Was hat es mit CNC-Maschinen auf sich?

Wie funktioniert eine CNC-Fräsmaschine?

CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control, im übertragenen Sinn computergestützte, auf Zahlen basierende Steuerung) arbeiten mit elektronischen Systemen, deren Aufgabe die Steuerungsprozesse sind. Das heisst, dass alle notwendigen Bearbeitungsschritte über eine Software ausgelöst und umgesetzt werden. Der Bediener gibt alle wichtigen Komponenten (Masse, bestimmte Kennzahlen zur Formgebung) über ein Eingabegerät in einen Rechner ein. Dieser setzt die Eingabe intern in Maschinenbefehle um, die eine Steuerungsfunktion besitzen. So kann die entsprechende Werkzeugmaschine oder das sogenannten CNC-Bearbeitungszentrum die gewünschten Veränderungen am Ausgangsprodukt automatisch ausführen. Neben der Software, also dem Rechnerprogramm, dem Rechner selbst und den Maschinenteilen (Hardware) sind die Antriebsgeraden und die Linearführungen entscheidend für die Betriebsfähigkeit. CNC-Fräser verfügen über drei bis fünf solcher Führungsteile. Daraus ergibt sich eine dreidimensionale Beweglichkeit der Werkstücke. Für die Bewegungen sind eine CNC-Linearführung und ein linearer Antrieb notwendig. Zusätzlich dazu gibt es eine vierte Achse, die als sich drehender Werkstücktisch oder als Werkstückteller konstruiert ist. Ist das Werkstück in dieser Position eingespannt, kann es eine rotierende Aktion durchführen. Eine fünfte Achse gewährleistet das vertikale Fräskopfschwenken.

Was ist das Steuermodul der CNC-Maschinen?

Das Steuerungsmodul (auch speicherprogrammierbare Steuerungseinheit SPS) bildet den Übergang, die Verbindung oder die Schnittstelle zwischen dem Steuerungselement und dem Bearbeitungsaggregat. Gleichzeitig fungiert es als Sicherheitssystem. Die ursprüngliche Programmierung der speicherprogrammierten Steuerung erfolgt immer durch den Hersteller. Die Betriebssicherheit der Fräsmaschine kann somit vom Bediener nicht beeinflusst werden.

Die Steuerung der Achsen an CNC-Maschinen wird durch die:

• Bahnsteuerung (Standard)
• Streckensteuerung
• Punktsteuerung

realisiert. Mittels Bahnsteuerung absolviert das Bearbeitungshilfsmittel gezielte gerade oder kreisförmige Vorschubbewegungen zu allen Punkten des Ausgangsmaterials. Das ist für Anwendungen wie das Fräsen und aufwendige Drehprozesse grundlegend. Zwei- oder dreiachsige Bahnsteuerungen können aus einer bestimmten Lage in zwei oder drei Ebenen umschalten.

Welche CNC-Maschinen gibt es?

Im Laufe der Jahre seit der Entwicklung der CNC-Steuerung wurden verschiedene maschinelle CNC-Maschinen hergestellt. Darunter befinden sich beispielsweise Maschinentypen wie:

1. Portalfräsmaschinen
2. Drehmaschinen
3. Schleifmaschinen
4. Laserschneider
5. Graviermaschinen
6. Bohrmaschinen
7. Bearbeitungszentrum
8. Wickelmaschinen

Das ist nur eine kleine Auswahl, denn die Hauptverfahren der CNC-Arbeitsmaschinen sind das Fräsen und das Drehen. Häufig werden neue oder gebrauchte CNC-Fräswerkzeugmaschinen genutzt. Diese arbeiten mit extrem hoher Genauigkeit und sind ideal, um mehrere zu reproduzieren. Werden keine Veränderungen an der Software vorgenommen, werden alle identisch. Ausserdem ist eine enorme Zeitersparnis realisierbar. Du übernimmst lediglich das Überwachen und das Beheben von Störungen sowie den Wechsel von Instrumenten oder Ausgangsteilen.

Warum sind CNC-Maschinen als Bausatz für Heimwerker vorteilhaft?

CNC-Fräser sind hinsichtlich mehrerer Faktoren sinnvolle Anschaffungen für den privaten Nutzer geworden. Der Anwender kann kostengünstig und automatisiert einfache oder komplexe Dinge herstellen. Des Weiteren punkten die CNC-Fräser oder CNC-Drehmaschinen mit:

1. einer in der manuellen Anfertigung nicht erzielbaren Präzision
2. einer Einsparung an Arbeitszeit, denn einmal programmiert, funktionieren sie selbstständig
3. einer erstaunlichen Bandbreite an Fertigteilen
4. einer effizienten, materialsparenden Betriebsweise
5. extrem geringen Toleranzen bei den Formen und den Abmessungen

Zu einer weiteren Reduzierung von Aufbaukosten tragen selbst montierbare Selbstbausätze bei, da diese finanziellen Ausgaben beim Erwerb einer kompletten Maschine anfallen.

Welche Instrumente werden an den CNC-Maschinen verwendet?

Die Auswahl an CNC-Maschinen richtet sich nach der Art der Bearbeitung und nach dem Werkstoff des Rohlings. Deshalb werden spezielle Werkzeuge für unterschiedliche Zerspanungsprozesse und weitere Instrumente für Holz, Kunststoffe und Metalle verwendet. Üblicherweise wird von CNC-Zerspanungsmitteln gesprochen. Die Vielfalt an CNC-Präzisionsinstrumenten ist enorm. Sie beinhaltet unter anderem:

• HSS-Bohrer, Spiralbohrer, Holzbohrer, Produkte für das Tieflochbohren
• Gravierstichel
• spiralverzahnte Fräser, Schaftfräser, Nutfräser
• Down-Cut-Fräser, Scheibenfräser
• Eck-, Stech- und Innendreher, Drehstähle
• Reibahlen, Gewindebohrer und -fräsen

Für welchen Einsatz und Werkstücke (Holz) eignen CNC-Fräsmaschinen?

Mit einer CNC-Fräsmaschine als Bausatz oder Komplettmaschine werden Werkstoffe wie Hölzer, Plexiglas, PVC, Messing, Kupfer, Stähle, Stein, Styropor sowie Keramik bearbeitet. Eine CNC-Fräsmaschine für Hobbybastler kann wie eine Industriemaschine universelle Tätigkeiten wie das Beschriften, das Bohren und Gravieren sowie das Schneiden und Fräsen erbringen.

Ist eine CNS-Ausrüstung für Hobbyisten sinnvoll?

Die Anwendbarkeit von CNC-Fräsen für Heimwerker bezieht sich auf dem Fundament eines mannigfaltigen Zubehörs in erster Linie auf den anspruchsvollen Modellbau, auf die Erzeugung kompliziert gebauter, planparalleler Frästeile sowie auf die Herstellung rotationssymmetrischer Teile. Handwerker profitieren zusätzlich von den Fähigkeiten einer CNC-Fräse, grosszügige schräge oder gerade Flächen an verschiedenartigen Materialien sowie dreidimensionale Kammern oder Hohlräume in Ausgangsprodukten zu gestalten.