Präzisiounsbearbechtung ass e Prozess fir Material aus engem Werkstéck ze entfernen, während Finishen mat enke Toleranzen gehale ginn. D'Präzisiounsmaschinn huet vill Zorten, dorënner Fräsen, Dréien an elektresch Entladungsbearbechtung. Eng Präzisiounsmaschinn gëtt hautdesdaags meeschtens mat enger Computernumerescher Kontroll (CNC) gesteiert.
Bal all Metallprodukter benotzen Präzisiounsbearbechtung, sou wéi vill aner Materialien wéi Plastik an Holz. Dës Maschinne gi vu spezialiséierten a trainéierte Maschinisten bedriwwen. Fir datt d'Schneidinstrument seng Aarbecht maache kann, muss et a spezifizéiert Richtungen beweegt ginn, fir de richtege Schnëtt ze maachen. Dës primär Bewegung gëtt "Schnëttgeschwindegkeet" genannt. D'Wierkstéck kann och beweegt ginn, bekannt als sekundär Bewegung vun der "Zufuhr". Zesumme erlaben dës Beweegungen an d'Schärft vum Schneidinstrument d'Präzisiounsmaschinn ze funktionéieren.
Eng qualitativ héichwäerteg Präzisiounsbearbechtung erfuerdert d'Fäegkeet, extrem spezifesch Pläng ze verfollegen, déi vu CAD- (Computer-Aided Design) oder CAM- (Computer-Aided Manufacturing) Programmer wéi AutoCAD an TurboCAD gemaach goufen. D'Software kann hëllefen, déi komplex, dräidimensional Diagrammer oder Skizzen ze produzéieren, déi néideg sinn, fir en Tool, eng Maschinn oder en Objet ze fabrizéieren. Dës Pläng musse ganz detailléiert agehale ginn, fir sécherzestellen, datt e Produkt seng Integritéit behält. Wärend déi meescht Präzisiounsbearbechtungsfirmen mat enger Form vu CAD/CAM Programmer schaffen, schaffen se awer dacks mat handgezeechente Skizzen an den éischte Phasen vun engem Design.
Präzisiounsbearbechtung gëtt op enger Rei vu Materialien agesat, dorënner Stol, Bronze, Graphit, Glas a Plastik, fir nëmmen e puer ze nennen. Ofhängeg vun der Gréisst vum Projet an de Materialien, déi benotzt solle ginn, ginn ënnerschiddlech Präzisiounsbearbechtungsinstrumenter benotzt. All Kombinatioun vu Dréibanken, Fräsmaschinnen, Buermaschinnen, Seeën a Schleifmaschinnen, a souguer Héichgeschwindegkeetsrobotik kann agesat ginn. D'Loftfaartindustrie kann Héichgeschwindegkeetsbearbechtung benotzen, während eng Holzwierkzeugindustrie photochemesch Ätz- a Fräsprozesser benotze kann. D'Ausdreiwe vun enger Lafzäit oder enger spezifescher Quantitéit vun engem bestëmmten Artikel kann an den Dausende sinn oder nëmmen e puer. Präzisiounsbearbechtung erfuerdert dacks d'Programméierung vun CNC-Geräter, dat heescht, datt se computernumeresch gesteiert ginn. Den CNC-Gerät erlaabt et, exakt Dimensiounen während der ganzer Lafzäit vun engem Produkt ze verfollegen.
Fräsen ass de Bearbeitungsprozess bei deem Rotatiounsschneider benotzt ginn, fir Material aus engem Werkstéck ze entfernen, andeems d'Fräs an enger bestëmmter Richtung an d'Werkstéck virgedriwwe gëtt (oder gefiddert gëtt). D'Fräs kann och an engem Wénkel relativ zu der Achs vum Tool gehale ginn. Fräsen ëmfaasst eng breet Palette vun ënnerschiddlechen Operatiounen a Maschinnen, a Skalen vu klenge eenzelnen Deeler bis zu groussen, schwéiere Gruppfräsoperatiounen. Et ass ee vun de meescht benotzte Prozesser fir personaliséiert Deeler mat präzisen Toleranzen ze bearbechten.
Fräsen kann mat enger breeder Palette vu Maschinnewierksgeschir gemaach ginn. Déi ursprénglech Klass vu Maschinnewierksgeschir fir d'Fräsen war d'Fräsmaschinn (dacks Fräsmaschinn genannt). Nom Opkomme vun der Computernumerescher Steierung (CNC) hunn sech Fräsmaschinne zu Bearbeitungszentren entwéckelt: Fräsmaschinne mat automateschen Toolwechsler, Werkzeugmagaziner oder Karusseller, CNC-Fäegkeeten, Killsystemer a Gehäuse. Fräszentre ginn allgemeng als vertikal Bearbeitungszentren (VMCs) oder horizontal Bearbeitungszentren (HMCs) klasséiert.
D'Integratioun vum Fräsen an Dréiëmfeld, an ëmgekéiert, huet mat der Ausrüstung vun Dréibanken an der heiansdoer Notzung vu Fräsmaschinnen fir Dréibearbechtungen ugefaangen. Dëst huet zu enger neier Klass vu Maschinnewierksgeschir gefouert, Multitasking-Maschinnen (MTMs), déi speziell gebaut sinn, fir Fräsen an Dréien am selwechten Aarbechtsëmfeld ze erliichteren.
Fir Designingenieuren, Fuerschungs- an Entwécklungsteams a Produzenten, déi vun der Beschaffung vun Deeler ugewisen sinn, erméiglecht d'Prezisiouns-CNC-Bearbeitung d'Schafung vu komplexen Deeler ouni zousätzlech Veraarbechtung. Tatsächlech erméiglecht d'Prezisiouns-CNC-Bearbeitung dacks, fäerdeg Deeler op enger eenzeger Maschinn hierzestellen.
De Bearbeitungsprozess läscht Material a benotzt eng breet Palette vu Schnëttinstrumenter fir den endgültegen, an dacks héich komplexen, Design vun engem Deel ze kreéieren. Den Niveau vun der Präzisioun gëtt duerch d'Benotzung vun der Computernumerescher Steierung (CNC) verbessert, déi benotzt gëtt fir d'Steierung vun de Bearbeitungsinstrumenter ze automatiséieren.
D'Roll vun der "CNC" an der Präzisiounsbearbechtung
Mat kodéierte Programméierungsinstruktiounen erlaabt d'Präzisiouns-CNC-Bearbeitung, e Werkstéck no Spezifikatioune ze schneiden a formen, ouni manuell Interventioun vun engem Maschinnebetreiber.
Op Basis vun engem CAD-Modell (Computer-aided Design), deen e Client zur Verfügung gestallt huet, benotzt en Expert-Maschinist eng Computer-aided Manufacturing Software (CAM), fir d'Instruktioune fir d'Bearbechtung vum Deel ze erstellen. Op Basis vum CAD-Modell bestëmmt d'Software, wéi eng Toolsweeër gebraucht ginn, a generéiert de Programmcode, deen der Maschinn folgendes seet:
■ Wat déi richteg Ëmdréiungsraten an Zufuhrraten sinn
■ Wéini a wou soll d'Tool an/oder d'Wierkstéck beweegt ginn
■ Wéi déif ze schneiden
■ Wéini soll een d'Kältemëttel opdroen
■ All aner Faktoren am Zesummenhang mat Geschwindegkeet, Zufuhrgeschwindegkeet a Koordinatioun
E CNC-Controller benotzt dann de Programméierungscode fir d'Beweegunge vun der Maschinn ze kontrolléieren, ze automatiséieren an ze iwwerwaachen.
Haut ass CNC eng integréiert Funktioun an enger breeder Palette vun Ausrüstung, vu Dréibanken, Fräsen a Fräsmaschinnen bis zu Drot EDM (elektresch Entladungsbearbeitung), Laser- a Plasmaschneidmaschinnen. Nieft der Automatiséierung vum Bearbeitungsprozess an der Verbesserung vun der Präzisioun eliminéiert CNC manuell Aufgaben a befreit d'Maschinisten, fir verschidde Maschinnen ze iwwerwaachen, déi gläichzäiteg lafen.
Zousätzlech, wann e Werkzeugwee entworf an eng Maschinn programméiert ass, kann se en Deel onbedéngt ausféieren. Dëst bitt eng héich Präzisioun a Widderhuelbarkeet, wat de Prozess héich käschtegënschteg a skalierbar mécht.
Materialien, déi maschinell bearbecht ginn
Zu de Metaller, déi dacks veraarbecht ginn, gehéieren Aluminium, Messeng, Bronze, Koffer, Stol, Titan an Zink. Zousätzlech kënnen och Holz, Schaum, Glasfaser a Plastik wéi Polypropylen veraarbecht ginn.
Tatsächlech kann bal all Material mat Präzisiouns-CNC-Bearbeitung benotzt ginn - natierlech ofhängeg vun der Uwendung an hiren Ufuerderungen.
E puer Virdeeler vun der Präzisiouns-CNC-Bearbeitung
Fir vill vun de klenge Komponenten, déi an enger breeder Palette vu fabrizéierte Produkter benotzt ginn, ass Präzisiouns-CNC-Bearbeitung dacks déi bevorzugt Fabrikatiounsmethod.
Wéi et bei bal all Schnëtt- a Bearbeitungsmethoden de Fall ass, verhalen sech verschidde Materialien anescht, an d'Gréisst a Form vun engem Baudeel hunn och e groussen Afloss op de Prozess. Am Allgemengen bitt de Prozess vun der Präzisiouns-CNC-Bearbeitung awer Virdeeler géintiwwer anere Bearbeitungsmethoden.
Dat ass well CNC-Bearbeitung fäeg ass ze liwweren:
■ En héije Grad u Komponentkomplexitéit
■ Enk Toleranzen, typescherweis tëscht ±0,0002" (±0,00508 mm) an ±0,0005" (±0,0127 mm)
■ Aussergewéinlech glat Uewerflächen, och personaliséiert Finishen
■ Widderhuelbarkeet, och bei héije Volumen
Wärend e qualifizéierte Maschinist eng manuell Dréibank benotze kann, fir e Qualitéitsdeel a Quantitéite vun 10 oder 100 Stéck ze maachen, wat geschitt wann Dir 1.000 Deeler braucht? 10.000 Deeler? 100.000 oder eng Millioun Deeler?
Mat Präzisiouns-CNC-Bearbeitung kritt Dir déi Skalierbarkeet a Geschwindegkeet, déi fir dës Zort vu grousser Produktioun gebraucht ginn. Zousätzlech gëtt Iech déi héich Widderhuelbarkeet vun der Präzisiouns-CNC-Bearbeitung Deeler, déi vun Ufank bis Enn d'selwecht sinn, egal wéi vill Deeler Dir produzéiert.
Et gëtt e puer ganz spezialiséiert Methode vun der CNC-Bearbeitung, dorënner Drotzernung (Electrical Discharge Machining), additiv Bearbeitung an 3D-Laserdruck. Zum Beispill benotzt Drotzernung leetfäeg Materialien - typescherweis Metaller - an elektresch Entladungen, fir en Werkstéck a komplizéiert Formen ze erodéieren.
Mir konzentréiere eis hei awer op d'Fräs- an d'Dréiprozesser - zwou subtraktiv Methoden, déi wäit verfügbar sinn a fir Präzisiouns-CNC-Bearbeitung dacks benotzt ginn.
Fräsen vs. Dréien
Fräsen ass e Bearbeitungsprozess, bei deem e rotéierend, zylindrescht Schnëttinstrument benotzt gëtt, fir Material ze entfernen a Formen ze kreéieren. Fräsmaschinnen, bekannt als Fräsmaschinn oder Bearbeitungszentrum, erreeche eng ganz Rei vu komplexe Geometrien op e puer vun de gréissten Objeten, déi mat Metall bearbecht ginn.
Eng wichteg Charakteristik vum Fräsen ass, datt d'Wierkstéck stationär bleift, während d'Schneidwierksgeschir sech dréit. An anere Wierder, op enger Fräsmaschinn beweegt sech dat rotéierend Schneidwierksgeschir ëm d'Wierkstéck, dat op engem Bett fixéiert bleift.
Dréien ass de Prozess vum Schneiden oder Formen vun engem Werkstéck op enger Ausrüstung, déi eng Dréibank genannt gëtt. Typesch dréit d'Dréibank d'Werkstéck op enger vertikaler oder horizontaler Achs, während e fixe Schneidinstrument (dat sech dréit oder net dréit) sech laanscht déi programméiert Achs beweegt.
D'Tool kann net kierperlech ëm den Deel goen. D'Material rotéiert, sou datt d'Tool déi programméiert Operatiounen ausféiere kann. (Et gëtt eng Ënnergrupp vu Dréibanken, bei deenen d'Tools ëm en Drot, deen op enger Spull gefiddert gëtt, dréien, awer déi gëtt hei net behandelt.)
Beim Dréien, am Géigesaz zum Fräsen, dréint sech d'Wierkstéck. D'Stéckmaterial dréint sech op der Spindel vun der Dréibank an d'Schneidwierkszeug kënnt a Kontakt mam Werkstéck bruecht.
Manuell vs. CNC-Bearbeitung
Wärend souwuel Fräsmaschinnen wéi och Dréibanken a manuelle Modeller verfügbar sinn, si CNC-Maschinne méi gëeegent fir d'Produktioun vu klenge Komponenten - si bidden Skalierbarkeet a Widderhuelbarkeet fir Uwendungen, déi eng grouss Volumenproduktioun vun Deeler mat enker Toleranz erfuerderen.
Nieft einfachen 2-Achsmaschinnen, bei deenen d'Tool sech an den X- an Z-Achsen beweegt, enthalen Präzisiouns-CNC-Ausrüstung Multi-Achs-Modeller, bei deenen d'Wierkstéck sech och beweege kann. Dëst am Géigesaz zu enger Dréibank, wou d'Wierkstéck sech op d'Dréie limitéiert an d'Tools sech beweegen, fir déi gewënschte Geometrie ze kreéieren.
Dës Multi-Achs-Konfiguratiounen erlaben d'Produktioun vu méi komplexe Geometrien an engem eenzegen Operatioun, ouni datt de Maschinnebedreiwer zousätzlech Aarbecht erfuerdert. Dëst mécht et net nëmmen méi einfach, komplex Deeler ze produzéieren, mee reduzéiert oder eliminéiert och d'Chance vu Bedreiwerfehler.
Zousätzlech garantéiert d'Benotzung vun Héichdrockkühlmëttel mat Präzisiouns-CNC-Bearbeitung, datt keng Späne an d'Wierk kommen, och wann eng Maschinn mat enger vertikal ausgeriichter Spindel benotzt gëtt.
CNC-Fräsen
Verschidde Fräsmaschinne ënnerscheede sech a Gréissten, Achskonfiguratiounen, Zufuhrgeschwindegkeeten, Schnëttgeschwindegkeet, Fräszufuhrrichtung an aner Charakteristiken.
Am Allgemengen benotzen CNC-Fräsen awer all eng rotéierend Spindel fir ongewollt Material ewechzeschneiden. Si gi benotzt fir haart Metaller wéi Stol an Titan ze schneiden, kënnen awer och mat Materialien wéi Plastik an Aluminium benotzt ginn.
CNC-Fräsemaschinne si fir Widderhuelbarkeet gebaut a kënne fir alles vu Prototyping bis zur Produktioun vu grousse Volumen benotzt ginn. High-End-Präzisiouns-CNC-Fräsemaschinne gi meeschtens fir Aarbechten mat knappen Toleranzen, wéi zum Beispill d'Fräsen vu feine Formen a Formen, benotzt.
Wärend CNC-Fräsen e séieren Ëmlafzäitraum erméigleche kann, erstellt d'Fernbearbeitung beim Fräsen Deeler mat siichtbare Werkzeugspuren. Et kann och Deeler mat schaarfe Kanten a Graten produzéieren, sou datt zousätzlech Prozesser néideg kënne sinn, wann d'Kante a Graten fir dës Eegeschafte net akzeptabel sinn.
Natierlech entgraten d'Entgratungsinstrumenter, déi an der Sequenz programméiert sinn, awer meeschtens ginn maximal 90% vum fäerdege Besoin erreecht, wouduerch e puer Features fir d'endgülteg manuell Veraarbechtung iwwreg bleiwen.
Wat d'Uewerflächenfinish ugeet, ginn et Tools, déi net nëmmen eng akzeptabel Uewerflächenfinish produzéieren, mä och eng spigelähnlech Uewerflächenfinish op Deeler vum Aarbechtsprodukt.
Aarte vu CNC-Fräsen
Déi zwou Grondtypen vu Fräsmaschinne sinn als vertikal Bearbeitungszentren an horizontal Bearbeitungszentren bekannt, wou den Haaptunterschied an der Orientéierung vun der Maschinnspindel läit.
E vertikalt Bearbeitungszentrum ass eng Fräsmaschinn, bei där d'Spindelachs an enger Z-Achsrichtung ausgeriicht ass. Dës vertikal Maschinne kënnen weider an zwou Zorten opgedeelt ginn:
■Bettfräsen, bei deenen d'Spindel parallel zu hirer eegener Achs beweegt, während den Dësch senkrecht zur Achs vun der Spindel beweegt
■ Revolverfräsen, bei deenen d'Spindel stationär ass an den Dësch sou beweegt gëtt, datt en ëmmer senkrecht a parallel zur Achs vun der Spindel während dem Schnëttoperatioun ass.
An engem horizontalen Bearbeitungszentrum ass d'Spindelachs vun der Fräsmaschinn an enger Y-Achsrichtung ausgeriicht. Déi horizontal Struktur bedeit, datt dës Fräsen éischter méi Plaz an der Maschinnewerkstatt brauchen; si si generell och méi schwéier a méi staark wéi vertikal Maschinnen.
Eng horizontal Fräsmaschinn gëtt dacks benotzt, wann eng besser Uewerflächenqualitéit erfuerderlech ass; dat läit dorun, datt d'Schneidspän duerch d'Orientéierung vun der Spindel natierlech ewechfalen a liicht ewechgeholl kënne ginn. (Als zousätzleche Virdeel hëlleft eng effizient Spanentfernung d'Liewensdauer vum Tool ze verlängeren.)
Am Allgemengen si vertikal Bearbeitungszentren méi verbreet, well se sou staark kënne sinn wéi horizontal Bearbeitungszentren a ganz kleng Deeler veraarbechte kënnen. Zousätzlech hunn vertikal Bearbeitungszentren e méi klenge Foussofdrock wéi horizontal Bearbeitungszentren.
Multi-Achs CNC Fräsen
Präzisiouns-CNC-Fräszentren si mat verschiddenen Achsen verfügbar. Eng 3-Achs-Fräsmaschinn benotzt d'X-, Y- an Z-Achsen fir eng breet Palette vun Aarbechten. Mat enger 4-Achs-Fräsmaschinn kann d'Maschinn op enger vertikaler an horizontaler Achs rotéieren an d'Wierkstéck beweegen, fir eng méi kontinuéierlech Bearbechtung ze erméiglechen.
Eng 5-Achs-Fräsmaschinn huet dräi traditionell Achsen an zwou zousätzlech Rotatiounsachsen, wat et erméiglecht, datt d'Wierkstéck gedréit ka ginn, während de Spindelkapp sech dorëms beweegt. Dëst erméiglecht et, fënnef Säite vun engem Werkstéck ze beaarbechten, ouni datt d'Wierkstéck ewechgeholl an d'Maschinn nei opgestallt muss ginn.
CNC-Dréibanken
Eng Dréibank - och Dréizentrum genannt - huet eng oder méi Spindelen, an X- an Z-Achsen. D'Maschinn gëtt benotzt fir e Werkstéck ëm seng Achs ze rotéieren fir verschidde Schnëtt- a Formoperatiounen duerchzeféieren, andeems eng breet Palette vun Tools um Werkstéck agesat gëtt.
CNC-Dréibanken, déi och Live-Action-Tooling-Dréibanken genannt ginn, si ideal fir symmetresch zylindresch oder sphäresch Deeler ze kreéieren. Wéi CNC-Fräsen kënnen CNC-Dréibanken méi kleng Operatiounen wéi Prototyping handhaben, awer kënnen och fir eng héich Widderhuelbarkeet ageriicht ginn, wat d'Produktioun vu grousse Volumen ënnerstëtzt.
CNC-Dréibanke kënnen och fir relativ fräihändlech Produktioun ageriicht ginn, wouduerch se wäit verbreet an der Automobil-, Elektronik-, Loftfaart-, Robotik- a Medizinindustrie benotzt ginn.
Wéi eng CNC-Dréibank funktionéiert
Mat enger CNC-Dréibank gëtt e blanne Stéck Material an de Spannfutter vun der Spindel vun der Dréibank gelueden. Dëse Spannfutter hält d'Wierkstéck op der Plaz, während d'Spindel sech dréit. Wann d'Spindel déi gewënscht Geschwindegkeet erreecht, gëtt e stationärt Schneidinstrument a Kontakt mam Werkstéck bruecht, fir Material ze entfernen an déi richteg Geometrie z'erreechen.
Eng CNC-Dréibank kann eng Rei vun Operatiounen ausféieren, wéi zum Beispill Bueren, Gewindefräsen, Ausdrehen, Reamen, Planen a Konusdréien. Verschidden Operatioune verlaangen en Toolwiessel a kënnen d'Käschten an d'Astellungszäit erhéijen.
Wann all déi néideg Bearbechtungsoperatioune fäerdeg sinn, gëtt den Deel aus dem Material geschnidden fir weider Veraarbechtung, wann néideg. D'CNC-Dréibank ass dann prett fir d'Operatioun ze widderhuelen, normalerweis mat wéineg oder guer kenger zousätzlecher Opstellungszäit dertëschent.
CNC-Dréibanke kënnen och eng Vielfalt vun automatesche Barzufuhrer ophuelen, wat de Betrag vun der manueller Rohmaterialbehandlung reduzéiert a Virdeeler wéi déi folgend bitt:
■ Reduzéiert d'Zäit an den Effort, deen de Maschinnebedreiwer brauch
■ Ënnerstëtzt de Staang fir Vibratiounen ze reduzéieren, déi d'Prezisioun negativ beaflosse kënnen.
■ Loosst d'Maschinn mat optimaler Spindelgeschwindegkeet funktionéieren
■ Miniméiert d'Ëmstellungszäiten
■ Materialverschwendung reduzéieren
Aarte vu CNC-Dréibanken
Et gëtt eng Rei verschidden Zorte vu Dréibanken, awer déi heefegst sinn 2-Achs CNC-Dréibanken an automatesch Dréibanken am China-Stil.
Déi meescht CNC-Dréibanken a China benotzen eng oder zwou Haaptspindelen plus eng oder zwou hënnescht (oder sekundär) Spindelen, woubei de Rotatiounstransfer fir déi éischt verantwortlech ass. D'Haaptspindel mécht déi primär Bearbechtungsoperatioun mat Hëllef vun enger Führungsbuchse.
Zousätzlech sinn e puer Dréibanken am China-Stil mat engem zweete Werkzeugkapp ausgestatt, deen als CNC-Fräsmaschinn funktionéiert.
Mat enger CNC-Dréibank am China-Stil gëtt d'Material duerch eng Gleitkopfspindel an eng Führungsbuchse gefiddert. Dëst erlaabt dem Tool, d'Material méi no un de Punkt ze schneiden, wou d'Material ënnerstëtzt gëtt, wat d'China-Maschinn besonnesch gënschteg fir laang, schlank gedréit Deeler a fir Mikrobearbechtung mécht.
Multiachs-CNC-Dréizentren a China-Stil-Dréibanken kënnen eng Rei vu Bearbechtungsoperatiounen mat enger eenzeger Maschinn ausféieren. Dëst mécht se zu enger käschtegënschteger Optioun fir komplex Geometrien, déi soss eng Rei vu Maschinnen oder Werkzeugwiessel mat Ausrüstung wéi enger traditioneller CNC-Fräsmaschinn erfuerderen.