CNC-Grundlagen, Benutzer und Funktionen

Datum: 2024-06-03 ‖ Autor: FuDong Machinery

Mit der Weiterentwicklung der IT-Technologie fördern auch Fertigungsstätten IT und Automatisierung, um die Produktionseffizienz zu verbessern. Eine der am stärksten automatisierten Methoden zur Automatisierung des Bearbeitungsprozesses selbst ist „CNC (Computer Numerical Control)“. Mit CNC ausgestattete Werkzeugmaschinen werden „CNC-Werkzeugmaschinen (CNC-Maschinen)“ genannt und in der industriellen Teilefertigung usw. eingesetzt. Der Vorteil von CNC besteht darin, dass damit Produkte mit stabiler Qualität und hoher Sicherheit in Massenproduktion hergestellt werden können.

Als Nächstes stellen wir den Überblick und die Verwendung von CNC, die Vor- und Nachteile von CNC und die mit CNC möglichen Bearbeitungsmethoden vor. 

• Was ist CNC?

CNC ist die Abkürzung für „Computer Numerical Control“ oder „Computerized Numerical Control“, also die Verwendung eines Computers zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine. Durch die Automatisierung der Bewegung der Maschine (Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit, Verarbeitungsvolumen usw.) durch Programmierung ist es möglich, qualitativ hochwertige Produkte sicher und effizient herzustellen. In der Vergangenheit wurden Geräte wie Fräsmaschinen und Drehmaschinen von Menschenhand bedient. Diese Methode kann jedoch zu Problemen führen, wie „Unterschiede bei den fertig verarbeiteten Produkten für verschiedene Arbeiter“, „Unfähigkeit, komplexe Formen zu verarbeiten“ und „Unfähigkeit, die Arbeitseffizienz zu verbessern“. Diese Probleme können gelöst werden, indem die Bewegung der Maschine durch digitale Steuerung automatisiert wird. Heutzutage verfügen viele Werkzeugmaschinen über eine computergestützte numerische Steuerung. Wenn eine CNC-Maschine mit CAD und CAM kombiniert wird, kann außerdem alles vom Entwurf bis zur Bearbeitung im Computer erledigt werden.

Einsatzmöglichkeiten von CNC-Werkzeugmaschinen:

CNC-Werkzeugmaschinen werden in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Teilen für Automobile, medizinische Geräte, Flugzeuge usw. und bei der Bearbeitung von Formen. Sie eignen sich besonders für Präzisionsbearbeitungen, die mit Allzweck-Werkzeugmaschinen (nicht CNC-Handmaschinen) nur schwer zu erreichen sind, wie z. B. Freiform-Oberflächenbearbeitung oder dreidimensionale Formbearbeitung. Darüber hinaus können einige Werkzeugmaschinen nicht nur Metalle, sondern auch Nichtmetalle wie Kunststoffe und Holz bearbeiten.

Unterschied zwischen CNC und NC:

Ein ähnlicher Begriff wie CNC ist NC. NC ist eine Abkürzung für „Numerical Control“ und enthält im Gegensatz zu CNC nicht das Wort „Computer“. Was ist der Unterschied? NC ist eine Methode zur Steuerung des Betriebs einer Werkzeugmaschine, bei der nur Hardware wie Transistoren oder Rechenschaltungen verwendet wird. Dies ist eine Technologie, die in den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelt wurde und normalerweise durch eine Kombination mehrerer Substrate gesteuert wird, wie z. B. Datenlesesubstrate, Rechensubstrate und Servosteuerungssubstrate. Im Gegensatz dazu ersetzt CNC den Steuerungsmechanismus von NC durch einen Computer (Mikrocomputer). Softwaresteuerung des Betriebs der Maschine mithilfe einer speziellen Programmiersprache. In den letzten Jahren gab es jedoch viele Beispiele für die Installation von NC-Geräten mit Computern, sodass der Unterschied zwischen NC und CNC allmählich geringer wird.

So verwenden Sie CNC:

Bei der Werkstoffbearbeitung mittels CNC läuft die Bearbeitung im Wesentlichen nach folgenden Schritten ab.

• Erstellen Sie mit 3D-CAD 3D-Daten Ihrer Produkte
• NC-Programmdaten im CAM erstellen
• Benötigtes Werkzeug bereitstellen und am Werkzeughalter befestigen
• Installieren Sie das Material auf dem Verarbeitungstisch
• Beginnen Sie mit der Verarbeitung

CAD ist ein Werkzeug zum Erstellen von 3D-Daten, während CAM eine Anwendung zum Erstellen von NC-Programmen auf der Grundlage von 3D-Daten ist, die von CAD erstellt wurden. Das NC-Programm ist eine Art Steuerung in Form eines Programms, einschließlich Werkzeuggeschwindigkeit und -typ, Werkzeugwechselzeit, Werkzeugweg usw. Verwenden Sie CAM, um automatisch NC-Programme zu erstellen, indem Sie Werkzeuge und Bearbeitungsbedingungen eingeben. Auch wenn Sie keine Programmierkenntnisse haben, können Sie mit CAM NC-Programme erstellen und CNC-Bearbeitungsarbeiten durchführen.

• Merkmale der CNC

Als nächstes stellen wir die Vor- und Nachteile von CNC vor.

• Vorteile von CNC

Gleichbleibende Qualität:

Wenn Arbeiter die Maschine manuell bedienen, kann es zu Abweichungen in der Endbearbeitung des Produkts kommen. Beispielsweise können die Fähigkeiten und Fertigkeiten eines Arbeiters die Größe und den Zustand eines Produkts verändern, oder ein Arbeiter kann Maschinen falsch bedienen und Abfallprodukte produzieren. Da CNC-Werkzeugmaschinen automatisch gemäß dem Programm bearbeitet werden, kann eine relativ stabile Produktqualität erreicht werden. Geeignet für die Produktion großer Stückzahlen, hilft bei der Kostensenkung CNC-Maschinen werden automatisch durch numerische Steuerung bearbeitet, wodurch unnötige Werkstückbewegungen reduziert werden und die Bearbeitung oft schneller erfolgt als bei manuellen Vorgängen durch Arbeiter. Der Vorteil besteht darin, dass die Bearbeitungszeit pro Stück kurz ist und dasselbe Produkt effizient in großen Mengen hergestellt werden kann.

Darüber hinaus wird beim Betrieb von CNC-Werkzeugmaschinen nur ein Überwachungsgerät benötigt, und ein Arbeiter kann für die Bearbeitung mehrerer Maschinen verantwortlich sein. Darüber hinaus kann es völlig unbemannt und ohne Überwachung arbeiten. Es ist möglich, mehr Produkte mit weniger Arbeitern herzustellen, was zu einer höheren Produktivität und niedrigeren Arbeitskosten führt. 

Hohe Sicherheit:

CNC-Maschinen können Bearbeitungen automatisch durchführen, selbst wenn sich Arbeiter nicht in der Nähe der Maschine befinden. Daher besteht der Vorteil, dass keine Verletzungsgefahr besteht, wenn jemand in der Maschine hängen bleibt oder Späne aufspritzen. Bei der Verwendung an einem Werkstück, das nicht den Spezifikationen der Maschine entspricht (z. B. einem stangenförmigen Material, das lang genug ist, um über den Bearbeitungsbereich der Maschine hinauszuragen), können jedoch schwere Verletzungen auftreten. Daher müssen die Betriebsbedingungen der Maschine beim Betrieb sorgfältig überprüft werden. In Kombination mit der ATC-Funktion kann der Werkzeugwechsel auch automatisiert werden. ATC ist eine Abkürzung für Automatic Tool Changer und bezeichnet ein Gerät, das Werkzeuge während der CNC-Bearbeitung automatisch wechselt. Voreingestellte Werkzeuge (z. B. Fräser und Bohrer) werden automatisch gewechselt und gemäß der NC-Programmierung bearbeitet. In Kombination mit einem solchen Gerät ist es möglich, die Bearbeitung automatisch fortzusetzen, ohne die Maschine anzuhalten, das Werkzeug vom Arbeiter wechseln zu lassen und ohne den Prozess von einer anderen Maschine verwalten zu müssen. Gleichzeitig kann der automatische Werkzeugwechsel auch die Arbeitszeit verkürzen und eine effiziente Bearbeitung erreichen.

• Nachteile von CNC

Erfahrungnsive Ausrüstung:

CNC-Maschinen sind zusätzlich zur Struktur manueller Bearbeitungsvorgänge mit Computern und Software zur digitalen Steuerung ausgestattet. Daher sind sie viel teurer als herkömmliche Allzweck-Werkzeugmaschinen und die Einführungskosten sind hoch, was ein Nachteil ist. 

Darüber hinaus kann es in manchen Fällen erforderlich sein, ein separates CAM vorzubereiten. Die Einführung dieser Ausrüstung sollte erst in Betracht gezogen werden, wenn festgestellt wurde, dass sich die Investition amortisiert. 

Weitere Vorbereitungen vor der Bearbeitung:

Beim Einsatz von CNC-Maschinen für automatisierte Bearbeitungsvorgänge sind viele Vorarbeiten erforderlich, z. B. „Erlernen der Kenntnisse zur NC-Programmvorbereitung“, „Schreiben und Eingeben eines NC-Programms“, „Positionieren von Materialien“ und „Probeschneiden von Materialien“. Da mehr Vorbereitungen als bei einer herkömmlichen Allzweckmaschine erforderlich sind, ist viel Vorbereitungszeit erforderlich, bevor das erste Teil bearbeitet wird. Die Gesamtbetriebszeit sollte unter Berücksichtigung der Effizienz und der umfangreichen Vorbereitung geschätzt werden, die für die automatisierte Bearbeitung erforderlich sind.

• CNC-Bearbeitung

Es gibt weltweit eine Vielzahl von CNC-Maschinen. Sobald die NC-Maschine gestartet ist, wird die Bearbeitung automatisch gemäß dem Programm durchgeführt. Die Bearbeitung kann sogar nachts oder frühmorgens durchgeführt werden, wenn keine Arbeiter da sind, was die Arbeitseffizienz und Produktivität verbessern kann. Außerdem können dreidimensionale Formen mit hoher Präzision bearbeitet werden, was mit manueller Bearbeitung schwierig ist. Hier sind einige Beispiele.

CNC-Fräsmaschine:

Ein Gerät, das CNC-Funktionen auf einer Fräsmaschine installiert, wird als „CNC-Fräsmaschine“ bezeichnet. Mit CNC-Fräsmaschinen kann das Fräsen (ein Verfahren zum Schneiden eines festen Werkstücks mit einem rotierenden Werkzeug) automatisiert werden.

CNC-Drehmaschine:

CNC-Drehmaschinen sind Geräte, die die Drehbearbeitung (das Verfahren zum Schneiden rotierender Werkstücke mit einem festen Werkzeug) automatisieren. Segmentierte Wellen usw. können automatisch bearbeitet werden. Es gibt auch einige Geräte, die in Einheiten von 0,001 mm bearbeitet werden können.

CNC-Schleifmaschine:

Eine CNC-Schleifmaschine ist ein Gerät, das das Schleifen automatisiert (ein Verfahren zum Schneiden der Oberfläche eines Werkstücks mit einer schnell rotierenden Schleifscheibe). Die Schleifscheibe kann automatisch gewechselt und der Schleifbereich automatisch gesteuert werden.

Bearbeitungszentrum:

Auch ein Bearbeitungszentrum ist eine CNC-Art. Bei CNC-Bearbeitungsmaschinen wird ATC definiert als „die kontinuierliche Durchführung mehrerer Bearbeitungsprozesse wie Bohren, Fräsen, Gewindeschneiden und Endbearbeitung durch dieselbe Maschine“. Es wird nach Größe, Form und Anzahl der beweglichen Achsen in verschiedene Typen unterteilt.

Andere CNC-Bearbeitungsmaschinen:

Zu den CNC-Werkzeugmaschinen zählen auch die „CNC-Laserbearbeitungsmaschine“, die das Prinzip der Lichtenergieauflösung nutzt, und die „CNC-Wasserschneidemaschine“, die das Prinzip des Hochdruck-Wasserstrahlschneidens nutzt.

• Zusammenfassung

„CNC (Computer Numerical Control)“ ist der automatische Betrieb von Werkzeugmaschinen durch Computer. Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit und Verarbeitungsmenge werden so programmiert, dass sie die Bewegungsrichtung in der Maschine widerspiegeln, und mit hoher Genauigkeit digital gesteuert. Werkzeugmaschinen mit CNC-Funktionen werden „CNC-Maschinen“ genannt und sind in vielen Fertigungsbereichen weit verbreitet, darunter Automobile und medizinische Geräte. Mit CNC-Maschinen können qualitativ hochwertige Produkte stabil in Massenproduktion hergestellt werden. Der Vorteil besteht darin, dass die Arbeiter nicht in der Nähe sein müssen, was Verletzungen und Unfälle reduzieren kann. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass die Ausrüstung teuer ist und vor der Verarbeitung mehr Vorbereitung erforderlich ist. CNC-Werkzeugmaschinen spielen eine große Rolle bei der Verbesserung der Bearbeitungseffizienz und -sicherheit. Auf der Grundlage der Abwägung der Vor- und Nachteile sollte analysiert werden, wie man sie und allgemeine Werkzeugmaschinen auswählt. -ENDE-