I. Was ist CNC-Drehfräsen?
CNC-Bearbeitung, kurz für Computer-Numerische Steuerungl-Zerspanung ist ein Herstellungsprozess, der computergestützte Steuerungen nutzt, um Schneidwerkzeuge und Geräte für die Präzisionsbearbeitung zu manipulieren. Im Bereich der CNC-Bearbeitung gibt es eine spezielle Technik namens „Drehfräsen“, die zwei grundlegende Bearbeitungsvorgänge kombiniert: Drehen und Fräsen.
A. Unterscheidung zwischen Drehen und Fräsen
Drehen: Drehen (auch Drehen genannt) ist ein Bearbeitungsprozess, bei dem ein Werkstück rotiert, während ein Schneidwerkzeug stationär bleibt. Das Werkzeug schneidet Material von der Werkstückoberfläche ab, um zylindrische Formen wie Wellen, Stifte und verschiedene Rotationskomponenten zu erzeugen.
Mahlen: Beim Fräsen hingegen werden rotierende Schneidwerkzeuge eingesetzt, um Material von einem stationären Werkstück abzutragen. Es wird verwendet, um eine Vielzahl von Formen zu erzeugen, darunter Schlitze, Taschen und komplexe 3D-Geometrien.
B. Dreh-Fräs-Verbundbearbeitung
Dreh-Fräs-Verbundbearbeitung ist eine spezielle CNC-Bearbeitungstechnik (Computer Numerical Control), die zwei wesentliche Prozesse, Drehen und Fräsen, in einem einzigen Bearbeitungsvorgang kombiniert. Bei diesem Verfahren wird ein Werkstück gleichzeitig gedreht und gefräst, was mehrere Vorteile mit sich bringt:
Effizienz: Anstelle separater Aufspannungen für Drehen und Fräsen werden beim Drehfräsen beide Prozesse in einem Durchgang ausgeführt. Dies reduziert die Produktionszeit und den Arbeitsaufwand und macht den Herstellungsprozess effizienter.
Präzision: Beim Drehfräsen wird ein hohes Maß an Präzision und Genauigkeit erreicht, was es ideal für die Herstellung komplizierter Teile mit engen Toleranzen macht. Der gleichzeitige Dreh- und Fräsvorgang sorgt dafür, dass das Werkstück genau nach Bedarf geformt wird.
Oberflächenfinish: Mit dieser Technik können hervorragende Oberflächengüten am Werkstück erzielt werden, wodurch häufig zusätzliche Nachbearbeitungsvorgänge überflüssig werden und Zeit und Ressourcen gespart werden.
Kosteneinsparungen: Durch die Kombination von Arbeitsgängen und die Reduzierung der Rüstzeiten kann das Drehfräsen zu Kosteneinsparungen für Hersteller führen und es für bestimmte Anwendungen zu einer kostengünstigen Wahl machen.
C. Ein Beispiel
Um den letzten Teil, wie im Bild gezeigt, zu erreichen, erfordert ein traditioneller Ansatz zwei separate Schritte. Zuerst müssen wir einen zylindrischen Rohling erstellen, ähnlich dem links abgebildeten. Als nächstes verwenden wir eine CNC-Fräsmaschine, um das Loch und die Nut sorgfältig zu fräsen, sodass das fertige Teil dem Bild rechts ähnelt. Dieser Prozess erfordert eine präzise Einrichtung der Fräsmaschine und eine genaue Positionierung des Rohlings, um sicherzustellen, dass Loch und Nut zentriert bleiben.
Beim Einsatz einer Dreh-Fräs-Kombinationsmaschine lassen sich jedoch sowohl Dreh- als auch Fräsvorgänge nahtlos in einem kombinieren. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer zusätzlichen Fräseinrichtung und die Notwendigkeit einer Neupositionierung der Teile. Es besteht keine Gefahr einer Fehlausrichtung, die dazu führen könnte, dass die Nut oder das Loch von der Mitte abweicht. Dieser Ansatz spart nicht nur Zeit und Geld, sondern verringert auch die Fehlerwahrscheinlichkeit und verbessert die Gesamtgenauigkeit der Geometrie.
Die Grenzen der Dreh-Fräsbearbeitung
Dreh-Fräs-Kombinationsmaschinen sind im Wesentlichen Drehmaschinen mit zusätzlichen Fräsfunktionen, die hauptsächlich auf der CNC-Drehmaschinentechnologie basieren. Bei diesen Maschinen wird der größte Teil der Kraft auf die Drehmaschinenspindel geleitet, sodass nur ein Bruchteil für die Drehung des Fräswerkzeugs übrig bleibt. Dadurch können sie mit kleineren Fräswerkzeugen umgehen.
Diese Maschinen weisen jedoch bestimmte Einschränkungen auf. Aufgrund ihrer kompakten Größe mangelt es dem Fräskopf von Dreh-Fräs-Kombinationsmaschinen an Steifigkeit. Sie wurden ursprünglich für die Bearbeitung von Teilen entwickelt, die während des Drehvorgangs ein wenig Fräsen erfordern.
Wenn es um Teile geht, die umfangreiche Fräsarbeiten oder den Einsatz größerer Fräswerkzeuge erfordern, sind diese Maschinen möglicherweise nicht die beste Wahl. Sie können aufgrund des Bedarfs an kleineren Werkzeugen und einer geringeren Steifigkeit zu längeren Bearbeitungszeiten führen. Dies kann sogar zu Werkzeugvibrationen führen. In solchen Fällen ist es oft effizienter, das Teil auf einer Standard-CNC-Drehmaschine vorzufräsen und dann auf einer separaten CNC-Fräsmaschine fertig zu fräsen.
Eine weitere Einschränkung von CNC-Drehfräsmaschinen ist die Anzahl der gleichzeitig einsetzbaren Fräswerkzeuge. Während CNC-Fräsmaschinen häufig über einen Werkzeugvorrat mit einer Kapazität von 18 bis 64 verschiedenen Werkzeugen verfügen, ist der Platzbedarf bei CNC-Dreh-Fräs-Compounds begrenzter und bietet in der Regel nur Platz für 4 bis 12 Fräswerkzeuge. Folglich ist ihre Fähigkeit, Fräsvorgänge in einem Arbeitsgang durchzuführen, eingeschränkt.
Kurz gesagt: Dreh-Fräs-Kombinationsmaschinen eignen sich am besten für zylindrische Teile mit geringen Fräsanforderungen. Es gibt Varianten mit hoher Leistung, diese sind jedoch teuer, sodass die Kombination aus einer CNC-Drehmaschine und einem eigenständigen CNC-Fräszentrum für viele Branchen eine kostengünstigere Lösung darstellt.
Achsen einer CNC-Dreh-Fräsmaschine
Normale CNC-Drehmaschinen haben zwei Hauptbewegungsrichtungen des Werkzeugs: entlang der Spindelachse (z-Richtung) und senkrecht dazu (y-Richtung). Selbst einfache CNC-Dreh-Fräs-Verbindungen können ihre Werkzeuge nur auf diese beiden Arten bewegen, sodass sie entlang der Mittellinie des Teils fräsen und bohren können.
In fortgeschritteneren Versionen bieten diese Maschinen eine weitere Bewegungsoption, indem sie den Werkzeugen ermöglichen, sich auch entlang der x-Achse zu bewegen. Das bedeutet, dass sie die meisten Fräsaufgaben bewältigen können, die ein typisches 4-Achsen-CNC-Fräszentrum bewältigen kann.
Die fortschrittlichsten CNC-Dreh-Fräs-Compounds gehen noch einen Schritt weiter und ermöglichen die Drehung ihrer Werkzeuge in jedem Winkel relativ zur Z-Achse. Diese Maschinen können einige der komplexen CNC-Fräsaufgaben bewältigen, die normalerweise 5-Achsen-CNC-Bearbeitungszentren vorbehalten sind.
Vor- und Nachteile der CNC-Drehfräsbearbeitung
Die CNC-Drehfräsbearbeitung bringt ihre eigenen Vor- und Nachteile mit sich, die wir in klaren und einfachen Worten erläutern:
Vorteile:
Produktionseffizienz: Die Kombination von CNC-Dreh- und Fräsprozessen rationalisiert die Produktion und reduziert die Rüstzeit, die Fertigungszykluszeit und in vielen Fällen die gesamte CNC-Bearbeitungszeit.
Verarbeitungsgenauigkeit: Simultanes CNC-Drehen und Fräsen liefern hohe Präzision und Genauigkeit und eignen sich daher für Teile mit engen Toleranzen und komplizierten Merkmalen.
Kosteneinsparungen: Durch die Minimierung der Notwendigkeit separater Einstellungen und die Reduzierung des Arbeitsaufwands kann das CNC-Drehfräsen im Laufe der Zeit zu erheblichen Kosteneinsparungen führen.
Nachteile:
A. Erhöhte Komplexität: Die Integration zweier CNC-Bearbeitungsprozesse in einen kann zu Komplexität führen, sowohl in Bezug auf die Programmierung als auch auf die Bedienung der CNC-Maschine.
B. Anforderungen an spezielle Fähigkeiten: Das Bedienen und Programmieren von CNC-Dreh-Fräsmaschinen erfordert möglicherweise spezielle Fähigkeiten, was möglicherweise den Pool der verfügbaren Bediener einschränkt.
C. Kosten für Ausrüstung und Werkzeuge: CNC-Dreh-Fräsmaschinen können eine erhebliche Investition sein, und auch die Kosten für Werkzeug- und Gerätewartung können relativ hoch sein.
Schlussfolgerung
Die CNC-Dreh-Fräsbearbeitung ist eine vielseitige und leistungsstarke Lösung zur Herstellung einer breiten Palette von Teilen. Es bietet Effizienz, Präzision und Kosteneinsparungen und ist damit ein wertvolles Werkzeug für viele Branchen. Es ist jedoch wichtig, die Grenzen zu erkennen, wie z. B. erhöhte Komplexität, Anforderungen an spezielle Fähigkeiten und Ausrüstungskosten.
Bei Capable Machining verstehen wir die Feinheiten der CNC-Bearbeitung, einschließlich der Vorteile und Herausforderungen des Drehfräsens. Unser Team aus qualifizierten Fachleuten verfügt über das erforderliche Fachwissen und die Erfahrung, um qualitativ hochwertige Bearbeitungslösungen zu liefern, die auf Ihre spezifischen Anforderungen zugeschnitten sind. Ob Sie Präzisionsteile mit engen Toleranzen oder komplexe Komponenten benötigen, wir verfügen über das Wissen und die Fähigkeiten, um Ihre Anforderungen zu erfüllen. Um mehr über unsere Dienstleistungen zu erfahren und wie wir Sie bei Ihren Bearbeitungsprojekten unterstützen können, besuchen Sie fähigmachining.com. Wir sind hier, um Ihnen dabei zu helfen, Ihre Fertigungsziele effizient und kostengünstig zu erreichen.