CNC-Bearbeitungslösungen für die Automatisierungsindustrie

Automatisierungsanlagen benötigen zahlreiche Präzisionskomponenten für den Betrieb von Roboterarmen, Vorrichtungen, Fördersystemen, Positioniersystemen und Inspektionsmodulen. Für Anlagenhersteller ist die Bearbeitungsgenauigkeit nur ein Aspekt der Kaufentscheidung. Materialauswahl, Herstellbarkeit der Bauteile, Oberflächengüte, Montageleistung und Lieferzeit beeinflussen ebenfalls den Fortschritt des gesamten Maschinenprojekts. Die CNC-Bearbeitung ermöglicht die Fertigung von Metall- und Kunststoffteilen mit unterschiedlichen Strukturen auf Basis von 3D-Modellen und technischen Zeichnungen und eignet sich daher für verschiedene Phasen der Automatisierungsanlagenentwicklung – von der Prototypenvalidierung bis zur Serienproduktion.

Welche Automatisierungsanlagenteile eignen sich für die CNC-Bearbeitung?

Automatisierungsanlagen bestehen aus Komponenten unterschiedlicher Größe und Bauart, und viele Teile müssen an die räumlichen Gegebenheiten und die funktionalen Anforderungen der Anlage angepasst werden. Bei der Beschaffung verdienen die folgenden Komponententypen besondere Beachtung.

Komponenten des Roboterarms und des Bewegungsmechanismus

Roboterarme und Bewegungsmechanismen erfordern eine hohe Präzision bei Verbindungen, struktureller Festigkeit und Passungsabmessungen.

• Steckverbinder für Roboterarme: Die Positionen der Montagelöcher und die Abmessungen der Verbindungen müssen kontrolliert werden.
• Gemeinsame Strukturbauteile: Wellenbohrungen, Montageflächen und Passungsbeziehungen müssen genau eingehalten werden.
• Motorbefestigungswinkel: Die Montagepositionen müssen präzise bleiben, um Betriebsabweichungen zu minimieren.

Eine präzise Bearbeitung der Bewegungskomponenten trägt zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Anlagenbetriebs bei.

Vorrichtungen und Positionierungskomponenten

Automatisierte Produktionslinien verwenden häufig kundenspezifische Vorrichtungen zum Greifen, Positionieren und Fixieren von Werkstücken. Diese Komponenten müssen in der Regel an die Produktabmessungen angepasst werden.

• Werkzeugvorrichtungen müssen präzise Positionierungsflächen und Befestigungslochabmessungen gewährleisten.
• Greiferbaugruppen müssen die Kontaktpositionen entsprechend der Werkstückform steuern.
• Positionierstifte und -blöcke müssen so konstruiert sein, dass sie Passungsspielräume kontrollieren und wiederholte Positionierungsfehler reduzieren.

Durch eine geeignete Vorrichtungskonstruktion lassen sich die Umrüsteffizienz verbessern und wiederholte Nachjustierungen während der Produktion reduzieren.

Komponenten des Förderbandes und des Inspektionsmechanismus

Förderband- und Inspektionsmodule benötigen ebenfalls mehrere Präzisionskomponenten für das reibungslose Zusammenspiel. Gängige Typen und Bearbeitungsanforderungen sind:

Je nach Belastung, Bewegungscharakteristika und Betriebsumgebung benötigen unterschiedliche Bauteile geeignete Materialien und Bearbeitungsverfahren.

Wie lässt sich die Genauigkeit der CNC-Bearbeitung in der Automatisierungsindustrie steuern?

Automatisierungsanlagen basieren auf dem Zusammenspiel mehrerer Mechanismen. Abweichungen in kritischen Abmessungen können die Bewegung des Roboterarms, die Positionierung der Vorrichtung oder den Produkttransport beeinträchtigen. Die Genauigkeitskontrolle kann in den folgenden Schritten erfolgen.

Vor der Bearbeitung Zeichnungs- und DFM-Analyse durchführen

Vor Produktionsbeginn muss die Bauteilstruktur auf ihre Herstellbarkeit geprüft werden, und potenzielle Probleme, die sich auf Kosten und Lieferzeit auswirken, sollten im Voraus identifiziert werden.

• Prüfen Sie die kritischen Toleranzen, um die für Montage und Bewegung relevanten Maße zu klären.
• Prüfen Sie dünne Wände, tiefe Hohlräume und kleine Löcher, um übermäßige Bearbeitungsschwierigkeiten zu vermeiden.
• Optimieren Sie Bezugspunkte und Spannmethoden, um Fehler durch wiederholtes Positionieren zu reduzieren.

Eine frühzeitige Optimierung des Designs kann nachfolgende Nacharbeiten und Prozessanpassungen reduzieren.

Wählen Sie das Bearbeitungsverfahren entsprechend der Teilestruktur aus.

Unterschiedliche Automatisierungskomponenten erfordern unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen. Einfache Strukturen lassen sich mit 3-Achs-Bearbeitung fertigen, während komplexe, mehrseitige Teile mit 4- oder 5-Achs-Bearbeitung bearbeitet werden können. Wellenkomponenten können per CNC-Drehen hergestellt werden. Die 5-Achs-Bearbeitung reduziert den Aufwand für wiederholtes Spannen komplexer Teile, minimiert Positionierfehler bei der mehrseitigen Bearbeitung und eignet sich daher für komplexe Oberflächen und hochpräzise Strukturbauteile. Die Wahl des geeigneten Bearbeitungsverfahrens ermöglicht ein optimales Verhältnis von Genauigkeit, Effizienz und Kosten.

Führen Sie eine Prüfung der kritischen Abmessungen durch.

Nach der Bearbeitung müssen die kritischen Maße gemäß den Zeichnungsvorgaben überprüft werden.

• Überprüfen Sie die Lochdurchmesser und Lochabstände, um die genauen Montagepositionen zu bestätigen.
• Prüfen Sie Ebenheit und Rechtwinkligkeit, um die korrekten Montageverhältnisse sicherzustellen.
• Prüfen Sie die Rundlaufgenauigkeit und andere geometrische Toleranzen, um die Anforderungen an den Bewegungsmechanismus zu erfüllen.
• Setzen Sie bei Bedarf ein Koordinatenmessgerät ein, um die Prüffähigkeit für Präzisionsbauteile zu verbessern.

Sobald die kritischen Maße überprüft wurden, können die Justierungsarbeiten bei der Endmontage der Geräte reduziert werden.

Wie sollten die Werkstoffe für CNC-Bearbeitungsautomatisierungsanlagen ausgewählt werden?

Die Materialauswahl beeinflusst direkt das Gewicht, die Steifigkeit, die Verschleißfestigkeit und die Lebensdauer der Bauteile. In der Praxis können die Materialien entsprechend der spezifischen Anwendung der jeweiligen Komponente ausgewählt werden.

Aluminiumlegierungen eignen sich für Leichtbaukonstruktionen.

Aluminiumlegierungen werden häufig für Strukturbauteile von Roboterarmen, Montageplatten, Halterungen und Befestigungsbasen verwendet.

• Durch ihr geringes Gewicht eignen sie sich für Konstruktionen, die empfindlich auf Bewegungsbelastungen reagieren.
• Dank ihrer guten Bearbeitbarkeit eignen sie sich für komplexe Konturen und Mehrlochstrukturen.

Für Geräte, bei denen die Belastung der Bewegungsmechanismen reduziert werden muss, bieten Aluminiumlegierungen im Allgemeinen einen guten Nutzen.

Stahl und Edelstahl eignen sich für hochfeste Bauteile.

Für Bauteile, die hohen Belastungen ausgesetzt sind oder eine höhere Verschleißfestigkeit erfordern, kann Stahl je nach Einsatzumgebung ausgewählt werden. Edelstahl eignet sich besser für Automatisierungsbauteile, die Korrosionsbeständigkeit erfordern. Die Materialauswahl sollte sich nach Belastung, Umgebungsbedingungen und Bearbeitungsaufwand richten und nicht allein nach dem Materialpreis.

Technische Kunststoffe eignen sich für Spezialfunktionsbauteile.

Bestimmte Führungskomponenten, Gleitteile und Isolierkonstruktionen eignen sich nicht für die direkte Verwendung von Metallwerkstoffen. Technische Kunststoffe können je nach ihren Funktionen ausgewählt werden:

• POM: Geeignet für einige reibungsarme und verschleißfeste Konstruktionen.
• PEEK: Geeignet für Anwendungen, die eine höhere Temperaturbeständigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern.
• Isolierende technische Kunststoffe: Können für bestimmte elektrische Isolationskonstruktionen verwendet werden.

Die Auswahl des geeigneten Kunststofftyps für unterschiedliche Betriebsbedingungen kann dazu beitragen, die Bauteilleistung und die Anforderungen an den Gerätebetrieb in Einklang zu bringen.

Wie wählt man einen CNC-Bearbeitungslieferanten für die Automatisierungsindustrie aus?

Automatisierungsprojekte durchlaufen üblicherweise die Phasen Prototypenmodifikation, Kleinserienfertigung und Serienbeschaffung. Die Bearbeitungs- und Supportkapazitäten des Lieferanten können den Gesamtprojektzeitplan beeinflussen.

Bewertung der Mehrachsenbearbeitungs- und Materialfähigkeiten

Vor der Beschaffung ist es wichtig zu klären, ob der Lieferant die verschiedenen für das Projekt benötigten Komponententypen abdecken kann.

• Die Bearbeitung mit 3, 4 und 5 Achsen ermöglicht die Bearbeitung von Bauteilen mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad.
• Die Bearbeitungsmöglichkeiten von Metallen und technischen Kunststoffen können die Materialbeschränkungen verringern.
• Unterstützende Prozesse wie das Drehen können Wellen und rotierende Bauteile umfassen.

Je breiter die Bearbeitungsmöglichkeiten, desto einfacher ist in der Regel die Koordination der Lieferkette bei komplexen Automatisierungsprojekten.

Bewertung der technischen Kommunikation und der Qualitätskontrolle

Automatisierungskomponenten müssen häufig an die Gesamtstruktur der Anlage angepasst werden. Die Kommunikationsfähigkeit des Lieferanten im technischen Bereich kann die Effizienz des Prototyps direkt beeinflussen.

• Zeichnungsprüfung: Maß- und Strukturprobleme im Voraus erkennen.
• DFM-Analyse: Optimierung von Bauteilkonstruktionen aus fertigungstechnischer Sicht.
• Maßprüfung: Sicherstellen, dass die kritischen Maße den Anforderungen entsprechen.
• Rückmeldung zu Problemen: Probleme, die während der Bearbeitung auftreten, müssen zeitnah behoben werden.

Ein vollständiger Konstruktions- und Qualitätsprozess kann die Montagerisiken nach der Komponentenlieferung reduzieren.

Prüfen Sie, ob der Lieferant sowohl Prototypen als auch die Serienproduktion unterstützen kann.

Die Entwicklung von Automatisierungsanlagen durchläuft üblicherweise mehrere Produktionsphasen, weshalb die kontinuierliche Produktionsfähigkeit des Lieferanten besonders wichtig ist:

• Prototypenphase: Unterstützung bei der Designvalidierung und strukturellen Anpassungen.
• Phase der Kleinserien: Erfüllung der Anforderungen an die Gerätemontage und Funktionsprüfung.
• Produktionsphase: Einheitliche Bearbeitungsstandards und Liefertermine einhalten.

Durch die kontinuierliche Zusammenarbeit von der Prototypenentwicklung bis zur Serienproduktion können die mit wiederholter Prototypenerstellung und Qualitätsprüfung verbundenen Zeitkosten reduziert werden.

Für Automatisierungsprojekte, die eine schnelle Validierung und kontinuierliche Iteration erfordern, bietet TiRapid präzise CNC-Bearbeitung, 3- und 5-Achs-Bearbeitung, DFM (Design for Manufacturing) sowie Fertigungsdienstleistungen vom Prototyp bis zur Serienproduktion. Diese Kompetenzen unterstützen Unternehmen dabei, Automatisierungsprojekte effizienter voranzutreiben. Stabile Bearbeitungsprozesse reduzieren den Nachjustierungsaufwand während der Montage und tragen zur Einhaltung des Projektzeitplans bei. Bei komplexen Strukturbauteilen und Präzisionsbewegungsteilen optimiert eine intensive technische Kommunikation in den frühen Phasen die nachfolgende Produktion.