ausgeführt werden. 

Diese Anpassungsfähigkeit ermöglicht die Erstellung immer komplexerer Komponenten. Dieses Setup fungiert aufgrund dieser Funktion als One-Stop-Shop.

Schritt 6: Perfektion durch Qualitätskontrolle sicherstellen

Die CNC-Maschine kontrolliert ständig alles, um sicherzustellen, dass die Schnitte innerhalb der vorgegebenen Toleranzen erfolgen. Darüber hinaus werden visuelle Kontrollen und Maßmessgeräte eingesetzt, um sicherzustellen, dass das fertige Produkt die erforderlichen Qualitätsanforderungen erfüllt.

Schritt 7: Das Endprodukt

Das CNC-Gerät gibt das fertige Produkt frei, nachdem der letzte Schnitt ausgeführt wurde. Eine winzige Schraube, ein kompliziertes Zahnrad oder sogar eine lebenswichtige medizinische Komponente können alle durch diesen computergestützten Herstellungsprozess hergestellt werden. Diese genaue Interaktion zwischen digitalem Design und der unerschütterlichen Kontrolle der Maschine macht alles möglich.

CNC-Drehen: Operationen

CNC-Drehwerkzeuge gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen. Dadurch können Sie ein Werkstück auf verschiedene Arten bearbeiten. Bei diesen Prozessen können sowohl Innen- als auch Außenbearbeitungen durchgeführt werden.

Die Anpassung des Außendurchmessers des Bauteils ist durch äußere Einwirkungen möglich. Der Innendurchmesser hingegen wird durch innere Einwirkungen verändert. Die einzelnen Vorgänge der Maschine variieren je nach eingesetztem Werkzeug. 

Industrielle Kreissäge schneidet durch Metall, Funken fliegen in einer Werkstattumgebung

Grundoperationen:

Drehen: Die Hauptaufgabe bei diesem Vorgang besteht darin, mit einem Schneidwerkzeug Material von einem rotierenden Werkstück zu entfernen. Ziel ist es, die gewünschte Oberflächengüte und den gewünschten Durchmesser zu erzielen. Es verleiht dem Werkstück die Form und die erforderlichen Abmessungen, indem es sowohl auf Innen- als auch auf Außenflächen angewendet wird.

Verkleidung: Dieser Vorgang, der häufig am Ende des Werkstücks durchgeführt wird, erzeugt eine flache Oberfläche, die senkrecht zur Rotationsachse steht. Eine genaue Montage wird durch die Sicherstellung des korrekten Sitzes und der richtigen Ausrichtung der Komponenten erleichtert.

Langweilig: Beim Bohren werden Löcher auf genaue Maße fertiggestellt oder vergrößert. Um einer Vielzahl von Lochgeometrien gerecht zu werden, sind verschiedene Bohrwerkzeuge in verschiedenen Größen und Formen erhältlich, die Präzision bei Lochgröße und -ausrichtung garantieren.

Zusätzliche Operationen:

Einstechen: Durch das Einstechen werden kreisförmige Rillen mit einer vorgegebenen Tiefe auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugt. CNC wird zum Herstellen von Sicherungsringnuten, Ölkanälen sowie inneren und äußeren Rillen verwendet, um die Funktion des Teils zu verbessern.

Abschied: Bei diesem CNC-Verfahren wird das Werkstück vollständig durchgeschnitten, um ein fertiges Teil aus dem Rohmaterial zu entfernen. Das Abstechen ist erfolgreich, weil im Wesentlichen eine tiefe Nut entsteht, die sich über die gesamte Länge des Werkstücks erstreckt.

Einfädeln: Beim Gewindeschneiden werden Innen- oder Außengewinde zum Befestigen und Zusammenbauen von Teilen hergestellt. Dieser Vorgang garantiert feste Verbindungen. Die Verstärkung ist möglich, da spiralförmige Rillen auf der Oberfläche des Werkstücks entstehen.

Rändelung: Um Griff und Griffigkeit zu verbessern, wird die Oberfläche durch Rändelung rauer. Dadurch können die Teile besser genutzt werden. Diese Technik wird häufig bei Knöpfen, Griffen und anderen Greifflächen angewendet.

Verbesserte Grundlagen:

Kegeldrehen: Mit dieser Technik werden konische Formen erzeugt, indem der Durchmesser des Werkstücks über seine gesamte Länge schrittweise verändert wird. Sie wird zur präzisen Herstellung von Wellen, Werkzeughaltern und anderen konischen Komponenten verwendet.

Sphärisches Drehen: Durch sphärisches Drehen werden sphärische oder kugelförmige Merkmale auf dem Werkstück erzielt, ideal für Anwendungen wie Kugelgelenke, Laufringe und andere sphärische Komponenten, und es wird eine reibungslose und präzise Bewegung gewährleistet.

Bohren und Reiben: CNC-Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen können neben Fräsvorgängen auch Bohr- und Reibvorgänge durchführen, um Löcher zu erzeugen und die Genauigkeit zu verbessern, wodurch eine größere Vielfalt bei den Bearbeitungsprozessen möglich wird.

Spezialoperationen:

Polygondrehen: Durch das Polygondrehen wird die Kompatibilität mit passenden Komponenten sichergestellt, indem nicht kreisförmige Querschnitte mit vielen flachen Seiten erzeugt werden, die für die Herstellung von Schraubenschlüsselköpfen, Muttern und anderen polygonalen Formen nützlich sind.

Hartdrehen: Bei diesem Verfahren werden spezielle Geräte und Verfahren eingesetzt, um präzise Ergebnisse bei erhöhter Effizienz zu erzielen. Hartdrehen wird bei Materialien angewendet, die normalerweise als schwer zu bearbeiten gelten, wie Superlegierungen und gehärteter Stahl.

Fräs-Dreh-Prozesse: Durch die Kombination vieler Prozesse in einer einzigen Konfiguration ermöglichen bestimmte hochentwickelte CNC-Drehmaschinen mit integrierten Fräsfunktionen die Herstellung komplizierterer Funktionen und sparen Verarbeitungszeit. 

Vorteile des CNC-Drehens

Da sie unübertroffene Vielseitigkeit, Effizienz und Präzision bieten, haben CNC-Drehmaschinen die Metallverarbeitungsindustrie völlig verändert. Eine ausführliche Erörterung der wichtigsten Vorteile, die CNC zu einem effektiven Werkzeug machen, lautet wie folgt:

Genauigkeit und Einheitlichkeit:

Wiederholbare Genauigkeit: CNC-Maschinen sind außerordentlich präzise, wenn sie vorprogrammierten Anweisungen folgen. Sie garantieren konstante Abmessungen und Toleranzen über die gesamte Produktionsdauer hinweg. Dadurch wird sichergestellt, dass die Teile strengen Anforderungen entsprechen und menschliche Fehler vermieden werden.

Komplexe Geometrien: Durch CNC-Drehen können komplexe Formen und Merkmale mit erstaunlicher Detailgenauigkeit erzeugt werden, die weit über die Möglichkeiten der manuellen Bearbeitung hinausgehen, und zwar dank ausgefeilter Werkzeugwege und Mehrachsen-Funktionen.

Hervorragende Oberflächengüte: CNC-Werkzeuge bieten hervorragende Oberflächenveredelungen mit weniger Werkzeugspuren aufgrund ihrer regulierten Schnittdrücke und -geschwindigkeiten. Dadurch sind sie ideal für Anwendungen, bei denen glatte Oberflächen für maximale Leistung erforderlich sind. 

Wirksamkeit und Leistung:

Schnellere Produktion: Im Vergleich zu manuellen Verfahren wird die Produktion durch die schnellen Bearbeitungszyklen erheblich gesteigert. Dies wird in der Regel durch automatisierten Werkzeugwechsel und hohe Spindeldrehzahlen ermöglicht. Schnellere Durchlaufzeiten und höhere Ausbeute sind ein direkter Vorteil dieses Verfahrens.

Niedrigere Arbeitskosten: Da ein Bediener mehrere CNC-Maschinen bedienen kann, werden weniger Arbeitskräfte benötigt. Die arbeitsbezogenen Kosten können durch die Implementierung dieser Technik leicht verwaltet werden. Darüber hinaus werden menschliche Fehler und Ermüdung durch die Automatisierung der CNC reduziert, was die Gesamtproduktionseffizienz erhöht.

Minimaler Abfall: CNC-Maschinen verwenden ausgefeilte Werkzeugwege, die den Materialverbrauch maximieren. Dies optimiert letztendlich die Auslastung, was zu niedrigeren Materialkosten und weniger Ausschuss führt. Diese Methode kann für Industriebetriebe, die auf die Umwelt achten oder teure Materialien verwenden, sehr gut funktionieren. 

Vielseitigkeit und Flexibilität:

Umfassende Materialkompatibilität: Um den Anforderungen verschiedener Branchen gerecht zu werden, sind CNC-Drehmaschinen in der Lage, eine Vielzahl von Materialien zu bearbeiten. Diese breite Palette von Materialien kann Folgendes umfassen: gehärteter Stahl, exotische Legierungen und weiches Aluminium.

Vielzahl von Operationen: Diese Maschinen sind nicht nur für einfache Dreharbeiten geeignet; sie können auch für viele andere Dinge verwendet werden, wie Bohren, Gewindeschneiden und Rändelung. Dadurch kann der Bedarf an zusätzlicher Ausrüstung reduziert und die Produktionsabläufe rationalisiert werden.

Rapid-Prototyping: Die schnelle Programmierung und Teileproduktion beim CNC-Drehen macht es perfekt für Designüberarbeitungen und Prototyping. Dies beschleunigt letztendlich die Entwicklungszyklen und ermöglicht die Markteinführung von Artikeln.

Vorteile im Bereich Spritzguss

Wenn es darum geht Spritzgussgibt es mehrere Vorteile CNC-Drehen bringt auf den Tisch. Hier listen wir einige Räume dieses Sektors auf.

Querschnitt einer Komponente einer Spritzgussmaschine, der die interne Mechanik und die Präzisionsteile detailliert zeigt

1. Formenbau und Prototyping: Enge Toleranzen und komplizierte Merkmale in Formen sind mit CNC-Drehen erreichbar. Dies liegt daran, Herstellung hochwertiger Formen die nur wenig Nachbearbeitung erfordern, ist mit CNC-Drehen möglich. Seine Agilität beschleunigt den Iterationsprozess vor der Massenproduktion sowie schnelle Designänderungen, Tests und Optimierungen.

2. Reparatur und Wartung von Formen: Die CNC-Bearbeitung eignet sich nicht nur hervorragend für die Entwicklung neuer Formen, sondern hilft auch bei der Wartung bereits vorhandener Formen. Die CNC-Bearbeitung ermöglicht eine effiziente und präzise Reparatur von Verschleißerscheinungen und reduziert so Ausfallzeiten und Wartungsaufwand für die Funktionalität der Formen. 

3. Produktionsunterstützung: CNC-Drehen kann die Produktion erheblich unterstützen. Es eignet sich gut zum Erstellen komplexer Elektrodengeometrien für Funkenerosion und bietet präzise Sekundärbearbeitung. Darüber hinaus kann CNC bei der Qualitätskontrolle mithilfe spezialisierter Vorrichtungen und Halterungen

Einpacken

CNC-Drehen ist weiterhin ein Vorreiter in Sachen Innovation und erweitert die Grenzen des Möglichen in der Produktion. Da die Industrie nach immer engeren Toleranzen und mehr Effizienz strebt, sind alle CNC-Prozesse ein echter Hingucker. Die Zukunft des CNC-Drehens bietet noch höhere Präzision, Geschwindigkeit und Flexibilität.

Darüber hinaus festigt CNC mit kontinuierlichen Verbesserungen in Technologie und Geräten seinen Platz als Eckpfeiler der modernen industriellen Produktion. Insbesondere wenn wir über Spritzguss sprechen, hat es dort eine unglaubliche Zukunft. Weitere Informationen zu unseren Spritzgussdienstleistungen erhalten Sie unter kontaktiere uns.

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