CNC steht für Computer Numerical Control (computergesteuerte numerische Steuerung). In der Zerspanung beschreibt es, wie ein Computer mithilfe programmierter Anweisungen Maschinenbewegungen und -vorgänge steuert. CNC-Maschinen können Materialien wie Metall und Kunststoff schneiden, bohren und formen, um Teile nach einer Konstruktionszeichnung herzustellen.
Das Verständnis der CNC-Bearbeitung ist ein hilfreicher Ausgangspunkt für die Beschaffung von Sonderteilen. Dieser Leitfaden erklärt die Funktionsweise der CNC-Bearbeitung, stellt gängige Maschinentypen vor und beschreibt, was vor der Angebotsanfrage zu beachten ist.
Wofür steht CNC in der maschinellen Bearbeitung?
CNC steht für Computer Numerical Control (computergesteuerte numerische Steuerung). In der Zerspanung bedeutet es die Verwendung programmierter Anweisungen zur Steuerung von Maschinenbewegungen und -vorgängen wie Schneiden, Bohren und Drehen.
Was ist die vollständige Bedeutung von CNC?
CNC steht für Computer Numerical Control (computergesteuerte numerische Steuerung). Es beschreibt ein Steuerungsverfahren, bei dem ein Computer ein Programm liest und eine Maschine anweist, bestimmte Operationen auszuführen.
In einer Fertigungswerkstatt steuert eine CNC-Maschine die Bewegung von Schneidwerkzeugen und Werkstücken, die Spindeldrehzahl und den Werkzeugvorschub. Diese Anweisungen helfen der Maschine, die in der Teilekonstruktion festgelegten Merkmale herzustellen.
Was bedeuten Computer, Numerisch und Steuerung?
Jedes Wort im Namen beschreibt einen Teil des Prozesses:
- Rechner:Das Steuerungssystem liest und verarbeitet das Bearbeitungsprogramm.
- Numerisch:Das Programm verwendet Zahlen, um Werte wie Positionen, Entfernungen, Geschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten zu definieren.
- Steuern:Die Maschine nutzt diese Anweisungen, um ihre Bewegungen und Abläufe zu steuern.
Ein Programm kann beispielsweise festlegen, wo ein Loch gebohrt werden soll, wie tief das Werkzeug vordringen und wie schnell es vorrücken soll. Die Maschine führt diese Anweisungen aus, nachdem der Bediener die erforderlichen Einstellungen vorgenommen hat.
Was ist der Unterschied zwischen CNC, CNC-Maschinen und CNC-Bearbeitung?
Diese Begriffe sind zwar verwandt, beschreiben aber unterschiedliche Dinge.
CNC ist die Steuerungsmethode. Sie verwendet programmierte Anweisungen, um die Maschinen zu steuern.
Eine CNC-Maschine ist eine Maschine, die mit einem solchen Steuerungssystem ausgestattet ist. Die CNC-Technologie kann in Fräsmaschinen, Drehmaschinen und anderen Maschinentypen eingesetzt werden.
Die CNC-Bearbeitung ist ein Fertigungsverfahren, bei dem CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, um Material von einem Werkstück abzutragen. Gängige Bearbeitungsvorgänge sind Fräsen, Drehen, Bohren und Ausdrehen.
Wenn beispielsweise eine CNC-Fräsmaschine einen Schlitz in einen Aluminiumblock fräst, steuert die CNC die Bewegung, die Fräsmaschine führt den Vorgang aus, und der Materialabtragprozess ist die CNC-Bearbeitung.
Wie funktioniert die CNC-Bearbeitung?
Die CNC-Bearbeitung wandelt eine Teilekonstruktion durch Programmierung, Maschineneinrichtung, Materialabtrag und Qualitätskontrolle in ein fertiges Bauteil um. Die Maschine folgt den programmierten Anweisungen, während die Maschinenbediener die Werkzeuge vorbereiten, das Werkstück einspannen und das Ergebnis prüfen.
Beginnen Sie mit einer Zeichnung oder einem CAD-Modell.
Der Prozess beginnt mit einer Teilezeichnung, einem CAD-Modell (Computer-Aided Design) oder beidem. Das Modell zeigt die Geometrie des Teils, während die Zeichnung Anforderungen definiert, die Maße, Toleranzen, Gewinde und Oberflächenbeschaffenheit umfassen können.
Eine Aluminiumhalterung benötigt beispielsweise ebene Flächen, Befestigungslöcher und Gewindebohrungen. Vor der Programmierung prüft der Hersteller diese Merkmale, um kritische Abmessungen und potenzielle Bearbeitungsschwierigkeiten zu identifizieren.
Wandeln Sie die Konstruktion in ein Bearbeitungsprogramm um
Ein Programmierer plant, wie die Maschine das Bauteil herstellen soll. Dies umfasst die Auswahl der Schneidwerkzeuge, die Festlegung der Bearbeitungsreihenfolge und die Definition der Werkzeugwege.
Zur Erstellung der Werkzeugwege wird häufig CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) verwendet. Ein Postprozessor wandelt diese anschließend in ein für die Maschine und ihr Steuerungssystem geeignetes Programm um. Das Programm kann Befehle für Bewegung, Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Werkzeugwechsel enthalten.
Vor der maschinellen Bearbeitung kann das Programm durch Simulation oder andere Verifizierungsmethoden überprüft werden, um mögliche Fehler zu identifizieren.
Maschine einrichten und Teil herstellen
Der Maschinenbediener spannt das Rohmaterial in einen Schraubstock, ein Spannfutter oder eine Vorrichtung ein und setzt die benötigten Schneidwerkzeuge ein. Anschließend werden die Werkstückposition und die Werkzeugkorrekturen eingestellt, damit die Maschine dem Programm relativ zum Werkstück folgen kann.
Die Maschine trägt das Material in der geplanten Reihenfolge ab. Bei der Halterung kann dies das Fräsen ebener Flächen, das Bohren von Befestigungslöchern und das Schneiden von Gewinden umfassen. Der Maschinenbediener überwacht den Vorgang und nimmt bei Bedarf Anpassungen vor.
Das fertige Teil prüfen
Nach der Bearbeitung wird die Halterung mit der Zeichnung verglichen. Je nach Anforderung kann die Prüfung die Gesamtabmessungen, die Lochpositionen, die Gewinde und kritische Oberflächen umfassen.
Die Prüfmethode hängt vom jeweiligen Merkmal ab. Für manche Abmessungen eignen sich Messschieber oder Mikrometer, während komplexere Messungen eine Koordinatenmessmaschine (KMM) erfordern. Falls eine zusätzliche Oberflächenbearbeitung vorgesehen ist, müssen die relevanten Merkmale gegebenenfalls auch nach diesem Prozess überprüft werden.
Welche Arten von CNC-Maschinen werden üblicherweise verwendet?
Zu den gängigen CNC-Maschinen gehören Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Oberfräsen, Schleifmaschinen und Funkenerosionsmaschinen. Jede dieser Maschinen verwendet ein anderes Verfahren zur Materialbearbeitung, und die richtige Wahl hängt von der Geometrie, dem Material und den erforderlichen Eigenschaften des Werkstücks ab.
CNC-Fräsmaschinen
CNC-Fräsmaschinen verwenden rotierende Schneidwerkzeuge, um Material von einem Werkstück abzutragen. Sie können ebene Flächen, Taschen, Nuten, Löcher und komplexe Konturen herstellen.
Die zuvor beschriebene Aluminiumhalterung kann beispielsweise gefräst werden, um ihre Montageflächen und Bohrungen herzustellen. Das Werkstück wird sicher fixiert, während die Maschine das Schneidwerkzeug oder das Werkstück entlang programmierter Achsen bewegt.
CNC-Drehmaschinen
Eine CNC-Drehmaschine dreht das Werkstück, während ein Schneidwerkzeug Material abträgt. Sie wird häufig für Teile mit zylindrischen Merkmalen verwendet, wie z. B. Wellen, Bolzen, Buchsen und Distanzstücke.
Manche CNC-Drehmaschinen verfügen auch über motorbetriebene Werkzeuge zum Fräsen oder Bohren. Dadurch können geeignete Teile mit weniger Maschinenwechseln bearbeitet werden.
Andere CNC-Maschinen und -Operationen
Andere CNC-Maschinen verwenden für spezifische Anforderungen unterschiedliche Werkzeuge oder Verfahren:
- CNC-RouterZuschnitte von Materialien wie Holz, Kunststoffen und einigen Metallen. Sie werden häufig für Paneele und Blechbauteile verwendet.
- CNC-SchleifmaschinenSchleifscheiben werden verwendet, um Oberflächen oder zylindrische Merkmale zu bearbeiten, bei denen die erforderlichen Abmessungen und die Oberflächenbeschaffenheit ein Schleifen erfordern.
- CNC-FunkenerosionsmaschinenEDM-Maschinen (Elektroerosives Entformen) nutzen kontrollierte elektrische Entladungen, um elektrisch leitfähige Materialien zu formen.
Bohren und Gewindeschneiden können auch auf CNC-Maschinen durchgeführt werden, häufig als Arbeitsgänge im Rahmen eines Fräs- oder Drehprozesses. Maschine und Werkzeug werden entsprechend der Konstruktions- und Fertigungsanforderungen des Bauteils ausgewählt.
Wozu kann eine CNC-Maschine verwendet werden?
CNC-Maschinen können kundenspezifische Teile aus Metallen und technischen Kunststoffen herstellen, darunter Halterungen, Wellen, Gehäuse und Verbindungsstücke. Sie werden für Prototypen, Ersatzteile und Serienfertigung in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt.
Gängige CNC-bearbeitete Teile
Die Anforderungen an ein Bauteil bestimmen, welches CNC-Verfahren geeignet ist. Fräsen wird häufig für Bauteile mit ebenen Oberflächen, Taschen oder Lochmustern eingesetzt, während Drehen üblicherweise für zylindrische Formen verwendet wird.
Beispiele für CNC-gefräste Teile sind:
- Halterungen und Montageplatten
- Wellen, Bolzen und Buchsen
- Gehäuse und Abdeckungen
- Armaturen und Anschlüsse
- Hydraulikverteilerblöcke
- Vorrichtungen und Werkzeugkomponenten
Je nach Geometrie einiger Teile sind sowohl Fräsen als auch Drehen erforderlich.
Metalle und technische Kunststoffe
Gängige Metalle für die CNC-Bearbeitung sind Aluminium, Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Messing, Kupfer und Titan. Diese Werkstoffe sind in verschiedenen Güteklassen erhältlich, die je nach Festigkeit, Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und Betriebsanforderungen des Bauteils ausgewählt werden sollten.
Technische Kunststoffe wie POM, Nylon, PTFE und PEEK lassen sich ebenfalls CNC-bearbeiten. Die Materialwahl beeinflusst Werkzeuge, Bearbeitungsbedingungen und Dimensionsstabilität; daher sollte die benötigte Güteklasse in der Zeichnung oder den Bestellbedingungen angegeben werden.
Prototypen und Serienteile
Die CNC-Bearbeitung eignet sich sowohl für die Herstellung einzelner Prototypen als auch für Serienfertigung. Prototypen helfen Ingenieuren, Maße, Passgenauigkeit und Funktion zu überprüfen, bevor sie einen größeren Auftrag erteilen.
Bei Serienfertigung können Bearbeitungsprogramm, Spannvorrichtung und Prüfmethoden wiederverwendet oder optimiert werden. Das geeignetste Verfahren hängt von der Konstruktion, der Menge, dem Material und den Qualitätsanforderungen des Bauteils ab.
Was sind die Vorteile und Grenzen der CNC-Bearbeitung?
Die CNC-Bearbeitung bietet wiederholbare Ergebnisse und Flexibilität für kundenspezifische Teile, ihre Eignung hängt jedoch von Faktoren wie Teilegeometrie, Einrichtungsanforderungen, Materialabtrag und Produktionsmenge ab.
Präzision und Wiederholbarkeit
CNC-Maschinen folgen programmierten Anweisungen zur Steuerung der Werkzeug- und Werkstückbewegung. Sobald ein Prozess etabliert ist, können das Programm und die Einstellungen verwendet werden, um Teile mit gleichbleibenden Merkmalen innerhalb einer Charge herzustellen.
Die CNC-Steuerung allein garantiert jedoch nicht, dass alle Maße den Zeichnungsvorgaben entsprechen. Maschinenzustand, Schneidwerkzeuge, Werkstückspannung, Materialverhalten und Qualitätskontrolle beeinflussen das Endergebnis. Die erreichbaren Toleranzen hängen vom jeweiligen Bauteil und Fertigungsprozess ab.
Flexibilität für unterschiedliche Teilekonstruktionen
Die CNC-Bearbeitung ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von Formen, ohne dass für jedes Design eine spezielle Form benötigt wird. Ein Programm kann zudem angepasst werden, wenn sich das Teiledesign ändert. Dadurch eignet sich die CNC-Bearbeitung sowohl für Prototypen und kundenspezifische Bauteile als auch für die Serienproduktion.
Der Aufwand für eine Konstruktionsänderung variiert. Eine kleinere Überarbeitung erfordert möglicherweise nur eine Programmanpassung, während eine größere Änderung auch neue Werkzeuge, Spannvorrichtungen oder Prüfmethoden notwendig machen kann.
Werkzeugzugang, Einrichtung und Materialabtrag
Schneidwerkzeuge müssen die zu bearbeitenden Oberflächen erreichen können. Tiefe, enge Taschen, scharfe Innenecken und geschlossene Bereiche können Spezialwerkzeuge, zusätzliche Aufspannungen oder ein anderes Fertigungsverfahren erfordern.
Programmierung und Einrichtung sind ebenfalls zeitaufwändig, insbesondere bei komplexen Bauteilen. Da bei der CNC-Bearbeitung Material vom Werkstück abgetragen wird, entsteht bei manchen Konstruktionen erheblicher Verschnitt. Die frühzeitige Berücksichtigung dieser Faktoren hilft Ingenieuren, Merkmale und Toleranzen auszuwählen, die sowohl die Bauteilfunktion als auch die praktische Fertigung gewährleisten.
Was sollten Sie bei der Bestellung von CNC-gefertigten Teilen beachten?
Bei der Bestellung von CNC-gefertigten Teilen geben Sie bitte eine genaue Konstruktionszeichnung, die Materialspezifikation, die gewünschte Menge sowie alle Anforderungen an Toleranzen, Oberflächenbeschaffenheit und Prüfung an. Diese Informationen helfen dem Hersteller, das Teil zu beurteilen und ein präzises Angebot zu erstellen.
Bitte stellen Sie eine Zeichnung oder ein CAD-Modell bereit.
Ein CAD-Modell zeigt die Form und die Merkmale des Bauteils. Eine technische Zeichnung ergänzt Informationen, die aus dem Modell möglicherweise nicht ersichtlich sind, wie z. B. Toleranzen, Gewinde, Oberflächenbeschaffenheit und Prüfanforderungen.
Wenn möglich, stellen Sie bitte beide Dateien zur Verfügung und bestätigen Sie, dass sie dieselbe Revision darstellen. Falls kein Modell verfügbar ist, kann eine vollständig bemaßte Zeichnung dem Hersteller bei der Projektbewertung helfen.
Material, Menge und Oberflächenbeschaffenheit angeben
Geben Sie die benötigte Werkstoffgüte an, anstatt nur eine allgemeine Werkstoffgruppe aufzulisten. Beispielsweise können verschiedene Aluminium- oder Edelstahlsorten unterschiedliche Eigenschaften und Verfügbarkeiten aufweisen.
Geben Sie die benötigte Menge für die Erstbestellung und, falls bekannt, die zukünftige Produktionsmenge an. Spezifizieren Sie außerdem alle erforderlichen Oberflächenbehandlungen, wie z. B. Anodisieren, Galvanisieren oder Kugelstrahlen, einschließlich der zu behandelnden Bereiche.
Kritische Toleranzen und Prüfanforderungen ermitteln
Kennzeichnen Sie die Maße und Merkmale, die für die Funktion oder Montage des Bauteils wesentlich sind. Dazu gehören beispielsweise der Durchmesser einer Gegenbohrung, die Ebenheit einer Montagefläche oder die Position eines Positionierungsmerkmals.
Setzen Sie engere Toleranzen ein, wo sie erforderlich sind. Unnötig strenge Anforderungen können den Bearbeitungs- und Prüfaufwand erhöhen. Falls Sie einen Prüfbericht oder ein Materialzertifikat benötigen, geben Sie dies bitte in Ihrer Anfrage an.
Prüfen Sie die Herstellbarkeit und die Angebotsdetails.
Der Hersteller kann Änderungen an Merkmalen wie tiefen Taschen, Innenecken oder Bohrungspositionen vorschlagen, um die Bearbeitung des Bauteils zu vereinfachen. Prüfen Sie jede vorgeschlagene Änderung anhand der funktionalen Anforderungen des Bauteils, bevor Sie sie genehmigen.
Vergleichen Sie bei Angeboten sowohl den Leistungsumfang als auch den Preis. Prüfen Sie, ob jedes Angebot die gleichen Material-, Mengen-, Oberflächenbehandlungs-, Prüf- und Lieferbedingungen beinhaltet.
Häufig gestellte Fragen
Müssen Käufer vor der Angebotsanfrage ein CNC-Bearbeitungsverfahren auswählen?
Nein. Bitte geben Sie die Zeichnung, das Material, die Menge und die wichtigsten Anforderungen an. Der Hersteller kann das Bauteil beurteilen und ein geeignetes Verfahren empfehlen.
Ist bei der CNC-Bearbeitung immer eine hohe Bestellmenge erforderlich?
Nein. CNC-Bearbeitung eignet sich für Prototypen, Kleinserien und Serienfertigung. Die Stückkosten hängen von der Einrichtung, dem Material, der Komplexität und der Menge ab.
Benötigen CNC-Maschinen menschliche Bediener?
Ja. Maschinenbediener erstellen Programme, richten Werkzeuge und Werkstücke ein, überwachen die Produktion und prüfen die Teile. Der Umfang der Überwachung hängt von den Anlagen und dem jeweiligen Prozess ab.
Fazit
CNC steht für Computer Numerical Control (computergesteuerte numerische Steuerung). In der Zerspanung ermöglicht es Maschinen, programmierte Anweisungen zur Herstellung von Teilen gemäß einer Konstruktionszeichnung zu befolgen. Die CNC-Bearbeitung kann sowohl für Prototypen als auch für Serienteile eingesetzt werden, wobei das Verfahren je nach Material, Geometrie und Anforderungen des Teils ausgewählt wird.
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