CNC Bearbeitung: Verfahren, Vorteile, Ablauf

Letzter Autor: Jana Könekamp, 25. August 2021, 6.053 Zeichen

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🎓 CNC Bearbeitung ist ein Herstellungsverfahren, das über die computergestütze Bedienung von CNC Maschinen passgenaue und hochpräzise Ergebnisse liefert. Bei der CNC Bearbeitung kommen CNC Maschinen für die Fertigung von Kleinserien sowie Einzelteilen und Prototypen zum Einsatz. Mit CNC Bearbeitungszentren lassen sich große Stückzahlen und Serienanfertigung erstellen.

Synonym(e): CNC Maschine, CNC Bearbeitungszentren, CNC Fertigung

Für die CNC-Bearbeitung werden Maschinen mit numerischer Steuerung eingesetzt. Das Verfahren eignet sich vor allem für kleine Mengen und zur Erstellung von Prototypen, da es sich um eine Subtraktionstechnik handelt, bei der unbrauchbare Reststücke entstehen. Für große Mengen eignen sich daher andere Verfahren wie beispielsweise das Vakuumgießverfahren.

Arbeitsschritte

Die Kurzform ist: ein CAD-Modell wird von einem Ingenieur hochgeladen und die Maschine produziert Bauteile mit extrem hoher Genauigkeit, indem Material von Metall- oder Kunststoffblöcken abgetragen wird.

Vorbereitung am Computer

Für die Herstellung eines Teils mit einer CNC Maschine muss vorerst ein digitaler Entwurf erstellt werden. Dies erfolgt anhand von spezieller Software: CAD (Computer Assisted Design) / CAM (Computer Aided Manufacturing). Die erstellte Datei gibt die Abmessung und die Geometriedaten vor und ermöglicht die automatische Steuerung der Fräsmaschine.

Vorbereitung

In der Vorbereitungsphase der CNC Bearbeitung werden vorgefertigte Halbzeuge, meist Platten oder Stangen, in verschiedene Formen weiterverarbeitet. Je nach Werkstoff, Abmessung oder Stückzahl werden die durchlaufen die Halbzeuge unterschiedliche Schneideverfahren. Zu diesen vorbereitenden Schneideverfahren zählen u.a. Sägen, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden sowie Brennschneiden.

Rüsten einer CNC-Maschine

Beim Rüsten wird die CNC Maschine für die Fertigung des Bauteils eingestellt und vorbereitet. Hierzu zählt das Einspannen der Halbzeuge sowie die Vorbereitung der Fräs- und Drehwerkzeuge.

Programmierung

Bei diesem Schritt wird die CNC Maschine oder das CNC Bearbeitungszentrum programmiert. Die Programmierung erfolgt entweder direkt an der Steuerung der CNC Maschine oder über eine CAM-Software.

Fertigung der CNC-Maschine

Die Fertigung erfolgt nach dem Abschluss der drei vorhergehenden Arbeitsschritte. Die CNC Bearbeitung erfolgt auf CNC Maschinen wie CNC Fräsmaschinen oder- Drehmaschinen. Maschinen die mehrere Bearbeitungsschritte kombinieren werden CNC Bearbeitungszentren genannt.

Verfahren

Es gibt unterschiedliche Methoden die für die CNC-Bearbeitung eingesetzt werden können. Möglich ist das:

• CNC Fräsen
• CNC Drehen
• CNC Bohren
• CNC optische Glasbearbeitung

Wo kann CNC-Bearbeitung eingesetzt werden?

Material für die CNC Bearbeitung

Hauptsächlich werden Metalle und Kunststoff für die CNC Bearbeitung verwendet. Zu den Metallen gehören Kupfer, Aluminium, Messing, Kohlenstoffstahl, oder Edelstahl. Im Bereich Kunststoff kann zwischen Polyethen, PET, PMMA, PVC und vielen weiteren gewählt werden.

Aluminium CNC-Fräse

Bei der Verwendung von Aluminium gibt es einige Punkte zu beachten. Das Hauptproblem bei der Aluminiumverarbeitung ist die Schmierung die bei der Erwärmung entsteht und die Nuten verstopft. Zur Vermeidung müssen Fräsen mit scharfen, stark hinterschliffenen Schneiden und großen Nuten eingesetzt werden. So kann Wärme reduziert und die Späne leicht abtransportiert werden.

CNC Metallverarbeitung

Bei der Bearbeitung von Metall ist wichtig, dass:

• die CNC Fräse in allen Achsen fest eingesetzt ist
• geringe Verfahrgeschwindigkeiten und Vorschübe
• Abstimmung von Fräse auf das Metall und die Bearbeitungsmethode
• Verwendung einer Kühlung bei der Feinbearbeitung von Hartmetall, Guss und Stahl

Vorteile der CNC Bearbeitung

• Wirtschaftlichen Bearbeitung von komplexen Werkstücken.
• Einhaltung extrem genauer Maße.
• Verringerung der Ausschussquote.
• Modifizierung und Speicherung von Programmen.

Nachteile der CNC Bearbeitung

• Um Störungen zu beheben werden meist Spezialisten gebraucht.
• Hohe Anschaffungskosten.
• Durch die komplexe Konstruktion der Maschine entsteht ein höherer Wartungsaufwand.
• Bedienung setzt geschultes Personal voraus.

Produktionskosten

Was kostet eine CNC Fräsmaschine in der Stunde? Der Maschinenstundensatz kann von Unternehmen zu Unternehmen variieren. Meist bewegen sich die Kosten zwischen 90 und über 200 Euro pro Stunde.

Anwendung

Individuell gefertigte CNC-Teile kommen in vielen Industrieanwendungen und Branchen zum Einsatz, dazu gehören: Raumfahrt, Automotive, Hardware-Startups, Industrie-Automatisierung, Maschinenbau, Fertigungsprozess, Medizintechnik undRoboter.

Der Markt

• Protolabs: Lieferant für CNC-Teile aus Kunststoff oder Metall mit einem großen Maschinenpark
• Preiskalkulation der Fertigungskosten von Drehteilen und Frästeilen von Spanflug

Weitere Unternehmen sind Franz Thoma und Facturee (cwmk GmbH).

Online CNC Bearbeitung

Mittlerweile gibt es viele Online-Anbieter bzw. Onlineshops die Aufträge annehmen. Online-Fertiger für Drehteile und Frästeile bieten digitalisierte CNC-Auftragsfertigung mit guten Konditionen, einem einfachen Bestellvorgang, einer schnellen Produktion und kurzen Lieferzeiten. Vom Upload eines 3D-Modells bis zur Bestellauslösung ist es nur ein kurzer Weg. Zertifizierte Qualität bieten Anbieter mit der Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001: 2015 und nach DIN EN 1090 EXC1- EXC3 (Schweißfachbetrieb). Wichtige Eigenschaften der Lieferanten sind außerdem Zuverlässigkeit und Flexibilität bei unvorhergesehenen Änderungen.