CNC-Drehen
Beim CNC-Drehen handelt es sich um ein automatisiertes Fertigungsverfahren zur Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile. Das Verfahren bietet gegenüber der konventionellen Fertigung auf einer Drehbank weitreichende Vorteile und wird überwiegend in der metallverarbeitenden Industrie eingesetzt.
Das CNC-Drehen zeichnet sich durch einen hohen Automatisierungsgrad aus und überzeugt vor allem durch eine hohe Wiederholgenauigkeit sowie die Möglichkeit, auch komplexe rotationssymmetrische Geometrien effizient zu fertigen. Das Einsatzspektrum des CNC-Drehens ist vielfältig und reicht von der Herstellung von CNC-Drehteilen für die Automobilindustrie und den Maschinen- und Anlagenbau bis zur Fertigung von Kleinstdrehteilen für die Medizintechnik und Elektrotechnik. Dabei können sowohl Klein- und Mittelserien als auch Großserien wirtschaftlich durch CNC-Bearbeitung hergestellt werden.
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Was bedeutet CNC?
CNC steht für „Computerized Numerical Control“ und bezeichnet eine Steuerungstechnik, die in modernen industriellen Bearbeitungszentren zur automatischen Fertigung komplexer Bauteile genutzt wird. Üblicherweise beginnt der Entwicklungsprozess zur Herstellung eines CNC-Drehteils zunächst mit der computergestützten Konstruktion des Werkstücks durch eine CAD-Software.
Im Anschluss an die Konstruktion kann ein CAM-System aus den CAD-Daten einen CNC-Code generieren, indem die relevanten Parameter wie die Geometrie der verwendeten Werkzeuge, die Vorschubgeschwindigkeiten und die Drehzahlen berücksichtigt werden. Dieser CNC-Programmcode kann dann in einer CNC-Drehmaschine zur Herstellung des Bauteils verwendet werden, wobei eine ständige Betreuung durch Personal nicht erforderlich ist. Moderne Bearbeitungszentren sind in der Lage, von der Bestückung über den Werkzeugwechsel bis zur Überwachung und Qualitätskontrolle den gesamten Fertigungsprozess automatisiert auszuführen. Durch diesen hohen Automatisierungsgrad ergibt sich vor allem in der Serienfertigung eine hohe Wirtschaftlichkeit für das Unternehmen.
Während des Fertigungsprozesses werden die relevanten Sollvorgaben von der Drehmaschine kontinuierlich überwacht. Dazu gehören beispielsweise:
- Lage des Werkzeugs (Position)
- Geschwindigkeit der Spanungsbewegung
- Position der Werkzeugspindel
- Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkzeugspindel
- Kühlmittelzufuhr
- Materialzufuhr/Stangenlader
Technische Grundlagen des CNC-Drehens
Wie das konventionelle Drehen basiert auch das CNC-Drehen auf der spanenden Bearbeitung eines rotierenden Werkstücks durch ein Werkzeug, der Schneide. In einer CNC-Werkzeugmaschine wird das Werkstück dazu zunächst eingespannt, in Rotation versetzt und dann in einer fest programmierten Reihenfolge mit unterschiedlichen Werkzeugen bearbeitet. Moderne Bearbeitungszentren halten eine Vielzahl an unterschiedlichen Werkzeugen wie Wendeschneidplatten, Bohrer oder Gewindeschneider bereit und können diese selbstständig wechseln, um die gewünschte Werkstückgeometrie herzustellen.
Grundsätzlich wird beim Drehen zwischen dem Innen- und dem Außendrehen unterschieden, wobei eine CNC-Drehmaschine beide Dreharten übernehmen kann. Darüber hinaus werden die Drehverfahren je nach Vorschubrichtung in das Querdrehen und das Längsdrehen unterteilt.
Je nach Bearbeitungsoberfläche werden weitere Klassifizierungen vorgenommen. So sprechen Fachleute beispielsweise vom
- Schraubdrehen
- Wälzdrehen
- Runddrehen
- Formdrehen
- Plandrehen
- Profildrehen
Da beim Drehen ein Großteil der aufgewendeten Energie beim Schneidvorgang in Wärme umgewandelt wird, ist zur Sicherstellung einer stabilen Temperatur ein Kühlsystem erforderlich. CNC-Drehmaschinen verfügen häufig über moderne Kühlschmierstoff-Systeme, die das Kühlmittel unter Hochdruck direkt der Kontaktzone zwischen Schneidkante und Span zuführt. Dabei wird auch die Menge des zugeführten Kühlmittels in Abhängigkeit der Bearbeitungsintensität variiert.
Das Anwendungsspektrum des CNC-Drehens ist vielfältig und umfasst verschiedenste rotationssymmetrische Bauteile, die in unterschiedlichsten Branchen verwendet werden. Dazu gehören unter anderem:
- Achsen
- Bolzen
- Wellen
- Flansche
- Scheiben
- Ringe
- Muttern
Vorteile des CNC-Drehens
Das CNC-Drehen hat sich in der metall- und kunststoffverarbeitenden Industrie bewährt und überzeugt durch eine Reihe von Vorteilen. Dazu gehören unter anderem:
- Produktivität: Durch den hohen Automatisierungsgrad lässt sich die Produktivität vor allem in der Serienfertigung im Vergleich zum konventionellen Drehen signifikant steigern.
- Reproduzierbarkeit: Das CNC-Drehen erlaubt es dem Unternehmen, hohe Stückzahlen bei gleicher Qualität herzustellen.
- Verschleiß: Durch die computergestützte Steuerung der Werkzeuge fällt der Verschleiß geringer als beim konventionellen Drehen aus.
- Planbarkeit: Anders als beim manuellen Drehen lassen sich die Fertigungszeiten beim CNC-Drehen präzise vorhersagen.
- Komplexität: Moderne CNC-Bearbeitungszentren sind in der Lage, Bauteile mit hochkomplexen Geometrien zu fertigen.
- Fertigungssysteme: Moderne CNC-Drehmaschinen können miteinander verbunden werden, um Fertigungsprozesse aufeinander abzustimmen und die Produktivität weiter zu steigern.
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