Verschiedene Arten von CNC-Maschinen: Detaillierter Leitfaden

CNC-Maschinen sind programmierbare Maschinen, die ein wichtiger Bestandteil der modernen Bearbeitung sind. Sie helfen verschiedenen Branchen, präzise und komplexe Teile zu fertigen.

In diesem Artikel erfahren Sie, was CNC-Maschinen sind, welche grundlegenden Komponenten sie haben, welche verschiedenen Arten von CNC-Maschinen es gibt und wie Sie die am besten geeignete Maschine auswählen. Lesen Sie weiter.

Was ist eine CNC-Maschine?

Eine CNC-Maschine (Computer Numerical Control) ist eine Maschine, die einen Computer nutzt, um Werkzeuge zum Schneiden, Formen und Umformen von Materialien zu steuern. CNC-Maschinen bearbeiten verschiedene Materialien, darunter Metalle, Kunststoffe, Holz und Verbundwerkstoffe.

Statt die Maschine manuell zu bedienen, geben Sie ein Design in ein Computerprogramm ein. Die Maschine folgt dann den Anweisungen mit hoher Präzision und Genauigkeit, um komplexe, präzise Teile in kleinen und großen Serien zu fertigen.

Grundlegende Bestandteile eines CNC-Maschinensystems

Eine CNC-Maschine verfügt über mehrere Schlüsselkomponenten, die ihre Funktion ermöglichen. Hier eine einfache Übersicht:

• Laufwerke, spezielle Datengeräte, Tastaturen und Computer zur Eingabe und zum Abruf von Informationen.
• Ethernet, HSSB (Hochgeschwindigkeits-Datenport), LAN, RS 232C und weitere Netzwerkverbindungen.
• Werkzeugmagazin-Antriebswelle, Arbeitstisch, Be- und Entladeroboter.
• Vorschub-Servoantrieb und -motor für präzise Bewegungen.
• Spindelmotor und -antrieb zum Drehen des Schneidwerkzeugs oder Werkstücks.
• CNC-Steuereinheit zur Interpretation und Ausführung von Befehlen.
• PMC-Controller für automatisierte Aufgaben und Maschinenlogik.
• Rückmelde- und Positionsmesssystem für Genauigkeit.
• Schaltschrank-Steuereinheit zur Verwaltung elektrischer Signale und der Stromversorgung.

12 Hauptarten von CNC-Maschinen

Es gibt viele verschiedene Arten von CNC-Maschinen, und jede ist für unterschiedliche Aufgaben ausgelegt. Hier sind die gängigen Arten und was sie leisten:

1. CNC-Fräsmaschine

CNC-Fräsmaschinen verwenden Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeuge, um Material von Werkstücken abzutragen, und bearbeiten üblicherweise flache und blockförmige Teile, um sie präzise zu formen. Es kommen viele Werkzeugarten zum Einsatz, etwa Schaftfräser, Bohrer und Gewindebohrer.

Die Größe des bearbeitbaren Objekts hängt von der Maschinenumhausung und dem Verfahrweg der Schneidwerkzeuge ab. Die Mehrachsenbearbeitung bietet einzigartige Vorteile bei der Herstellung mehrdimensionaler, asymmetrischer und komplex geformter Werkstücke. Das CNC-Fräsen eignet sich für die Bearbeitung von Aluminium, Stahl, Verbundwerkstoffen und anderen Materialien.

2. CNC-Drehmaschine

Eine CNC-Drehmaschine arbeitet, indem sie das Material dreht, während Schneidwerkzeuge es formen. Sie eignet sich hervorragend für die Herstellung symmetrischer Teile.

Aufgrund ihrer Funktionsweise werden CNC-Drehmaschinen hauptsächlich zum Schneiden von inneren und äußeren zylindrischen Flächen von Wellen- oder Scheibenteilen, von inneren und äußeren Kegelflächen beliebiger Kegelwinkel, von komplexen rotierenden inneren und äußeren gekrümmten Flächen sowie von zylindrischen und kegeligen Gewinden eingesetzt; sie können außerdem Nuten, Bohren, Rändeln, Reiben und Ausbohren ausführen.

3. CNC-Bohrmaschine

Eine Bohrmaschine ist eine Maschine, die mit einem Bohrer Löcher in ein Werkstück einbringt. Sie verwendet ein spezielles Werkzeug namens Bohrer, um Durchgangs- oder Sacklöcher zu bohren. Mit zusätzlichen Spezialwerkzeugen kann sie auch Senken, Reiben oder Gewindeschneiden ausführen, was sie besonders für die Befestigung von Schrauben, Dekorations- oder Montagezwecke geeignet macht.

Je nach Werkstückstruktur und Produktionsserie lassen sich Bohrmaschinen in Tischbohrmaschinen, Säulenbohrmaschinen, Radialbohrmaschinen usw. unterteilen. Sie haben jedoch eine Einschränkung: Ohne spezielle Bohrer sind sehr tiefe oder große Löcher schwierig zu fertigen.

4. CNC-Schleifmaschine

Eine CNC-Schleifmaschine glättet, poliert oder bearbeitet ein Werkstück mit einer Schleifscheibe aus Materialien wie Keramik oder Diamant.

Diamant-Schleifscheiben liefern die beste Oberfläche. Das Schleifen ist jedoch ein langsamer Prozess, weshalb diese Maschine überwiegend für die Endbearbeitung statt zum Abtragen großer Materialmengen eingesetzt wird.

5. CNC-Laserschneidmaschine

Eine CNC-Laserschneidmaschine ist eine berührungsfreie thermische Bearbeitungsanlage, die keinen direkten Kontakt mit dem Werkstück erfordert. Sie schneidet Materialien mit einem Hochleistungslaserstrahl, unabhängig von deren Leitfähigkeit.

Sie eignet sich für das Hochgeschwindigkeitsschneiden von Metallen wie Aluminium, Edelstahl und legiertem Stahl. Zudem beträgt ihre maximale Schnittdicke 2,75 Zoll.

6. CNC-Plasmaschneidmaschine

Ein CNC-Plasmaschneider nutzt einen Lichtbogen, um einen Hochtemperatur-Plasmastrahl zu erzeugen, der durch Metall schneidet.

Da das Material beim Schneiden jedoch aufgeschmolzen wird, können wärmebeeinflusste Zonen entstehen, die die Oberflächenbeschaffenheit verändern. Außerdem funktioniert das Verfahren nur bei leitfähigen Materialien wie Metall.

7. CNC-Wasserstrahlschneidmaschine

Diese Maschine schneidet Materialien mit einem Hochdruck-Wasserstrahl. Sie ist sehr vielseitig und kann nahezu alles durchtrennen, darunter Gummi, Glas, Stein und Metall.

Sie ist langsamer als andere Schneidmaschinen, insbesondere bei Kurvenschnitten oder detaillierten Formen.

8. EDM (Elektroerosionsmaschine)

Beim EDM wird Material durch elektrische Funken abgetragen. Das Verfahren ähnelt einem Plasmaschneider, arbeitet jedoch ohne Berührung des Materials und eignet sich daher hervorragend zum Schneiden harter Metalle.

Außerdem funktioniert es nur bei leitfähigen Materialien, sodass es nicht für Holz, Kunststoffe oder Keramik verwendet werden kann.

9. CNC-Oberfräsmaschine

Eine CNC-Oberfräsmaschine schneidet Formen und Muster in flache Materialien. Aufgrund ihrer zahlreichen beweglichen Teile kann sie recht laut sein.

10. Mehrspindel-CNC-Maschine

Anders als herkömmliche CNC-Maschinen, die sich in zwei oder drei Richtungen bewegen, kann sich eine mehrachsige CNC-Maschine in vier oder mehr Richtungen bewegen.

Dieses Maß an Kontrolle ist auch in der modernen Steinbearbeitung entscheidend, wo 5-Achs-CNC-Brückensägen komplexe 3D-Profile an dichten Materialien wie Granit ermöglichen.

Sie kann hochpräzise und komplexe Teile fertigen, doch diese Maschinen sind schwierig zu bedienen und erfordern professionelle Fachkenntnisse.

11. 3D-Drucker

Ein 3D-Drucker baut Objekte Schicht für Schicht anhand einer digitalen Datei auf. Anders als CNC-Maschinen, die Material abtragen, ist der 3D-Druck ein additives Verfahren, das heißt, es wird Material hinzugefügt, um eine Form zu erzeugen.

Der 3D-Druck ist teuer und langsam, daher ist er für die Großserienfertigung weniger praktisch.

12. Automatischer CNC-Werkzeugwechsler (ATC)

Diese Maschine wechselt die Schneidwerkzeuge während der Bearbeitung automatisch. Das beschleunigt die Produktion und reduziert Stillstandzeiten.

Der Werkzeugwechsel erfolgt aus zwei Hauptgründen: zum Austausch verschlissener Werkzeuge oder zum Ersetzen eines falschen Werkzeugs durch das richtige.

Arten von CNC-Maschinen nach Anzahl der Achsen

CNC-Maschinen werden auch nach der Anzahl der Achsen kategorisiert, in denen sie sich bewegen können. Je mehr Achsen eine Maschine hat, desto komplexere Formen kann sie erzeugen. Im Folgenden erläutern wir diese.

2-Achs-CNC-Maschine

• Die einfachste CNC-Maschine.
• Bewegt sich in zwei Richtungen: auf und ab (X-Achse) und seitlich (Y-Achse).
• Geeignet für einfache geradlinige Schnitte, Bohrungen und die Bearbeitung jeweils einer Oberfläche.

3-Achs-CNC-Maschine

• Der am häufigsten verwendete Typ.
• Bewegt sich in drei Richtungen: X, Y und Z (Tiefe).
• Kann alle sechs Seiten eines Blocks bearbeiten, erfordert jedoch ein Umspannen.

4-Achs-CNC-Maschine

• Funktioniert wie eine 3-Achs-Maschine, verfügt jedoch zusätzlich über eine Rotationsachse (A-Achse).
• Ermöglicht die Rotation des Schneidwerkzeugs oder des Werkstücks.
• Nützlich für Kurvenschnitte und runde Objekte

5-Achs-CNC-Maschine

• Fügt eine weitere Schwenkbewegung (C-Achse) hinzu, mit der das Werkzeug geneigt werden kann.
• Kann fünf Seiten eines Werkstücks auf einmal bearbeiten, ohne Umspannen

6-Achs-CNC-Maschine

• Fügt dem Schneidwerkzeug oder dem Werkstück eine dritte Rotationsachse (B-Achse) hinzu.
• Kann sehr glatte Oberflächen und komplexe Formen erzeugen

7-Achs-CNC-Maschine

• Verfügt über 3 Bewegungsachsen (X, Y, Z), 3 Rotationsachsen (A, B, C) und eine zusätzliche Rotation für den Werkzeugarm (E-Achse).

9-Achs-CNC-Maschine

• Kombiniert eine 5-Achs-Fräsmaschine und eine 4-Achs-Drehmaschine.
• Kann in einer Aufspannung sowohl die Außen- als auch die Innenseite eines Teils bearbeiten

12-Achs-CNC-Maschine

• Der fortschrittlichste Typ mit zwei Schneidköpfen, die sich in alle 6 Richtungen bewegen (X, Y, Z, A, B und C).
• Erhöht die Genauigkeit und verdoppelt die Produktionsgeschwindigkeit.
• Wird für hochpräzise und großtechnische Fertigung eingesetzt.

Arten von CNC-Maschinen nach Bewegungsbahn

CNC-Maschinen lassen sich auch nach ihrer Bewegungsart kategorisieren, wie die folgenden:

Punktsteuerung

Bei diesem System bewegt sich die Maschine von einem Punkt zum anderen, ohne dazwischen eine Bearbeitung durchzuführen.

Es ist die kosteneffizienteste Wahl, wenn Sie keine kontinuierliche Bewegung benötigen. Dieses System wird für Aufgaben wie Bohren, Gewindeschneiden, Punktschweißen und Positionieren eingesetzt.

Linearsteuerung

Dieses System bewegt sich nicht nur von einem Punkt zum anderen, sondern steuert auch die Geschwindigkeit und den Weg der Bewegung. Es gewährleistet eine geradlinige Bewegung entlang einer parallelen Achse. Es ist nützlich für einfache Fräs- und Schleifaufgaben.

Bahnsteuerung

Hier bewegt sich die Maschine gleichmäßig entlang eines programmierten Pfades und schneidet dabei gleichzeitig. Es kann mehrere Achsen gemeinsam steuern und eignet sich daher hervorragend für die Bearbeitung komplexer Kurven und Oberflächen.

Sie finden dieses System in CNC-Schleif-, Fräs- und Drehmaschinen

Arten von CNC-Maschinen nach Steuerungssystem

CNC-Maschinen lassen sich auch nach ihrem Steuerungssystem klassifizieren. Hier sind die drei Arten:

Steuerungssystem mit offenem Regelkreis

Dieses System verfügt über keinen Rückmeldemechanismus, um zu prüfen, ob die Bewegung korrekt ist. Das CNC-Gerät sendet ein Signal in eine Richtung, das die Maschine mithilfe eines Schrittmotors bewegt.

Es ist kostengünstig und einfach zu bedienen, aber weniger genau und stabil.

Steuerungssystem mit halbgeschlossenem Regelkreis

Dieses System verwendet einen Sensor an der Motorwelle oder der Kugelumlaufspindel, um die Bewegung zu messen. Es vergleicht die gemessene Bewegung mit der beabsichtigten Position und passt entsprechend an.

Es bietet gute Genauigkeit und Stabilität zu moderaten Kosten.

Steuerungssystem mit geschlossenem Regelkreis

Dieses System verwendet Sensoren, um die tatsächliche Position der beweglichen Teile der Maschine zu messen, und passt kontinuierlich an, um den programmierten Werten zu entsprechen.

Es bietet sehr hohe Präzision und Stabilität, ist aber komplexer und schwieriger zu steuern.

Wie wählen Sie den besten CNC-Maschinentyp aus?

Die Wahl der besten CNC-Maschine für Ihr Unternehmen hängt von vielen Faktoren ab. Hier sind einige wichtige Punkte, die Sie vor dem Kauf einer CNC-Maschine berücksichtigen sollten:

Art des Unternehmens

Die Größe und der Bedarf Ihres Unternehmens schränken Ihre Optionen ein. Wenn Sie eine kleine CNC-Werkstatt betreiben, benötigen Sie möglicherweise nur einige grundlegende CNC-Fräsen.

Wenn Sie jedoch ein großes Fertigungsunternehmen leiten, benötigen Sie möglicherweise größere Multifunktionsmaschinen für die Hochproduktion.

Verfügbarkeit von Ersatzteilen

Wie jede Maschine kann eine CNC-Maschine mit der Zeit ausfallen. Stellen Sie vor dem Kauf sicher, dass Ersatzteile leicht zu finden sind und dass Ihr Team die Maschine bei Bedarf reparieren kann.

Ein schneller Zugriff auf Ersatzteile reduziert die Ausfallzeit und bringt Ihre Produktion schneller wieder auf Kurs.

Produktanforderungen

Für einfache Teile reicht eine CNC-Drehmaschine oder eine 3-Achs-Fräsmaschine aus. Bei komplexeren Designs kann eine 5-Achs-CNC-Maschine Teile in einer einzigen Aufspannung fertigstellen, um Zeit und Kosten zu sparen.

Einige Branchen benötigen auch spezialisierte CNC-Maschinen. Beispielsweise eignet sich eine Langdrehmaschine am besten für die Herstellung von Tausenden kleiner, detaillierter zylindrischer Teile.

Strombedarf

CNC-Maschinen verbrauchen viel Strom. Sie benötigen oft eine Drehstromversorgung, um effizient zu arbeiten. Prüfen Sie vor dem Kauf, ob Ihre Einrichtung über ausreichend Strom verfügt.

Selbst wenn Ihre aktuelle Einrichtung einwandfrei funktioniert, könnte das Hinzufügen einer neuen CNC-Maschine Ihren Stromverbrauch über die Kapazität des Gebäudes hinaus steigern.

Art des Materials

Wenn Sie harte Metalle wie Titan oder Edelstahl bearbeiten, benötigen Sie eine leistungsstarke Maschine, die die Präzision aufrechterhalten kann. Für weichere Materialien wie Baustahl oder Kunststoffe kann eine weniger leistungsstarke Maschine ausreichen.

DEK – Hochpräzise CNC-Bearbeitungsdienstleistungen

Der Kauf einer CNC-Maschine ist eine große Entscheidung, da die Kosten hoch sein können. Wenn der Kauf einer Maschine nicht die beste Option für Sie ist, ziehen Sie in Betracht, Ihren CNC-Bearbeitungsbedarf auszulagern.

Bei DEK verfügen wir über eine breite Palette an CNC-Maschinen, von der einfachsten Maschinenkonfiguration bis hin zu fortschrittlichen Mehrachsenmaschinen. Unsere erfahrenen Ingenieure können Projekte jeder Komplexität bewältigen.

Kontaktieren Sie uns jetzt und erhalten Sie Ergebnisse in Spitzenqualität!

Fazit

Nachdem Sie nun die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen kennen, können Sie die richtige für Ihren Bedarf auswählen. Mit der richtigen CNC-Maschine können Sie die Effizienz und Produktqualität verbessern und gleichzeitig Kosten und Zeit sparen.