Welche Arten von CNC-Werkzeugmaschinen gibt es?
Es gibt viele Arten von CNC-Werkzeugmaschinen, und allein die Auflistung ihrer Namen kann leicht zu Verwirrung führen.
In der Praxis werden CNC-Werkzeugmaschinen üblicherweise aus verschiedenen Blickwinkeln klassifiziert, anstatt nur einem einzigen Typ anzugehören.
Um das Ganze verständlicher zu machen, können wir uns die verschiedenen Arten von CNC-Werkzeugmaschinen anhand der folgenden gängigen Abmessungen ansehen.
Klassifizierung nach Verarbeitungsmethode
Dies ist die intuitivste und gebräuchlichste Klassifizierungsmethode, die hauptsächlich darauf basiert, wie die Werkzeugmaschine das Material bearbeitet.
CNC-Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung
Das Material wird mit einem Schneidwerkzeug zugeschnitten, um überschüssiges Material zu entfernen und die gewünschte Form und Größe zu erhalten.
Gängige Typen sind CNC-Drehmaschinen, CNC-Fräsmaschinen, CNC-Schleifmaschinen und CNC-Bohrmaschinen, die in der Bearbeitung verschiedener Metallteile weit verbreitet sind.
CNC-Werkzeugmaschinen für die Metallumformung
Es formt Materialien hauptsächlich durch Extrusion, Stanzen, Biegen usw., nicht durch Schneiden.
Zur Standardausrüstung gehören CNC-Biegemaschinen, CNC-Stanzmaschinen und CNC-Rohrbiegemaschinen, die hauptsächlich zur Bearbeitung von Blechen und Rohren eingesetzt werden.
Spezialisierte CNC-Werkzeugmaschinen
Es nutzt Energie wie Elektrizität, Licht, Wärme oder Chemikalien zur Bearbeitung und eignet sich für Materialien oder Strukturen, die mit herkömmlichen Schneidmethoden schwer zu bearbeiten sind.
Beispiele hierfür sind CNC-Laserbearbeitungsmaschinen, Funkenerosionsmaschinen (EDM) und Drahterodiermaschinen.
Klassifizierung nach Bewegungssteuerungsmethode
Diese Klassifizierungsmethode konzentriert sich stärker auf die Steuerungsmöglichkeiten der Werkzeugmaschine und die Bearbeitungswege.
Punkt-zu-Punkt-Steuerung CNC-Werkzeugmaschinen
Es steuert lediglich, dass sich das Werkzeug oder der Arbeitstisch präzise von einer Position zur anderen bewegt, ohne dabei während der Bewegung zu schneiden.
Lineare CNC-Werkzeugmaschinen
Es kann nicht nur Punktpositionierungen durchführen, sondern auch Schneidvorgänge entlang einer geradlinigen Bahn ausführen.
Konturgesteuerte CNC-Werkzeugmaschinen
Es kann mehrere Koordinatenachsen koordiniert steuern, wodurch sich das Werkzeug kontinuierlich entlang komplexer Kurven oder Flächen bewegen kann, und ist derzeit der am weitesten verbreitete Typ.
Klassifizierung nach Anzahl der Gelenkachsen
Dies ist ein Schlüsselfaktor, der vielen Anwendern bei der Auswahl einer Werkzeugmaschine große Bedeutung beimisst, da er vor allem die Fähigkeit der Werkzeugmaschine zur Verarbeitung komplexer Daten widerspiegelt.
- Zwei- und dreiachsige CNC-Werkzeugmaschinen
- Vier- und Fünf-Achs-CNC-Werkzeugmaschinen
- Mehrachsige CNC-Werkzeugmaschinen mit höherer Achsenanzahl
Je mehr Achsen eine Werkzeugmaschine besitzt, desto komplexere räumliche Bearbeitungen kann sie durchführen. Dies stellt jedoch auch höhere Anforderungen an Ausrüstung, Programmierung und Kosten. Werkzeugmaschinen mit unterschiedlicher Achsenanzahl eignen sich für die Bearbeitung von Teilen unterschiedlicher Komplexität.
Klassifizierung nach Werkzeugmaschinenstruktur
Hinsichtlich des strukturellen Aufbaus lassen sich CNC-Werkzeugmaschinen ebenfalls in verschiedene Typen unterteilen, was sich direkt auf den Bearbeitungsraum und die anwendbare Werkstückgröße auswirkt.
- Vertikale CNC-Werkzeugmaschinen
- Horizontale CNC-Werkzeugmaschine
- Portal-CNC-Werkzeugmaschine
- Andere Werkzeugmaschinen mit Verbund- oder Sonderstruktur
Die Wahl der Strukturform hängt in der Regel eng mit der Größe, dem Gewicht und der Verarbeitungsstabilität des Bauteils zusammen.
CNC-Fräsmaschine
CNC-Fräsmaschinen gehören zu den am weitesten verbreiteten Arten von CNC-Werkzeugmaschinen und sind in vielen CNC-Bearbeitungsszenarien auch als „Universalmaschinen“ einsetzbar.
Dabei wird ein schnell rotierender Fräser eingesetzt, um das Werkstück in mehrere Richtungen zu bearbeiten und so die gewünschte Form und Struktur zu erzielen.
Grundlegende Bearbeitungsmethoden von CNC-Fräsmaschinen
Im Gegensatz zu CNC-Drehmaschinen, bei denen das Werkstück in erster Linie rotiert, liegt das Kernmerkmal von CNC-Fräsmaschinen darin:
- Das Schneidwerkzeug rotiert, um den Schneidvorgang durchzuführen.
- Das Werkstück wird üblicherweise auf dem Arbeitstisch fixiert.
- Kann Vorschubbewegungen in mehreren Richtungen ausführen
Dieses Bearbeitungsverfahren eignet sich sehr gut für die Bearbeitung von Ebenen, Nuten, Löchern und komplexen Konturen und bietet eine hohe Flexibilität.
Welche Materialien können CNC-Fräsmaschinen bearbeiten?
CNC-Fräsmaschinen sind sehr anpassungsfähig an verschiedene Materialien, und zu den gängigen Materialien, die bearbeitet werden können, gehören:
- Verschiedene Metallwerkstoffe (wie z. B. Aluminiumlegierungen, Stahl, Edelstahl usw.).
- Technische Kunststoffe
- Verbundwerkstoffe und nichtmetallische Werkstoffe (wie Acryl, Kohlenstofffaser usw.)
Die große Bandbreite an verwendbaren Materialien ist einer der wichtigsten Gründe für die weite Verbreitung von CNC-Fräsmaschinen.
Arten von Teilen, für deren Bearbeitung CNC-Fräsmaschinen geeignet sind
Aus Sicht der Bauteilstruktur werden CNC-Fräsmaschinen typischerweise für die Bearbeitung eingesetzt:
- Flache Teile
- Strukturbauteile mit Nuten und Stufen
- Teile, die eine mehrstufige Bearbeitung erfordern
- Teile mit relativ komplexen Formen, die jedoch eine stabile Maßgenauigkeit erfordern
CNC-Fräsmaschinen sind besonders häufig bei der Bearbeitung von vielfältigen Produkten, Kleinserien oder kundenspezifischen Fertigungen anzutreffen.
Typische Anwendungsszenarien von CNC-Fräsmaschinen
Aufgrund ihrer Vielseitigkeit werden CNC-Fräsmaschinen in vielen Branchen eingesetzt, zum Beispiel:
- Mechanische Fertigung und Bearbeitung von Ausrüstungsteilen
- Formen- und Werkzeugherstellung
- Verarbeitung von Strukturbauteilen für elektronische Produkte
- Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilteile
Die Anforderungen an die Konfiguration und die Bearbeitungskapazität von Werkzeugmaschinen variieren je nach Anwendungsszenario.
Hauptmerkmale von CNC-Fräsmaschinen
Im Allgemeinen weisen CNC-Fräsmaschinen folgende typische Merkmale auf:
- Breites Spektrum an anwendbaren Materialien
- Flexible Verarbeitung und hohe Vielseitigkeit
- Geeignet für die Bearbeitung von Teilen mit verschiedenen komplexen Strukturen.
- Einfache Verwendung mit anderen CNC-Maschinen
Aufgrund dieser Eigenschaften zählen CNC-Fräsmaschinen oft zu den grundlegendsten und wichtigsten Werkzeugmaschinentypen in der CNC-Bearbeitung.
CNC-Drehmaschine
Eine CNC-Drehmaschine ist eine Art CNC-Werkzeugmaschine, die primär das Werkstück dreht und hauptsächlich zur Bearbeitung verschiedener rotierender Teile eingesetzt wird.
In der eigentlichen Produktion wird sie häufig zur Bearbeitung von Strukturen wie Außenkreisen, Innenbohrungen und Stirnflächen eingesetzt und ist die Kernausrüstung bei der Bearbeitung von Wellen- und Scheibenteilen.
Grundlegende Bearbeitungsmethoden von CNC-Drehmaschinen
Die Bearbeitungseigenschaften von CNC-Drehmaschinen lassen sich vereinfacht wie folgt zusammenfassen:
- Das Werkstück rotiert mit hoher Geschwindigkeit
- Das Werkzeug schneidet entlang einer festen Bahn.
- Der Prozess ist stabil und hochgradig reproduzierbar.
Dieses Bearbeitungsverfahren eignet sich sehr gut für die Bearbeitung von Teilen mit starker Symmetrie und hohen Koaxialitätsanforderungen.
Arten von Teilen, für deren Bearbeitung CNC-Drehmaschinen geeignet sind
Aus Sicht der Bauteilstruktur werden CNC-Drehmaschinen hauptsächlich für die Bearbeitung eingesetzt:
- Verschiedene Arten von Wellenteilen
- Zylindrische oder konische Teile
- Teile mit Innen- oder Außengewinde
- Rotierende Bauteile, die eine hohe Koaxialität erfordern
Bei Teilen mit regelmäßigen Formen und hohen Anforderungen an die Maßgenauigkeit bieten CNC-Drehmaschinen einen klaren Vorteil.
Gängige Anwendungsszenarien von CNC-Drehmaschinen
Aufgrund ihrer hohen Bearbeitungsstabilität werden CNC-Drehmaschinen häufig eingesetzt in:
- Herstellung von Teilen für mechanische Ausrüstung
- Automobilteileverarbeitung
- Herstellung von Standard-Hardwareteilen
- Verschiedene Szenarien der Massenproduktion
Bei der Fertigung mittlerer bis großer Stückzahlen sind CNC-Drehmaschinen oft in der Lage, eine hohe Effizienz und Konsistenz aufrechtzuerhalten.
Hauptmerkmale von CNC-Drehmaschinen
Zusammenfassend weisen CNC-Drehmaschinen folgende Merkmale auf:
- Besonders geeignet für die Bearbeitung rotierender Teile
- Hohe Verarbeitungseffizienz und stabile Wiederholgenauigkeit.
- Einfach zu realisierende Massenproduktion
- Hohe Kompatibilität mit anderen CNC-Maschinen
In CNC-Bearbeitungssystemen werden CNC-Drehmaschinen und CNC-Fräsmaschinen häufig in Kombination eingesetzt, um die Gesamtbearbeitung komplexer Teile durchzuführen.
CNC-Graviermaschine
Eine CNC-Graviermaschine ist eine Art CNC-Maschine, die sich durch hohe Schnittgeschwindigkeit und geringes Schnittvermögen auszeichnet und hauptsächlich für die Feinbearbeitung und Konturformung von Materialien eingesetzt wird.
Im Vergleich zu herkömmlichen CNC-Fräsmaschinen legen CNC-Graviermaschinen mehr Wert auf Oberflächendetails und Bearbeitungsgenauigkeit als auf große Bearbeitungsvolumina.
Bearbeitungseigenschaften von CNC-Graviermaschinen
Hinsichtlich der Bearbeitungsmethoden weisen CNC-Graviermaschinen typischerweise folgende Merkmale auf:
- Hohe Spindeldrehzahl, geeignet für Präzisionsschnitte
- Geringere Schnitttiefe pro Durchgang, dafür größerer Fokus auf Oberflächengüte.
- Die Verarbeitung verläuft reibungslos, wodurch sie sich auch für komplizierte Strukturen eignet.
Dieses Bearbeitungsverfahren eignet sich ideal für Teile, die hohe Ansprüche an Aussehen und Detailgenauigkeit stellen.
Häufig verarbeitete Materialien für CNC-Graviermaschinen
CNC-Graviermaschinen werden hauptsächlich zur Bearbeitung relativ weicher oder leicht zu bearbeitender Materialien eingesetzt, wie zum Beispiel:
- Holz und Holzwerkstoffe
- Nichtmetallische Werkstoffe wie Acryl und Kunststoff
- Leichtmetallwerkstoffe wie Aluminiumlegierungen
Graviermaschinen können bei diesen Materialien bessere Oberflächengüten und eine höhere Bearbeitungseffizienz erzielen.
Typische Anwendungsszenarien von CNC-Graviermaschinen
In der Praxis werden CNC-Graviermaschinen üblicherweise in folgenden Szenarien eingesetzt:
- Verarbeitung von Schildern, Werbe- und Displayprodukten
- Modell- und Musterherstellung
- Verarbeitung von Gehäusen und Panels für elektronische Produkte
- Bearbeitung von Teilen, die feine Texturen oder Muster erfordern
Diese Anwendungsszenarien stellen typischerweise hohe Anforderungen an Konsistenz und Detailgenauigkeit im Erscheinungsbild.
Hauptpositionierung der CNC-Graviermaschine
Insgesamt eignen sich CNC-Graviermaschinen besser für:
- Feinstruktur und oberflächliche Bearbeitung
- Leichte Lasten, keine schweren Schneidarbeiten
- Verarbeitungsanforderungen mit hoher Oberflächengüte
In CNC-Bearbeitungssystemen werden CNC-Graviermaschinen typischerweise als Zusatzausrüstung eingesetzt und ergänzen CNC-Fräsmaschinen und CNC-Drehmaschinen.
Bearbeitungszentrum
Ein Bearbeitungszentrum ist eine CNC-Werkzeugmaschine, die mehrere Bearbeitungsprozesse integriert. Es basiert üblicherweise auf einer CNC-Fräsmaschine, ist aber mit einem automatischen Werkzeugwechsler und umfassenderen Steuerungsfunktionen ausgestattet.
Sein Hauptvorteil besteht darin, dass mehrere Verarbeitungsvorgänge in einem einzigen Arbeitsgang abgeschlossen werden können.
Grundlegende Eigenschaften von Bearbeitungszentren
Im Vergleich zu herkömmlichen CNC-Werkzeugmaschinen weisen Bearbeitungszentren typischerweise folgende Merkmale auf:
- Ausgestattet mit einem automatischen Werkzeugwechsler, kann die Maschine mehrere Bearbeitungsschritte nacheinander durchführen.
- Hoher Automatisierungsgrad bei der Verarbeitung
- Reduzierung von Fehlern, die durch mehrfache Spannvorgänge verursacht werden
- Verbesserung der Gesamteffizienz und Stabilität der Verarbeitung
Diese Eigenschaften verschaffen Bearbeitungszentren einen klaren Vorteil bei der Bearbeitung komplexer Teile.
Geeignete Bearbeitungsarten für Bearbeitungszentren
Hinsichtlich der Bearbeitungskapazität werden Bearbeitungszentren typischerweise für Folgendes eingesetzt:
- Teile, die in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten verarbeitet werden
- Teile mit komplexen Strukturen und zahlreichen Bearbeitungsschritten
- Teile, die eine hohe Maßgenauigkeit und Stabilität erfordern
Wenn mehrere Bearbeitungsvorgänge wie Fräsen, Bohren und Gewindeschneiden gleichzeitig durchgeführt werden müssen, sind Bearbeitungszentren oft die geeignetere Wahl.
Typische Anwendungsszenarien von Bearbeitungszentren
In der realen Produktion werden Bearbeitungszentren üblicherweise in folgenden Bereichen eingesetzt:
- Bearbeitung von mechanischen Ausrüstungen und Industrieteilen
- Formen- und Werkzeugherstellung
- Automobil- und verwandte Teilebearbeitung
- Massenproduktionsprojekte, die eine verbesserte Verarbeitungseffizienz erfordern
Für Bearbeitungsanforderungen, bei denen Effizienz und Stabilität im Vordergrund stehen, haben Bearbeitungszentren einen hohen Anwendungswert.
Positionierung von Bearbeitungszentren in CNC-Werkzeugmaschinen
Im Allgemeinen lässt sich ein Bearbeitungszentrum wie folgt verstehen:
- Basierend auf CNC-Fräsen
- Effizienzsteigerung durch Automatisierungssysteme
- Geeignet für die Bearbeitung von Teilen mittlerer bis hoher Komplexität.
In CNC-Bearbeitungssystemen übernehmen Bearbeitungszentren typischerweise effizienzorientierte und integrierte Bearbeitungsaufgaben und bilden so eine Arbeitsteilung und Zusammenarbeit mit anderen Arten von CNC-Werkzeugmaschinen.
Hauptverwendungszwecke der einzelnen Typen
Es besteht kein absoluter Zusammenhang zwischen verschiedenen CNC-Werkzeugmaschinentypen, etwa hinsichtlich der Frage, „welche fortschrittlicher“ oder „welche zwangsläufig besser“ ist. Entscheidend ist vielmehr, ob sie für die jeweiligen Bearbeitungsanforderungen geeignet sind.
Aus praktischer Anwendungssicht übernehmen verschiedene CNC-Werkzeugmaschinen typischerweise unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben.
Haupteinsatzgebiete von CNC-Fräsmaschinen
CNC-Fräsmaschinen werden hauptsächlich eingesetzt für:
- Bearbeitung verschiedener ebener und konturierter Strukturen
- Allgemeine Bearbeitung von facettenreichen und vielschichtigen Teilen
- Kleinserien-, Mehrvarianten- oder kundenspezifische Teilefertigung
Aufgrund ihrer Vielseitigkeit können CNC-Fräsmaschinen in den meisten CNC-Bearbeitungsszenarien eingesetzt werden.
Haupteinsatzgebiete von CNC-Drehmaschinen
CNC-Drehmaschinen eignen sich besser für:
- Bearbeitung von rotierenden Teilen wie Wellen und Scheiben
- Teile, die eine hohe Koaxialität und Rundheit erfordern
- Mittlere bis große Chargen sich wiederholender Produktionsaufgaben
Bei der Bearbeitung regelmäßig rotierender Teile sind CNC-Drehmaschinen oft effizienter.
Haupteinsatzgebiete von CNC-Graviermaschinen
CNC-Graviermaschinen werden typischerweise für Folgendes verwendet:
- Feinkontur- und Flachstrukturbearbeitung
- Teile, die eine hohe Oberflächengüte erfordern
- Verarbeitungsszenarien für nichtmetallische oder Leichtmetallwerkstoffe
Der Fokus liegt mehr auf Details als auf grober Bearbeitung.
Haupteinsatzgebiete von Bearbeitungszentren
Bearbeitungszentren werden hauptsächlich eingesetzt in:
- Teile, die mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsschritte erfordern.
- Produkte mit komplexen Strukturen und zahlreichen Verarbeitungsschritten
- Projekte mit hohen Anforderungen an Verarbeitungseffizienz und Konsistenz
Bearbeitungszentren bieten einen klaren Vorteil bei der Reduzierung der Spannvorgänge und der Verbesserung der Gesamteffizienz.
Wie man die passende CNC-Werkzeugmaschine je nach Anwendung auswählt
Bei der Auswahl eines Modells können Sie sich einfach an diese Richtlinien halten:
- Für Bauteile, die hauptsächlich rotierende Strukturen aufweisen, sind CNC-Drehmaschinen die bevorzugte Wahl.
- Komplexe Bauteilstruktur mit vielen Merkmalen → CNC-Fräsmaschine oder Bearbeitungszentrum
- Hohe Anforderungen an Detailgenauigkeit und Oberflächengüte → CNC-Graviermaschine
- Streben nach Effizienz und Integration mehrerer Prozesse → Bearbeitungszentrum
Die Definition der Teilestruktur und der Bearbeitungsziele ist oft wichtiger als der bloße Vergleich von Geräteparametern.