Kompakte Einführung in eine innovative Metallbearbeitungstechnologie
CNC-Fräsen – was ist das und wie funktioniert es: Das Kürzel CNC steht für «Computerized Numerical Control», was im übertragenen Sinn so viel wie «Computersteuerung» bedeutet. Beim CNC-Fräsen handelt es sich um ein spanendes Fertigungsverfahren, bei dem komplexe Präzisionsteile mit einer enormen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit mithilfe computergesteuerter Maschinen und Bearbeitungszentren äusserst wirtschaftlich hergestellt werden.
Technische Grundlagen
Das Fräsen ermöglicht die Herstellung von einbaufertigen Werkstücken und Bauteilen mit einer vorgegebenen geometrischen Gestalt, wobei verschiedene Fräswerkzeuge kontinuierlich Material von einem Rohteil abtragen. Während des Spanabtrages dreht sich das Werkzeug mit einer rasanten Geschwindigkeit um seine eigene Achse, während entweder der Fräskopf oder das zu bearbeitende Werkstück entsprechend der herauszuarbeitenden Kontur bewegt wird. Beim CNC-Fräsen kommt zusätzlich die Computersteuerung der Werkzeugmaschine zum Tragen. Im Gegensatz zum konventionellen Fräsen übernimmt den Fräsvorgang keine Fachperson, sondern ein Computerprogramm, welches sämtliche Parameter wie Drehzahl, Schnitttiefe oder Vorschub beinhaltet. Moderne CNC-Fräszentren verfügen über mehrere Bearbeitungsachsen, sodass nach dem Einrichten mehrere Werkzeuge gleichzeitig ohne umständliches Umspannen zum Einsatz kommen.
Vereinfachte Darstellung des Prozessablaufes
1. Erstellung eines CAD-Modells
Der Herstellungsprozess beginnt mit der Programmierung eines digitalen 3-D-Modells mithilfe einer CAD-Software (Computer-Aided Design). Das virtuelle Modell bildet das fertige Werkstück mit all seinen Konturen, Toleranzen und Oberflächenbeschaffenheiten ab.
2. CAM-Programmierung
Das CAD-Modell wird in ein CAM-Programm (Computer-Aided Manufacturing) umgewandelt, welches der Maschinenbediener in die Steuereinheit der CNC-Maschine einliest. In dem Maschinenprogramm sind sowohl die Werkzeugwege als auch alle erforderlichen Bearbeitungsstrategien festgeschrieben.
3. Vorbereitung des Werkstücks
Der Maschinenbediener befestigt den Werkstückrohling nach Vorgabe in der Spanneinrichtung der CNC-Maschine.
4. Das Fräsen
Die Steuereinheit der CNC-Maschine liest die Anweisungen aus dem CAM-Programm und führt das Fräswerkzeug präzise durch die darin definierten Wege. Um die gewünschten Formen zu erzeugen, wird das überschüssige Material spanend abgetragen.
5. Finishing
Nach dem Fräsvorgang kann eine Nachbearbeitung wie das Glätten von Oberflächen, das Bohren von Löchern oder Gewindeschneiden erforderlich sein. Je nach Situation (Stückzahl, Komplexität der Nacharbeit) führt das Finishing der Maschinenbediener unmittelbar in der Maschine oder ausserhalb an einem speziellen Arbeitsplatz durch.
Die Vorteile des CNC-Fräsens sind:
- Hohe Präzision: CNC-Maschinen arbeiten mikrometergenau und können hochpräzise Konturen erstellen, die mit manueller Arbeit nicht erreichbar wären.
- Automatisierung: Nach dem Einrichten verläuft der Fertigungsprozess ohne manuelle Eingriffe. Dieser Fakt sorgt für eine enorme Steigerung der Produktivität bei gleichzeitiger Senkung der Personalkosten sowie der Verringerung von Fehlern.
- Vielseitigkeit und Flexibilität: Mit der Möglichkeit, komplexe Formen aus den verschiedensten Materialien herauszuarbeiten, ist das CNC-Fräsen äusserst vielseitig anwendbar. Ob Einzelteil, Prototypen- oder Serienfertigung: Nahezu jedes Teil lässt sich wirtschaftlich bei gleichbleibend hoher Qualität herstellen.
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