Wenn Sie beim Erkunden des CNC-Bearbeitungsprozesses auf die Begriffe „Drehen“ und „Fräsen“ gestoßen sind, fragen Sie sich möglicherweise, welche Besonderheiten sie haben und wie sie sich voneinander unterscheiden. Um Licht in diese Herstellungsprozesse zu bringen, geben wir Ihnen wichtige Einblicke in ihre Funktionsweise und die idealen Anwendungen für jeden. Lesen Sie weiter, um ein klares Verständnis über Drehen und Fräsen, ihre jeweiligen Fähigkeiten und den für Ihr Projekt am besten geeigneten Prozess zu erlangen.
Was ist CNC-Drehen?
Trotz des Missverständnisses, dass das CNC-Drehen eine neue Innovation sei, wurzelt es tatsächlich in einer der ältesten und einfachsten Methoden der Teilefertigung – dem Einsatz von Drehmaschinen. Diese Maschinen gibt es in horizontaler oder vertikaler Konfiguration, je nach Gewicht des Werkstücks, Toleranz und den verwendeten Rohmaterialien, die typischerweise rund sind, aber auch quadratisch oder sechseckig sein können.
Die Hauptfunktion einer vollständigen CNC-Maschine oder eines Drehzentrums besteht darin, das Werkstück zu drehen oder zu „drehen“, während seine Werkzeuge hineinfahren, um überschüssiges Material zu entfernen und es nach Bedarf zu formen. Der erste Schritt besteht darin, das Material mit einem sogenannten „Chuck“ zu sichern, der sich dann je nach Maschinenvorgabe mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten dreht.
In der Vergangenheit wurden Drehmaschinen manuell bedient, wobei eine Reihe von Drehrädern verwendet wurden, um das Spannfutter und das Werkstück zum Schneiden hin und her zu bewegen. Doch mit modernen Fortschritten CNC-Drehmaschinen verwenden jetzt numerische Computersteuerung, wodurch eine ständige manuelle Überwachung nicht mehr erforderlich ist.
Das CNC-Drehen eignet sich besonders gut für die Herstellung zylindrischer Teile, wie z. B. kundenspezifische Hohlrohre und Wellen. Obwohl es möglich ist, diese Bauteile mittels 5-Achs-Bearbeitung herzustellen, erweist sich die Entscheidung für das Drehverfahren als wesentlich kostengünstiger und effizienter.
Was ist CNC-Fräsen?
Im Gegensatz zum CNC-Drehen, bei dem typischerweise ein Einpunkt-Schneidwerkzeug zum Einsatz kommt, werden beim CNC-Fräsen mehrere Achsen verwendet. Das konventionellste davon ist das 3-Achsen-System, das es dem Schneidwerkzeug ermöglicht, sich in drei Richtungen zu bewegen, die als X, Y und Z bezeichnet werden.
Obwohl dieser 3-Achsen-Aufbau einige Einschränkungen hinsichtlich der Geometrie des gefertigten Teils mit sich bringt, reicht er dennoch für die meisten Fräsprozesse aus. Darüber hinaus gibt es eine vielfältige Auswahl an Fräswerkzeugen, die jeweils unterschiedliche Schneidmethoden wie Schaftfräsen, Hohlfräsen und Planfräsen bieten.
Für noch mehr Flexibilität können viele CNC-Fräsprozesse auf vier oder mehr Achsen durchgeführt werden, was die Drehung sowohl des Werkzeugs als auch des Arbeitstisches einschließt. Besonders verbreitet sind Fünf-Achsen-Maschinen, die in der Lage sind, eine Vielzahl komplexer Formen und Komponenten herzustellen, die in den Bereich der CNC-Bearbeitung fallen.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Einsatz einer fünfachsigen Maschine im Vergleich zu einem dreiachsigen Gegenstück teurer ist. Ihr Feinmechaniklieferant kann Sie durch den Entscheidungsprozess begleiten und sicherstellen, dass die ausgewählte Maschine Ihren Projektanforderungen entspricht und so unnötige Kosten vermieden werden.
Dank seiner bemerkenswerten Fähigkeiten eignet sich das CNC-Fräsen hervorragend für die Herstellung komplexer Komponenten wie kundenspezifischer Werkzeuge, komplexer Mechanismen, Gehäuse und Motorteile.
Unterschiede zwischen CNC-Drehen und Fräsen
CNC-Drehen:
Schneidewerkzeuge
Verwendet hauptsächlich einschneidige Schneidwerkzeuge wie Wendeschneidplatten oder Bohrer.
Bewegungsrichtungen
Das Werkstück dreht sich auf einer Spindel, während sich das Schneidwerkzeug linear entlang der Achse parallel zur Rotationsachse des Werkstücks (Z-Achse) bewegt. Einige Drehmaschinen ermöglichen möglicherweise auch eine Bewegung entlang der X-Achse für zusätzliche Bearbeitungen.
Geometrische Einschränkungen
Das CNC-Drehen eignet sich gut zur Herstellung zylindrischer und symmetrischer Teile. Es zeichnet sich durch die Herstellung von Bauteilen mit kreisförmigem Querschnitt aus, beispielsweise Wellen, Stiften und Zylindern. Für komplexe Formen mit mehreren Merkmalen und unregelmäßigen Geometrien ist das Drehen nicht ideal.
Teilekomplexität
CNC-Drehen eignet sich besser für relativ einfache Teile mit unkomplizierten Geometrien. Es ist effizient für die Herstellung von Teilen, die Rotationssymmetrie und minimale Konturierung erfordern.
Niedrigere Einrichtungskosten
Beim CNC-Drehen sind im Allgemeinen einfachere Einstellungen erforderlich und im Vergleich zum Fräsen sind weniger Werkzeugwechsel erforderlich, was zu geringeren Ersteinrichtungskosten führt.
Schnellere Produktion
Drehvorgänge können bei bestimmten Arten von Teilen, insbesondere solchen mit Rotationssymmetrie, schneller sein, da die kontinuierliche Rotation des Werkstücks einen effizienten Materialabtrag ermöglicht.
Materialeinsparungen
Beim Drehen entsteht in der Regel weniger Materialabfall, was insbesondere bei zylindrischen Teilen zu potenziellen Materialeinsparungen führt.
CNC-Fräsen:
Schneidewerkzeuge
Verwendet verschiedene Schneidwerkzeuge, darunter Schaftfräser, Planfräser und Spezialfräser, die jeweils für bestimmte Bearbeitungsaufgaben geeignet sind.
Bewegungsrichtungen
CNC-Fräsmaschinen können sich entlang dreier Hauptachsen bewegen – X, Y und Z. Die X-Achse repräsentiert die horizontale Bewegung von links nach rechts, die Y-Achse repräsentiert die Bewegung von vorne nach hinten und die Z-Achse repräsentiert die vertikale Bewegung nach oben und unten runter. Darüber hinaus können CNC-Fräsmaschinen über eine 4. und 5. Achse verfügen, die eine Drehbewegung des Schneidwerkzeugs bzw. des Werkstücks ermöglichen und so eine größere Vielseitigkeit bieten.
Geometrische Einschränkungen
CNC-Fräsen bietet im Vergleich zum Drehen eine größere geometrische Flexibilität. Es kann eine Vielzahl komplexer Formen erstellen, darunter Taschen, Schlitze, Konturen und komplexe 3D-Elemente. Das Fräsen ermöglicht die Herstellung von Teilen mit unterschiedlichen Geometrien und eignet sich daher für komplexere und kundenspezifischere Komponenten.
Teilekomplexität
CNC-Fräsen ist in der Lage, hochkomplexe Teilekonstruktionen zu bearbeiten. Es eignet sich gut für den Herstellungsprozess komplizierter Komponenten mit unregelmäßigen Formen, Hinterschneidungen und Merkmalen, die mehrachsige Bewegungen erfordern. Das Fräsen zeichnet sich durch die Herstellung kundenspezifischer Teile aus, die präzise und vielfältige Bearbeitungsvorgänge erfordern.
Höhere Einrichtungskosten
CNC-Fräsen erfordert oft komplexere Einstellungen, mehrere Werkzeugwechsel und eine präzise Ausrichtung für Mehrachsenoperationen, was im Vergleich zum Drehen zu höheren Ersteinrichtungskosten führt.
Längere Produktionszeit
Fräsvorgänge können länger dauern, da mehrere Werkzeugwechsel, eine Neupositionierung des Werkstücks und komplizierte Schnittpfade erforderlich sind, insbesondere bei Teilen mit komplexen Geometrien.
Materialabfall
Bei Fräsprozessen kann mehr Abfallmaterial entstehen, insbesondere wenn überschüssiges Material aus komplizierten Formen entfernt wird, was möglicherweise zu höheren Materialkosten führt.
Geeignete Anwendungen für das CNC-Drehen
Zylindrische Teile
Das CNC-Drehen ist aufgrund seiner Fähigkeit, Rotationssymmetrie mit hoher Präzision zu erzeugen, ideal für die Herstellung zylindrischer Bauteile wie Wellen, Stangen und Rohre.
Einfache symmetrische Teile
Das Drehen eignet sich gut für die Herstellung von Teilen mit einfachen symmetrischen Formen, wie z. B. Scheiben, Unterlegscheiben und Buchsen.
Großserienfertigung
Bei Projekten mit großen Stückzahlen identischer oder ähnlicher Teile ist das CNC-Drehen aufgrund seiner effizienten Einrichtung und schnellen Produktion eine kostengünstige Wahl.
Kleine bis mittelgroße Teile
Für die Herstellung kleinerer bis mittelgroßer Bauteile ist das Drehen von Vorteil, da in diesem Größenbereich eine hohe Genauigkeit und Oberflächengüte erzielt werden kann.
Niedrige bis mittlere Komplexität
Während das CNC-Drehen nicht für hochkomplexe Teile geeignet ist, ist es effektiv für Komponenten mit mittlerer Komplexität, die durch Rotationsoperationen erreicht werden können.
Geeignete Anwendungen für das CNC-Fräsen
Komplexe Geometrien
CNC-Fräsen ist die bevorzugte Methode zur Erstellung komplizierter und komplexer Formen wie Konturen, Taschen, Hinterschnitte und Freiformflächen.
Custom Parts
Das Fräsen ermöglicht die Herstellung hochindividueller Teile, die auf spezifische Designanforderungen zugeschnitten sind, und eignet sich daher für die Einzel- oder Kleinserienfertigung.
Mehrachsige Bearbeitung
Projekte, die gleichzeitiges Schneiden entlang mehrerer Achsen erfordern, einschließlich Drehungen um die 4. und 5. Achse, profitieren von der Vielseitigkeit des CNC-Fräsens.
Prototypenentwicklung
Fräsen eignet sich gut für Rapid Prototyping und iterative Designprozesse und ermöglicht die Erstellung funktionaler Prototypen für Tests und Validierungen.
Größere Teile
Das CNC-Fräsen kann größere Werkstücke bearbeiten und eignet sich daher für die Herstellung von Bauteilen, die die Kapazität von CNC-Drehmaschinen übersteigen.
Materialien mit komplexen Eigenschaften
Fräsen ist effektiv für die Bearbeitung von Materialien, die aufgrund ihrer Härte, Sprödigkeit oder Verbundbeschaffenheit spezielle Schneidtechniken erfordern.
Schlussfolgerung
Die Entscheidung zwischen CNC-Bearbeitungsdiensten sollte auf den spezifischen Anforderungen des Projekts basieren, einschließlich Teilekomplexität, Losgröße, Budgetbeschränkungen und gewünschten Funktionen. Durch das Verständnis der Stärken jedes Prozesses können Hersteller fundierte Entscheidungen treffen, um die Effizienz, Präzision und Kosteneffizienz ihrer CNC-Bearbeitungsbemühungen zu optimieren. Kompetente Bearbeitung ist in der Lage, Sie bei der Auswahl des richtigen Prozesses für jedes Projekt zu unterstützen und die erfolgreiche Realisierung hochwertiger Komponenten sicherzustellen, die den Anforderungen verschiedener Branchen und Anwendungen gerecht werden!
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