Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie diese hochpräzisen zylindrischen Teile hergestellt werden? Die einzige Antwort: CNC-Drehen. Dieses Verfahren nutzt Computersteuerung zur Herstellung zylindrischer Komponenten wie medizinischer Geräte und Fahrzeugwellen. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie mehr über das Drehverfahren, die Bearbeitungsarten, die beteiligten Maschinen und die Einsatzmöglichkeiten des CNC-Drehens.
Was ist CNC-Drehen?
CNC-Drehen nutzt computergesteuerte Formgebung. Dabei wird das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit gedreht, und ein Schneidwerkzeug entfernt Material. Hersteller nutzen CNC-Drehen, um konische oder zylindrische Teile mit hoher Präzision herzustellen.
Siehe auch: Was ist CNC-Präzisionsbearbeitung
CNC-Drehprozess
Der CNC-Drehprozess umfasst viele Schritte. Sehen wir uns diese nun einzeln an.
1. CAD/CAM-Programmierung
Drehprozess beginnt mit einem Entwurf in CAD Software. Eine CAM-Software nutzt dieses Design, um die exakten Werkzeugwege für die Maschine zu generieren. Diese digitalen Anweisungen steuern jeden Schnitt.
At RICHCONN Wir passen diese Pfade an, um die Geschwindigkeit und Genauigkeit für die Teile jedes Kunden zu erhöhen.
2. Maschineneinrichtung
Im nächsten Schritt richtet der Bediener die Maschine ein. Er installiert die Werkzeuge, spannt das Werkstück in das Spannfutter ein und stellt die Maschinenparameter ein. Diese Einstellungen sind entscheidend für die Präzision.
3. Ausführung
Nach Abschluss der Einrichtung dreht die CNC-Drehmaschine das Werkstück mit bis zu 4,000 U/min. Das Schneidwerkzeug folgt der programmierten Bahn. Es entfernt das Material schrittweise, also Schicht für Schicht.
4. Überwachung und Abschluss
Der Bediener überwacht die Qualität während des gesamten Vorgangs. Abschließende Kontrollen und Anpassungen stellen sicher, dass jedes Teil seinen jeweiligen Spezifikationen entspricht.
Grundlegende CNC-Drehvorgänge
CNC-Drehen verwendet verschiedene Spezialverfahren zur Herstellung zylindrischer Teile. Jedes Verfahren hat seinen eigenen Zweck und erfordert spezielle Werkzeuge und Schnitteinstellungen.
Gerades (Schruppen/Fertig-)Drehen
Beim Längsdrehen entfernt das Werkzeug Material entlang der Werkstücklänge. Dadurch entsteht eine raue oder glatte zylindrische Oberfläche. Es eignet sich gut für die Herstellung von Stangen und Wellen.
Kegeldrehen
Kegeldrehen Formt das Werkstück zu einem Kegel, indem der Durchmesser entlang seiner Länge schrittweise verringert wird. Es wird zur Herstellung von Rohrverbindungen und Wellen verwendet.
Zugewandt
Beim Planfräsen wird das Werkstück quer zur Stirnseite geschnitten. Das Ergebnis ist eine ebene Fläche, die exakt senkrecht zur Achse steht. Dies gewährleistet die korrekte Werkstücklänge.
Einstechen/ Abstechen
Einstechen erstellt Kanäle oder Nuten auf der Oberfläche, die O-Ringe halten kann oder nur dekorativ ist. Beim Trennen werden dagegen fertige Teile vom Rohmaterial getrennt.
Threading
Beim Gewindeschneiden werden präzise Gewinde für Muttern, Schrauben und andere Gewindeteile hergestellt. Mit einigen Spezialwerkzeugen können Innen- und Außengewinde hergestellt werden.
Siehe auch: Eine vollständige Anleitung zur Gewindebearbeitung
Rändelung (strukturierte Griffmuster)
Rändeln Prägt Muster in die Oberfläche, um den Griff zu verbessern. Knöpfe und Griffe nutzen diese Funktion häufig. Diese Muster können rautenförmig, gerade oder kreuzschraffiert sein.
Bohren
Bohren Vergrößert vorhandene Löcher und verbessert deren Oberflächengüte und Rundheit. Dieser Vorgang ist entscheidend für Teile wie Lagergehäuse und Buchsen, bei denen die Innenmaße entscheidend sind.
Maschinen für das CNC-Drehen
Horizontale CNC-Drehmaschinen
Die meisten CNC-Dreharbeiten werden auf Horizontaldrehmaschinen durchgeführt. Diese Maschinen können Bohren, Drehen und Gewindeschneiden. Sie eignen sich am besten für mittelgroße Teile.
Vertikale Drehzentren
Vertikale Drehzentren stützen schwere und große Teile, indem sie diese aufrecht halten. Diese vertikale Ausrichtung nutzt die Schwerkraft für Stabilität. Das Entfernen von Spänen kann bei dieser Anordnung jedoch schwieriger sein.
CNC-Drehzentren (Mill-Turn-Hybride)
Fräs-Dreh-Hybridmaschinen kombinieren Fräsen und Drehen in einer Aufspannung. Sie führen mehrere Bearbeitungsschritte aus, ohne das Werkstück zu bewegen. Diese Konstruktion beschleunigt die Produktion und erhöht die Genauigkeit bei komplizierten Teilen.
Automatische/Mehrspindeldrehmaschinen
Maschinen mit 5 bis 8 Spindeln können mehrere Teile gleichzeitig fertigen. Sie eignen sich am besten für die Großserienproduktion. Diese Drehmaschinen zeichnen sich durch kurze Zykluszeiten und präzise Ergebnisse aus.
Werkzeuge für das CNC-Drehen
Die Wahl des richtigen Werkzeugs ist entscheidend für gute Ergebnisse beim CNC-Drehen. Jedes Werkzeug bietet seine Vorteile für den Prozess.
Einpunkt-Drehwerkzeuge
Einpunktwerkzeuge gibt es in verschiedenen Formen, z. B. mit Relief, Spanwinkel und Spitzenradius. Diese Formen ermöglichen präzise Schnitte und glatte Oberflächen.
Bestückte (Einsatz-)Werkzeuge
CBN-, Hartmetall- und PKD-Wendeschneidplatten sind aufgrund ihrer längeren Lebensdauer weit verbreitet. Bediener können diese Wendeschneidplatten schnell austauschen, um scharfe Schneidkanten zu erhalten.
Werkzeughalter
Am Revolver der Maschine sind Werkzeughalter angebracht. Sie halten jedes Werkzeug stabil und in der richtigen Position zum Drehen.
Vorschub und Geschwindigkeit beim CNC-Drehen
Beim CNC-Drehen ist die Wahl der richtigen Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit entscheidend. Diese Einstellungen beeinflussen die Standzeit des Werkzeugs, die Oberflächengüte und die Produktionseffizienz.
1. Schnittgeschwindigkeit
Sie können die Schnittgeschwindigkeit (Vc) mit der Formel berechnen Vc = π·D·U/min/1000Die Schnittgeschwindigkeit beeinflusst den Werkzeugverschleiß und die Wärmeentwicklung. Niedrigere Geschwindigkeiten schonen die Werkzeuge bei der Bearbeitung harter Materialien.
2. Vorschubgeschwindigkeit
Der Vorschub wird in mm/U gemessen. Stellen Sie zum Schruppen einen Vorschub zwischen 0.1 und 0.3 mm/U ein. Reduzieren Sie ihn zum Schlichten auf 0.01 bis 0.05 mm/U. Passen Sie bei der Kunststoffbearbeitung den Vorschub an, um Spanbildung oder Schmelzen zu vermeiden.
3. Empfohlene Geschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit für das CNC-Drehen von Metallen und Kunststoffen
| Material | Schnittgeschwindigkeit (Vc) | Spindeldrehzahl (U/min)¹ | Vorschubgeschwindigkeit (mm/U)² | |
| Metallindustrie | Weichstahl (z. B. AISI 1040) | 120 – 200 m/min | ~2,300 – 3,800 (Ø100 mm) | Rauh: 0.15 – 0.30 Finish: 0.05 – 0.10 |
| Legierter Stahl (z. B. AISI 4140) | 100 – 180 m/min | ~1,900 – 3,400 (Ø100 mm) | Rauh: 0.12 – 0.25 Finish: 0.04 – 0.08 | |
| Edelstahl (304/316) | 70 – 120 m/min | ~1,300 – 2,200 (Ø100 mm) | Rauh: 0.10 – 0.20 Finish: 0.03 – 0.06 | |
| Aluminium (6061-T6) | 300 – 500 m/min | ~5,000 – 8,400 (Ø100 mm) | Rauh: 0.20 – 0.40 Finish: 0.08 – 0.15 | |
| Messing (zB C36000) | 250 – 400 m/min | ~4,200 – 6,700 (Ø100 mm) | 0.15 – 0.30 konstant | |
| Titan (Ti-6Al-4V) | 40 – 80 m/min | ~670 – 1,300 (Ø100 mm) | Rauh: 0.08 – 0.15 Finish: 0.02 – 0.05 | |
| Kunststoffe | Acetal / PC / PMMA / Nylon | 300 – 500 m/min | ~9,500 – 16,000 U/min (Ø100 mm) | Rauh: 0.10 – 0.25 Finish: 0.05 – 0.15 |
| UHMW / HDPE | 280 – 450 m/min | ~8,500 – 14,000 U/min (Ø100 mm) | 0.12 – 0.30 konstant | |
| PTFE (Teflon) | 150 – 300 m/min | ~4,800 – 9,500 U/min (Ø100 mm) | 0.10 – 0.25 konstant | |
| PEEK | 250 – 500 m/min | ~8,000 – 16,000 U/min (Ø100 mm) | 0.05 – 0.20 konstant | |
- Verwenden Sie für Berechnungen RPM = (Vc × 1000) / (π × D), basierend auf einem Teil mit 100 mm (~4″) Durchmesser.
- Diese Vorschubgeschwindigkeiten gleichen Spanlast und Oberflächengüte aus. Alle Werte sind als Ausgangspunkte zu betrachten; die tatsächlichen Einstellungen hängen von der Maschinensteifigkeit, den Werkzeugen und dem Kühlmittel ab.
Hinweis: Möglicherweise müssen Sie diese Werte ändern, um sie Ihren speziellen Anforderungen anzupassen.
At RICHCONN Unsere Ingenieure arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um die Schnittparameter zu optimieren und die richtigen Materialien auszuwählen. So stellen wir sicher, dass jedes Teil die Anforderungen Ihres Projekts an Verarbeitung und Haltbarkeit erfüllt. Ob Titan, Aluminium oder technische Kunststoffe – wir verfügen über das Know-how, um konsistente Ergebnisse zu liefern.
4. Überlegungen zum CNC-Drehen
Vorschub und Geschwindigkeit ausbalancieren
Bei zu hoher Schnittgeschwindigkeit erwärmt sich das Werkzeug und verschleißt schneller durch Abrieb oder Kraterbildung. Ebenso führt ein zu hoher Vorschub zu einer zusätzlichen mechanischen Belastung des Werkzeugs, was zu Freiflächenverschleiß oder Kantenausbrüchen führen kann.
Um eine lange Werkzeuglebensdauer und eine hohe Teilequalität zu gewährleisten, müssen Sie Wärme und Belastung ausbalancieren, indem Sie die richtige Kombination aus Geschwindigkeit und Vorschub finden.
Minimieren Sie Vibrationen und Rattern
Flexible Aufbauten mit hohen Vorschüben oder Drehzahlen können Vibrationen oder Rattern verursachen. Diese Probleme beeinträchtigen die Oberflächengüte und können zu Werkzeugbrüchen führen. Um dies zu verhindern, verwenden Sie starre Werkzeughalter und stellen Sie die richtigen Spindeldrehzahlen ein, um Resonanzen zu vermeiden. Wählen Sie für kritische Arbeiten gedämpfte Werkzeuge.
RICHCONNDie Ingenieure von überwachen Vibrationen in Echtzeit, um Vibrationen zu kontrollieren - insbesondere bei der Bearbeitung dünnwandiger oder hochpräziser Teile.
Werkzeugmaterial und Beschichtung
Hartmetall- und beschichtete Wendeschneidplatten ermöglichen im Vergleich zu HSS-Werkzeugen höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe. Die Art des gewählten Werkzeugs bestimmt die verwendbaren Schnittparameter. Beachten Sie stets die vom Hersteller empfohlenen Vorschub- und Schnittgeschwindigkeitseinstellungen für jedes Werkzeugmaterial und jede Werkzeugsorte, um Überhitzung und vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden.
Kalibrieren und Testen in der realen Welt
Beginnen Sie mit Vorschüben und Drehzahlen aus Rechnern oder Referenztabellen. Passen Sie diese Werte anschließend an die Steifigkeit der Maschine, die tatsächlichen Schnittbedingungen und Ihre Beobachtungen während der Bearbeitung an. Beobachten Sie die Werkzeugtemperatur, prüfen Sie die Spanbildung, achten Sie auf ungewöhnliche Geräusche und die Oberflächengüte. Passen Sie die Parameter an, wenn Sie Brennen, Überlastung oder Rattern feststellen.
Vor- und Nachteile des CNC-Drehens
CNC-Drehen bietet hohe Präzision und hohe Produktivität. Bevor Sie sich für ein Projekt entscheiden, sollten Sie die Vor- und Nachteile abwägen.
Vorteile des CNC-Drehens
Außergewöhnliche Präzision
Diese Maschinen können Toleranzen von bis zu ±0.0001 Zoll einhalten. Die Teile erfüllen jedes Mal strenge Qualitätsstandards.
Hohe Produktivität
Automatisierte Systeme sorgen für eine schnelle Produktion. Maschinen können rund um die Uhr laufen, was die Vorlaufzeiten für jede Losgröße verkürzt.
Durchgehende Qualität
Einmal programmiert, produzieren CNC-Drehmaschinen von Charge zu Charge identische Teile. Dies reduziert das Risiko von Defekten oder menschlichen Fehlern.
Flexibilität
CNC-Drehen eignet sich für eine breite Palette von Materialien wie Kunststoffen, Metallen und vielen anderen. Dadurch ist es für vielfältige Zwecke in unterschiedlichen Branchen einsetzbar.
Erhöhte Sicherheit
Da der Prozess automatisiert und gekapselt ist, sind die Bediener vor beweglichen Teilen und Schmutz geschützt.
Einschränkungen beim CNC-Drehen
Nur für zylindrische Formen
Funktioniert nur bei runden und symmetrischen Teilen. Für komplizierte Formen, die sich nicht drehen, sind Fräsen oder andere Methoden erforderlich.
Materialabfall
Beim CNC-Drehen wird Material von massiven Stangen entfernt. Dabei entsteht viel Abfall.
Hohe Einrichtungs- und Wartungskosten
Der Kauf, die Programmierung und die Wartung der Maschinen sind zunächst kostspielig. Bei kleinen Auflagen ist dies nicht wirtschaftlich.
Einsatzmöglichkeiten des CNC-Drehens
Automobilindustrie
Die Automobilindustrie setzt auf CNC-Drehen. Mit diesem Verfahren entstehen Buchsen, Wellen, Naben und Kurbelwellen mit engen Toleranzen. So laufen die Motoren in Fahrzeugen reibungslos.
Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
CNC-Drehteile sind für Flugzeuge unerlässlich. Befestigungselemente, Fahrwerke, Verteiler und Hydraulikkomponenten erfordern diese Technologie. Nur CNC-Drehen kann die anspruchsvollen Materialien und komplexen Formen dieser Teile verarbeiten.
Medizintechnik
CNC-Drehen bietet die erforderliche Präzision und Oberflächengüte für medizinische Instrumente, Implantate und Knochenschrauben. Schweizer CNC-Drehmaschinen erreichen Toleranzen von bis zu ±0.001 mm. Sie eignen sich für kleine und kritische medizinische Komponenten.
Öl un Gas
Ölplattformen und Pipelines verwenden CNC-gedrehte Armaturen, Ventile und Bohrlochwerkzeuge. Diese Teile müssen Korrosion und hohem Druck standhalten. CNC-Drehen liefert die exakten Abmessungen und die erforderliche Festigkeit für den sicheren Einsatz unter rauen Bedingungen.
Elektronik/Konsumgüter
CNC-Drehen fertigt Steckerstifte und Gehäuse für Smartphones und andere Gadgets mit höchster Präzision. Dadurch passt jedes Teil und funktioniert wie vorgesehen.
CNC-Drehen vs. CNC-Fräsen – Ein kurzer Vergleich
CNC-Fräsen und CNC-Drehen ermöglichen beide Präzisionsbearbeitung, funktionieren aber unterschiedlich und werden für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. Die folgende Tabelle bietet eine Kurzanleitung, die Ihnen bei der Auswahl des optimalen Verfahrens für Ihren Anwendungsfall hilft:
| Funktion | CNC-Drehen | CNC Fräsen |
|---|---|---|
| Werkstückbewegung | Dreht das Werkstück | Dreht Schneidwerkzeug |
| Formen hergestellt | Zylinder, Gewinde, Kegel | Flächen, Taschen, Schlitze, Freiformen |
| Geschwindigkeit und Effizienz | Schnell für runde Teile | Besser für komplexe, nicht rotierende Geometrie |
| Werkzeugbau | Einschneid-/Einsteckwerkzeuge | Schaftfräser, Bohrer, Formwerkzeuge |
| Einschränkungen | Im Allgemeinen nur zylindrisch | Benötigen komplizierte Werkzeugwege und Vorrichtungen |
Siehe auch: Was sind die Hauptunterschiede zwischen CNC-Fräsen und Drehen?
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Um zusammenzufassen
CNC-Drehen bietet Wiederholgenauigkeit, Präzision und Effizienz für zylindrische Bauteile. Schnelle Bedienung und CAD/CAM-Integration helfen Unternehmen, menschliche Fehler zu reduzieren, Produkte schneller auf den Markt zu bringen und die Sicherheit am Arbeitsplatz zu verbessern. Obwohl die Einrichtungskosten hoch sind und der Prozess auf radiale Formen beschränkt ist, ist CNC-Drehen für Branchen, die zuverlässige und hochwertige Teile benötigen, nach wie vor unverzichtbar.
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Verwandte Fragen
Welche Teileformen eignen sich für CNC-Drehen?
CNC-Drehen eignet sich am besten für rotationssymmetrische Teile, zum Beispiel konische, zylindrische, Gewinde- und Nutkomponenten. Durch synchronisiertes Polygondrehen können auch polygonale Formen hergestellt werden.
Warum kommt es beim CNC-Drehen zu Rattern und wie kann man es verhindern?
Rattern entsteht durch Vibrationen zwischen Werkzeug und Werkstück. Um dies zu vermeiden, wählen Sie geeignete Vorschübe und Drehzahlen, verwenden Sie starre Aufbauten, wählen Sie gedämpfte Werkzeuge und vermeiden Sie Spindeldrehzahlen, die Resonanzen erzeugen können.
Wie präzise können die Toleranzen beim CNC-Drehen sein?
Typische CNC-Dreharbeiten weisen Toleranzen von ±0.127 mm (0.005 Zoll) auf. Hochpräzise Maschinen können jedoch Toleranzen von bis zu ±0.001 mm (0.00005 Zoll) aufweisen.
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