Lesen Sie unseren Leitfaden für Einsteiger über CNC-Fräsmaschinen, um zu erfahren, was dieses Gerät ist, wie es eingesetzt wird und wie es funktioniert.
CNC-Fräsmaschinen sind sowohl in großen Industrieunternehmen als auch in kleinen Betrieben weit verbreitet. Unabhängig von der Komplexität und den Kosten der Geräte ist das allgemeine Prinzip ihrer Funktionsweise dasselbe, nämlich die Bearbeitung eines Teils mit einem automatisierten, programmgesteuerten Elektrowerkzeug.
Lesen Sie weiter und erfahren Sie mehr über die Konstruktionsmerkmale von CNC-Maschinen und wie man mit ihnen arbeitet.
Merkmale einer CNC-Fräsmaschine
Bevor wir fortfahren, sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über CNC-Fräsmaschinen zu erfahren.
CNC-Fräsmaschinen werden bei der Herstellung verschiedener Teile aus harten Materialien (Kunststoff, Holz, Metall usw.) eingesetzt. Die Geräte verfügen über eine numerische Steuerung (daher die Abkürzung “CNC”), die eine automatische Bearbeitung von beliebiger Komplexität ermöglicht.
CNC-Fräsmaschinen sind teurer als manuelle Fräsmaschinen. Der Vorteil von CNC-Maschinen liegt jedoch in ihrer hohen Genauigkeit, Geschwindigkeit und minimalen Fehlerquote.
Die Investition in eine CNC-Maschine wird sich dank der hohen Qualität der damit hergestellten Produkte schnell auszahlen.
Eine CNC-Fräsmaschine ist ihrem mechanischen Gegenstück weitgehend ähnlich. Alle Einheiten und Mechanismen sind auf dem Bett (1) montiert, während das Werkstück auf dem Arbeitstisch (2) befestigt ist. Je nach Ausführung der CNC-Fräsmaschine bewegt sich der Arbeitstisch entlang der Führungen (3) in Längs- und/oder Querrichtung.
Zur Bearbeitung des Werkstücks wird ein Fräser oder ein anderes Schneidwerkzeug verwendet. Der Fräser ist in der Spindel (4) befestigt. Mit der Säule (5) wird die Spindel in der vertikalen Ebene bewegt.
Kosten einer CNC-Fräsmaschine
Der Preis einer CNC-Maschine hängt weitgehend davon ab, wie der Mechanismus der Spindelbewegung ausgeführt ist. Diese Einheit muss unter langfristigen Betriebsbedingungen genau und leichtgängig sein. Teurere CNC-Maschinen haben eine höhere Vibrationsfestigkeit.
Eine CNC-Fräsmaschine verfügt über die folgenden Merkmale für einen bequemen und sicheren Betrieb:
- Tür (6) – ermöglicht dem Bediener den Zugang zur Arbeitsfläche
- Werkzeugmagazin (8) – optionales Element zum automatischen Wechsel der Fräser in der Maschine
- Schutzabdeckungen (7) – schützen den Arbeitsbereich der Maschine und verhindern so das Eindringen von Fremdkörpern in den Arbeitstisch und das Verstreuen von Spänen in der Maschine
Die meisten Maschinen verfügen über ein Bedienfeld (9), das sich in der Regel an der Vorderseite des Gehäuses befindet. Das Vorhandensein eines Bedienfeldes hängt von den Kosten der Maschine und der Komplexität der Aufgaben ab, für die sie bestimmt ist.
Schließlich gibt es noch eine Fernbedienung, die aus einem Display (Touch oder konventionell) und einem Tastenblock besteht.
Die CNC-Fräsmaschine kann mit verschiedenen Mechanismen, Belüftungssystemen (zum Entfernen von Rauch aus dem Arbeitsraum), Luft- oder Wasserkühlung des Schneidwerkzeugs und anderen Funktionen ausgestattet sein.
Dateneingabegeräte
CNC-Maschinen unterscheiden sich in ihren Konstruktionsmerkmalen und dementsprechend auch im Preis. Der offensichtlichste Unterschied ist die Art des Eingabegeräts. Die folgenden Technologien werden in den Maschinen verwendet:
- Personalcomputer oder Unternehmensnetzwerk
- Lesegerät für Magnetstreifen
- Lochstreifenleser
Die zweite und dritte Art sind eher bei veralteten Industriemaschinen zu finden und werden nach und nach nicht mehr verwendet. Dies gilt insbesondere für die dritte Technologie.
Das RS-232-C-Format wird verwendet, damit das Gerät bei der Dateneingabe mit der Steuereinheit kommunizieren kann.
Maschinensteuerungseinheit
Die Maschinensteuerung ist ein Schlüsselelement in einer CNC-Maschine. Sie gibt den Knotenpunkten einen Befehl und analysiert das Ergebnis der Arbeit. Zu seinen Aufgaben gehören die folgenden Funktionen:
- Verarbeitung der vom Eingabegerät empfangenen Daten
- Erzeugung von Codes zur Steuerung von Maschineneinheiten
- Verarbeitung von Rückmeldesignalen
- Durchführung zusätzlicher Aktionen (Wechsel der Schneidwerkzeuge usw.)
Auslösemechanismus
Der Antrieb in einer CNC-Maschine ist die Einheit, die das Werkstück bearbeitet. Der Arbeitstisch bewegt das Werkstück in der horizontalen Ebene, während die Spindel das Werkzeug in der vertikalen Ebene bewegt. Damit dieser Mechanismus funktioniert, sind Motoren und Gewindespindeln erforderlich.
Antriebssystem
In einer CNC-Maschine erhält das Antriebssystem Befehle von der Steuereinheit, woraufhin es die Geschwindigkeit und die Bewegungsbahn der Elemente des Aktuators anpasst. Das Antriebssystem besteht aus den folgenden Komponenten:
- Verstärkerschaltung
- Antriebsmotoren
- Kugelumlauflager
Feedback-System
Das Maschinenfeedbacksystem analysiert in Echtzeit die Genauigkeit der Bewegung des Schneidwerkzeugs im Verhältnis zum Werkstück. Anhand der Daten von hochpräzisen Sensoren kann die CNC-Maschine den Werkzeugweg und die Geschwindigkeit des Fräsers automatisch anpassen.
Fernsteuerung
Das Dashboard wird sowohl zur Eingabe einer Aufgabe als auch zur Überwachung des Fortschritts dieser Aufgabe verwendet. Der Bediener kann über das Bedienfeld schnell Anpassungen vornehmen oder den Prozess bei Bedarf anhalten.
Schema einer CNC-Fräsmaschine
Die oben genannten Strukturelemente sorgen für eine effektive Interaktion zwischen dem Bediener und dem Gerät. Außerdem wird der Eingriff des Bedieners in den Arbeitsprozess minimiert. In der Abbildung hat der Bediener nur Zugriff auf das Dateneingabegerät und das Bedienfeld. Alle anderen Vorgänge führt der Techniker selbstständig aus.
Wie funktioniert eine CNC-Maschine?
Im folgenden Video erhalten Sie einen Überblick über die Funktionsweise einer CNC-Maschine.
Die Arbeit an einer CNC-Maschine besteht aus mehreren Schritten, einschließlich umfangreicher Vorbereitungsarbeiten. Um ein Projekt auf die Maschine zu laden, müssen Sie zunächst ein Modell des Teils auf dem Computer in einem CAD-Programm erstellen. Im Folgenden sind die Arbeitsschritte an einer CNC-Maschine aufgeführt:
- Entwerfen eines 3D-Teils auf einem Computer
- Verwendung von Software zur Umwandlung des 3D-Modells in eine Liste von G-Codes, die für die CNC-Maschine verständlich sind
- Einrichten der Maschine
- Überprüfung der korrekten Geräteeinstellungen und des Vorhandenseins unnötiger Objekte im Arbeitsbereich des Geräts
- Anschließen zusätzlicher Geräte, falls erforderlich
- Überprüfung der Aufnahme im Leerlauf
- Installieren Sie die erforderlichen Werkzeuge
- Installieren Sie das Teil
- Herunterladen des Projekts auf die Maschine
- Testen Sie den Betrieb der Maschine mit der Bewegung des Fräsers in einer Höhe von 5 cm über der Oberfläche des Werkstücks
- Herstellen des Werkstücks
Obwohl der mechanische Teil einer CNC-Fräsmaschine den alten, manuell gesteuerten Geräten ähnelt, gibt es wichtige Unterschiede. Insbesondere wird eine CNC-Maschine automatisch über einen Computer gesteuert. Außerdem verfügt sie über Sensoren und Motoren, was eine hohe Qualität der Teile und eine schnellere, wiederholbare Produktion gewährleistet.
In der modernen Fertigungsindustrie ist eine CNC-Fräs- und Fräs-Drehbank ein unverzichtbares Werkzeug.
