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CNC Drehen: Grundlegender Leitfaden für Anfänger
CNC-Drehen ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, bei dem ein CNC-Bediener ein sich drehendes Werkstück mit einem stationären Werkzeug bearbeitet. Diese Methode ist für die moderne Fertigung von Bedeutung, da sie Geschwindigkeit, Präzision und die Fähigkeit zur Wiederholung von Schnitten bietet. Wir werden den Prozess, die Operationen, Materialien und bewährte Designpraktiken behandeln.
Wie funktioniert CNC-Drehen?
Der grundlegende Prozess umfasst das Drehen des Rohmaterials, während das Schneidwerkzeug über seine Oberfläche bewegt wird. Diese kontinuierliche Aktion entfernt Material, um die gewünschte geometrische Form zu erreichen.
Teile einer CNC-Drehmaschine
Ein zentraler Spindel hält und dreht das Material, indem es es mit einem Spannfutter sichert. Die Schneidwerkzeuge sind in einer Revolverhalterung montiert. Die Steuereinheit lenkt alle Bewegungen und nutzt Kühlschmiermittel- und Späneabfuhrsysteme, um die Effizienz aufrechtzuerhalten.
Maschinentypen und Achsen
Einfache Drehmaschinen mit 2 Achsen steuern das Werkzeug nur in den X- und Z-Richtungen. Danach fügen Mehrachsen-Drehzentren aktive Werkzeuge und weitere C-, Y- und B-Achsen hinzu. Dies ermöglicht es der Maschine, sowohl Fräs- als auch Bohroperationen durchzuführen.
Der Workflow vom Design zum Teil
Der Prozess beginnt mit einem fertigen Design in CAD. Anschließend wird das Design in CAM-Software übertragen, um die notwendigen Werkzeugbahnen zu erstellen. Diese Bahnen werden zu G-Code. Die Maschine liest dann diesen Code, um den physischen Schnitt auszuführen.
Häufige CNC-Drehoperationen
Beim CNC-Drehen können verschiedene Schnitte für grundlegende und komplexe Merkmale ausgeführt werden. Die Frage ist jedoch: Welche Art von Teilen kann eine CNC-Drehmaschine herstellen?
Gerades und grobes Drehen
Zuerst muss man erkennen, dass grobes Drehen schnell überschüssiges Material entfernt. Es bringt den Durchmesser nahe an die Endgröße. Danach erfolgt das gerade Drehen, um die Oberfläche zu verfeinern und die endgültigen, genauen Dimensionen und die erforderliche Glätte zu erreichen.
Planfräsen, Kegeldrehen und Gewindeschneiden
Planfräsen ebnet das Ende des Teils. Es sorgt dafür, dass die Oberfläche perfekt rechtwinklig zur Achse ist. Zudem schafft das Kegeldrehen eine kegelförmige Form auf dem Werkstück. Das Gewindeschneiden schneidet präzise Gewinde auf den äußeren oder inneren Oberflächen.
Externes vs. internes Drehen
Das externe Drehen formt den Außendurchmesser des Werkstücks. Währenddessen ist das interne Drehen auch bekannt als Bohrungen. Bei diesem Prozess vergrößern Sie ein bestehendes Loch im Material.
Spezialisierte Operationen
Beachten Sie auch, dass komplexe Maschinen Operationen wie Hartdrehen für Materialien durchführen können, die extrem hart sind. Diese Operationen verwenden oft fortschrittliche Werkzeuge, um schwierige Geometrien zu erreichen.
Welche gängigen Werkzeugtypen werden im CNC-Drehen verwendet?
Das CNC-Drehen verwendet spezielle Werkzeuge, um Metall- und Kunststoffteile zu formen. Diese Werkzeuge sind oft kleine Schneidspitzen, die als Einsätze bezeichnet werden.
Hartmetall-Einsätze
Hartmetall-Einsätze sind die gängigsten Schneidwerkzeuge. Sie sind sehr hart und eignen sich gut für viele Materialien. Sie bewältigen die meisten allgemeinen Drehoperationen.
Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl
Diese Werkzeuge werden für weichere Materialien verwendet. Sie sind günstiger und lassen sich leicht schärfen. Sie eignen sich hervorragend für kleine Serien oder komplexe Formen.
Cermet-Einsätze
Diese Einsätze sind Mischungen aus Keramik und Metall. Sie sorgen für eine sehr glatte Oberfläche. Sie arbeiten am besten mit Stahl und Edelstahl.
PKD-Einsätze
PKD-Einsätze verwenden industrielle Diamantspitzen. Sie sind extrem hart. Sie sollten für das Schneiden sehr harter Materialien verwendet werden. Sie eignen sich am besten für NE-Metalle wie Aluminium oder Kupfer.
CBN Wendeschneidplatten
CBN-Einsätze sind das zweithärteste Material nach Diamant. Sie werden zum Schneiden von gehärtetem Stahl und Superlegierungen verwendet. Sie halten sehr hohen Temperaturen und Abrieb stand.
Diese Einsätze bestehen vollständig aus CBN-Material, nicht nur aus der Spitze. Sie halten länger und leisten bei hoher Beanspruchung bessere Arbeit. Sie sind notwendig für extreme Bearbeitungsaufgaben an harten Metallen.
Welche Materialien kann man für CNC-Drehen verwenden?
Die beste Wahl hängt von Ihrer Anwendung ab. Aber viele Materialien lassen sich gut bearbeiten, wenn Sie sie richtig halten und platzieren. Also, Welches Metall lässt sich am einfachsten auf einer Drehmaschine bearbeiten?
Gängige drehbare Materialien
Standardmaterialien für CNC-Drehen umfassen Aluminium 6061, verschiedene Stähle und Messing sowie Nylon. Sie sollten ein Material basierend auf seiner endgültigen Anwendung auswählen, nicht nur danach, wie leicht es zu schneiden ist.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass Sie die Bearbeitbarkeit des Materials überprüfen müssen. Dies beeinflusst die Spänebildung und den Werkzeugverschleiß. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Steifigkeit des Materials, um zu verhindern, dass das Werkstück während eines langen Schnitts verbiegt.
Advantages and Limitations of CNC Turning
Drehen ist effizient für rotierende Teile, hat jedoch spezifische Kosten- und geometrische Grenzen. Wann ist Drehen besser als Fräsen?
Vorteile
CNC-Drehen eignet sich gut für hohe Präzision und ausgezeichnete Wiederholgenauigkeit. Der Prozess erreicht konstant enge Maßtoleranzen, oft bis zu 0,005 mm.
Einschränkungen
Daher ist Drehen am besten für runde Teile geeignet und hat Schwierigkeiten mit Blockgeometrien. Die anfängliche Investition in eine Mehr-Achsen-Maschine, Werkzeugaufstellung und Programmierung ist eine erhebliche Vorabkosten.
Drehen vs. Fräsen
Drehen bevorzugt man für Teile, die eine schnelle Materialabnahme an rotierenden Oberflächen und OD/ID erfordern. Fräsen ist jedoch gut für komplexe prismatische Formen.
CNC Turning Applications
Drehen ist ein äußerst vielseitiger Prozess, der in nahezu jeder Branche zur Lösung spezifischer Dimensionierungsprobleme eingesetzt wird. Wo wird CNC-Drehen am meisten eingesetzt?
Automobil- und Industriewellen
Zunächst müssen Sie den ständigen Bedarf der Automobilindustrie an präzisen Wellen, Achsen und Stiften berücksichtigen. Drehen erzeugt rotierende Komponenten, die hohen Belastungen und hohen Drehzahlen standhalten können. Dies ist entscheidend für einen reibungslosen Betrieb des Motors und des Getriebes.
Medizinische Implantate und Geräte
Schauen Sie sich anschließend medizinische und zahnmedizinische Geräte an. Das Drehen gewährleistet die hohe Genauigkeit und die glatte Oberfläche, die für sterile Teile wie Knochenschrauben, maßgeschneiderte Fittings und kleine Instrumente erforderlich sind. Diese Teile erfordern oft enge Toleranzen bei Materialien wie Edelstahl oder Titan.
Luft- und Raumfahrtbefestigungen und -verbinder
Anschließend spielt das Drehen eine Schlüsselrolle in der Luft- und Raumfahrtindustrie bei der Herstellung von Tausenden hochfesten Befestigungs- und Verbindungselementen. Diese Teile erfordern extreme Gewichtskonsistenz und Materialreinheit. Die Wiederholgenauigkeit des Drehens stellt sicher, dass jedes Teil den strengen Flugzeugsicherheitsstandards entspricht.
Konstruktionsüberlegungen und bewährte Praktiken
Die Designwahl hat einen starken Einfluss auf die Kosten und die Qualität Ihres Endprodukts.
Werkzeugzugänglichkeit und Spannvorrichtungen
Zunächst müssen Sie sicherstellen, dass das Schneidwerkzeug alle Oberflächen erreichen kann, ohne mit dem Spannfutter oder den Maschinenkomponenten zu kollidieren. Die Werkzeuggröße begrenzt den minimalen Durchmesser und die maximale Tiefe interner Merkmale wie Bohrungen.
Stabilität der Merkmale
Vermeiden Sie es, sehr lange, schlanke Teile oder dünne Abschnitte zu entwerfen. Diese Merkmale erhöhen das Risiko, dass das Teil vibriert oder sich verformt, was erfordert, dass der gesamte Bearbeitungsprozess zur Qualitätskontrolle verlangsamt wird.
Parameteroptimierung
Konzentrieren Sie sich dann auf die Optimierung der Spindeldrehzahl, der Vorschubgeschwindigkeit und der Schnitttiefe. Diese Kombination sorgt für die bestmögliche Oberflächenqualität und hilft, Werkzeugverschleiß und Energieverbrauch zu reduzieren.
Praktische Zusammenarbeit
Stellen Sie schließlich sicher, dass alle Werkzeugbahnen und Materialversätze mit Ihrem Bearbeitungspartner vor Produktionsbeginn überprüft werden. Frühes Prototyping spart Kosten und bestätigt die Machbarkeit aller komplexen Designelemente.
Schlussfolgerung
CNC-Drehen ist ein schneller und präziser Prozess zur Herstellung rotierender Komponenten. Sie sollten diese Methode wählen, wenn hohe Präzision und Serienproduktion Ihre Hauptanforderungen sind.
FAQs
Was ist CNC-Drehen?
ACNC-Drehen ist ein Verfahren zur Herstellung von runden Teilen. Die Maschine dreht das Material schnell. Ein feststehendes Schneidwerkzeug bewegt sich entlang des rotierenden Materials, um Material zu entfernen und es zu formen.
Was ist eine CNC-Drehmaschine?
A: Es ist eine Maschine, die computergestützte Steuerung verwendet, um den Drehprozess zu automatisieren. Die Maschine hält das Material und dreht es. Der Computer steuert das Schneidwerkzeug präzise, um das Teil herzustellen.
Wie verwandelt man einen 3D-Drucker in eine CNC?
A: Sie müssen den Kopf des 3D-Druckers austauschen. Ersetzen Sie den Kunststoff-Extruder durch ein kleines Schneidwerkzeug, das einem Rotationswerkzeug sehr ähnlich ist. Danach müssen Sie die Steuerungssoftware ändern, um G-Code zum Schneiden anstelle des Druckens zu verwenden.
Wie verwandelt man ein Bild in eine CNC-Gravur?
AZuerst müssen Sie spezielle CAM-Software verwenden. Diese Software verfolgt das Bild und wandelt es in 3D-Höhendaten um. Danach erstellt die Software die Maschinenanweisungen für die CNC, um das Design zu gravieren.
Wie verwendet man G41 und G42 im CNC-Drehen?
AG41 und G42 sind Codes für die Werkzeugradiuskompensation. G41 verschiebt den Werkzeugpfad nach links von der programmierten Linie. G42 verschiebt den Werkzeugpfad nach rechts.
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