In der modernen Industrie bleibt immer weniger Raum für Zufälle. Bauteile, die in Maschinen, Anlagen und anspruchsvollen technischen Systemen eingesetzt werden, müssen streng definierte Anforderungen hinsichtlich Abmessungen, Geometrie, Oberflächenqualität und Wiederholgenauigkeit erfüllen. Manchmal entscheiden Unterschiede im Bereich von Hundertstel- oder sogar Tausendstelmillimetern über die einwandfreie Funktion eines gesamten Mechanismus.
Genau deshalb ist die CNC-Zerspanung zu einer der Grundlagen der modernen Fertigung geworden. Sie verbindet die Möglichkeiten moderner Werkzeugmaschinen und spezialisierter Software mit dem Know-how erfahrener Technologen und Maschinenbediener.
Bei TOKAR CNC Technology setzen wir CNC-Technologie sowohl für die Fertigung einzelner anspruchsvoller Bauteile als auch für die reproduzierbare Serienproduktion ein. Präzision ist für uns jedoch nicht nur ein Maschinenparameter – sie ist das Ergebnis des gesamten Prozesses, von der Analyse der technischen Dokumentation bis zur abschließenden Prüfung des fertigen Bauteils.
Die Abkürzung CNC steht für Computer Numerical Control, also computergestützte numerische Steuerung. Die Werkzeugmaschine führt programmierte Bewegungen der Werkzeuge und Maschinenachsen entsprechend einem zuvor erstellten Programm aus.
Das Programm legt unter anderem Folgendes fest:
Das bedeutet jedoch keineswegs, dass der Mensch nicht mehr benötigt wird. Ganz im Gegenteil. Je fortschrittlicher die Technologie ist, desto wichtiger wird das Fachwissen der Spezialisten, die für die Vorbereitung des Prozesses verantwortlich sind.
Der Technologe muss die richtigen Werkzeuge und Parameter auswählen, das Verhalten des Werkstoffs berücksichtigen, die geeignete Werkstückspannung planen und die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte optimieren. Der Maschinenbediener wiederum ist für die korrekte Einrichtung der Werkzeugmaschine und die Überwachung des Prozesses verantwortlich.
Die Maschine stellt die Möglichkeiten bereit, doch erst ein richtig konzipierter Prozess ermöglicht es, diese vollständig auszuschöpfen.
Die konventionelle Zerspanung bildete über viele Jahre die Grundlage für die Herstellung von Metallteilen und findet auch heute noch bei bestimmten Aufgaben Anwendung. Bei Bauteilen, die eine hohe Genauigkeit, komplexe Geometrien oder eine hohe Wiederholgenauigkeit erfordern, bietet die CNC-Technologie jedoch deutlich größere Möglichkeiten.
Einer der größten Vorteile der CNC-Technologie ist die Möglichkeit, Bauteile mit sehr hoher Genauigkeit herzustellen. Dies ist besonders wichtig bei Teilen, die später mit anderen Komponenten eines Mechanismus zusammenwirken.
Bereits eine geringe Abweichung beim Durchmesser, bei der Position einer Bohrung oder einer Bezugsfläche kann die Passung der Teile beeinträchtigen, den Verschleiß von Komponenten erhöhen, Vibrationen verursachen oder eine korrekte Montage unmöglich machen.
Bei der Präzisionsbearbeitung geht es daher nicht nur darum, eine Form zu erzeugen, die dem Entwurf ähnelt. Das fertige Bauteil muss innerhalb des festgelegten Toleranzbereichs liegen und die geforderten geometrischen Parameter einhalten.
In der Serienfertigung reicht es nicht aus, nur das erste Bauteil korrekt herzustellen. Auch die nächsten Dutzende, Hunderte oder Tausende von Teilen müssen dieselben Anforderungen erfüllen.
Nach einer korrekten Prozessvorbereitung können CNC-Werkzeugmaschinen dieselbe Abfolge von Bearbeitungsschritten wiederholt ausführen. Dadurch lässt sich eine hohe Wiederholgenauigkeit gewährleisten und der Einfluss von Faktoren reduzieren, die für die manuelle Bearbeitung typisch sind.
Gerade diese Wiederholgenauigkeit ist einer der Gründe, warum sich CNC so hervorragend für die Fertigung technischer Komponenten eignet.
Moderne Komponenten weisen zunehmend komplexe Formen, Bohrungen in unterschiedlichen Winkeln, präzise Funktionsflächen, Gewinde, Taschen, Nuten oder Merkmale auf, die eine Bearbeitung von mehreren Seiten erfordern.
Moderne CNC-Werkzeugmaschinen ermöglichen es, viele dieser Bearbeitungsschritte automatisiert durchzuführen. Durch eine geeignete Prozessplanung kann zudem die Anzahl der erneuten Werkstückspannungen reduziert werden.
Dies ist für die Genauigkeit von großer Bedeutung. Jede zusätzliche Spannung erfordert eine erneute Positionierung des Werkstücks und kann somit zu einer weiteren Quelle von Abweichungen werden.
Eine der Kernkompetenzen von TOKAR CNC Technology ist das CNC-Drehen.
Beim klassischen Drehprozess führt das Werkstück eine Rotationsbewegung aus, während das Schneidwerkzeug schrittweise Material abträgt. Mit dieser Technologie lassen sich unter anderem folgende Bauteile herstellen:
Moderne Drehzentren bieten jedoch deutlich mehr Möglichkeiten als die reine Herstellung zylindrischer Flächen.
Dank angetriebener Werkzeuge und der erweiterten Möglichkeiten moderner Maschinen können Drehen, Bohren und Fräsen miteinander kombiniert werden. Dadurch lassen sich zahlreiche Merkmale eines Bauteils innerhalb eines einzigen technologischen Prozesses fertigen.
Der Vorteil ist zweifach: kürzere Fertigungszeiten und eine geringere Anzahl von Werkstückspannungen, die sich auf die Genauigkeit der relativen Lage einzelner Flächen auswirken können.
Ein weiterer äußerst wichtiger Bereich der Zerspanung ist das CNC-Fräsen. Dabei führt das mit Schneiden ausgestattete Werkzeug eine Rotationsbewegung aus, während die entsprechend gesteuerten Maschinenachsen es ermöglichen, dem Werkstück schrittweise die gewünschte Geometrie zu verleihen.
Durch Fräsen können unter anderem folgende Elemente hergestellt werden:
Mit zunehmender Anzahl gesteuerter Achsen steigen auch die technologischen Möglichkeiten der Werkzeugmaschine. Die Mehrachsbearbeitung ermöglicht es, Flächen mit dem Werkzeug zu erreichen, deren Bearbeitung auf einer einfacheren Maschine mehrere separate Arbeitsschritte erfordern würde.
Dabei geht es jedoch nicht nur um die Herstellung komplexerer Formen. Eine optimal geplante Mehrachsbearbeitung kann auch die Genauigkeit verbessern und die Fertigungszeit verkürzen.
Eine der größten Veränderungen, die die CNC-Technologie in die Industrie gebracht hat, ist die enge Verbindung zwischen der digitalen Welt und der realen Fertigung.
Der Prozess kann mit der technischen Dokumentation und einem 3D-Modell beginnen. Anschließend wird die Fertigungstechnologie für das Bauteil vorbereitet – Werkzeuge, Spannkonzept, Reihenfolge der Bearbeitungsschritte und Schnittparameter werden festgelegt.
CAM-Software ermöglicht die Erstellung von Werkzeugbahnen, die anschließend in Anweisungen umgewandelt werden, welche von der Steuerung der Werkzeugmaschine verarbeitet werden können.
Gerade in dieser Phase werden zahlreiche Entscheidungen getroffen, die später Einfluss auf Qualität, Fertigungszeit und Wirtschaftlichkeit der Produktion haben.
In der modernen Fertigung spielt die digitale Prozessvorbereitung eine immer größere Rolle.
Eine Simulation kann dabei helfen, den Bearbeitungsablauf vor Beginn der eigentlichen Fertigung zu überprüfen. Werkzeugbahnen können analysiert und das Risiko unerwünschter Situationen während des Maschinenbetriebs reduziert werden.
Darüber hinaus bietet die Simulation die Möglichkeit, effizientere Bearbeitungsstrategien zu entwickeln.
Gerade in der Serienproduktion kann bereits eine geringe Verkürzung eines einzelnen Zyklus von großer Bedeutung sein. Wird ein Bearbeitungsvorgang um nur wenige Sekunden verkürzt, ergibt sich bei Tausenden produzierten Teilen bereits eine erhebliche Zeitersparnis.
Es gibt keine universelle Bearbeitungsmethode, die für alle Werkstoffe gleichermaßen geeignet ist. Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer oder technische Kunststoffe verhalten sich bei der Zerspanung unterschiedlich.
Sie unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich:
Daher ist Erfahrung in der Bearbeitung verschiedener Werkstoffe ebenso wichtig wie die Leistungsfähigkeit des Maschinenparks.
Falsch gewählte Parameter können zu schnellerem Werkzeugverschleiß, einer schlechteren Oberflächenqualität oder Problemen bei der Einhaltung der geforderten Abmessungen führen. Eine sorgfältig entwickelte Fertigungstechnologie ermöglicht dagegen einen optimalen Kompromiss zwischen Genauigkeit, Werkzeugstandzeit und Zykluszeit.
Die Herstellung eines Bauteils ist nur ein Teil des Prozesses. Der zweite besteht darin, zu bestätigen, dass es tatsächlich den Anforderungen der technischen Dokumentation entspricht.
Bei TOKAR CNC Technology ist die Qualitätskontrolle ein integraler Bestandteil der Fertigung. Wir setzen unter anderem das Messsystem KEYENCE IM ein, das eine schnelle und präzise Prüfung der gefertigten Komponenten ermöglicht.
Moderne Messsysteme ermöglichen die Kontrolle zahlreicher Merkmale eines Bauteils und den Vergleich der erzielten Ergebnisse mit den vorgegebenen Sollwerten.
Dies ist insbesondere in der Serienproduktion von großer Bedeutung. Die Qualitätskontrolle dient nicht ausschließlich der Erkennung von Abweichungen – sie liefert auch Informationen, mit denen sich die Prozessstabilität überwachen und auf auftretende Abweichungen frühzeitig reagieren lässt.
Es könnte den Anschein haben, dass sich die Rolle des Menschen auf das Drücken der „Start"-Taste beschränkt, wenn die Maschine ein zuvor erstelltes Programm ausführt. In der Praxis ist jedoch das Gegenteil der Fall.
Hinter jedem präzise gefertigten Bauteil steht eine Reihe technologischer Entscheidungen:
Wie soll das Bauteil gespannt werden? Welches Werkzeug ist geeignet? Mit welcher Fläche sollte die Bearbeitung beginnen? Wie lassen sich Vibrationen reduzieren? Wie wird die geforderte Oberflächenqualität erreicht? Wie kann die Zykluszeit verkürzt werden, ohne die Prozessstabilität zu beeinträchtigen?
Die Antworten auf diese Fragen erfordern Erfahrung.
Moderne CNC-Bearbeitung ist daher eine Kombination aus Automatisierung, digitaler Technologie und dem Fachwissen von Spezialisten. Erst das Zusammenspiel dieser Elemente ermöglicht es, das volle Potenzial moderner Werkzeugmaschinen auszuschöpfen.
Ein großer Vorteil der CNC-Technologie ist ihre Flexibilität.
Sie kann zur Herstellung eines einzelnen Prototyps oder einer Kleinserie eingesetzt werden, wenn eine schnelle Umsetzung des Projekts und die Möglichkeit konstruktiver Änderungen besonders wichtig sind.
Gleichzeitig eignet sie sich hervorragend für die Serienfertigung, bei der folgende Aspekte entscheidend werden:
Ein gut vorbereiteter CNC-Prozess kann gemeinsam mit einem Projekt weiterentwickelt werden – von den ersten Prototypen bis hin zur regelmäßigen Produktion größerer Stückzahlen.
Die technologischen Möglichkeiten eines CNC-Zerspanungsunternehmens werden häufig anhand des vorhandenen Maschinenparks beurteilt. Dieser ist zweifellos wichtig, aber nicht der einzige entscheidende Faktor.
Eine moderne Werkzeugmaschine ohne einen entsprechend vorbereiteten Prozess garantiert noch nicht das gewünschte Ergebnis.
Bei TOKAR CNC Technology verbinden wir die Möglichkeiten eines modernen Maschinenparks, zu dem unter anderem Werkzeugmaschinen von MAZAK und STAR gehören, mit der Erfahrung unseres Teams, das für die Vorbereitung und Durchführung der Produktion verantwortlich ist.
Dadurch können wir einen Auftrag als vollständigen technologischen Prozess betrachten und nicht lediglich als einzelne Zerspanungsoperation.
Das fertige Bauteil ist das Ergebnis einer ganzen Kette von Entscheidungen. Entscheidend sind die technische Dokumentation, der Werkstoff, die Bearbeitungsstrategie, die Spannmethode, die Werkzeuge, die Schnittparameter, die Prozessstabilität und die Qualitätskontrolle.
Deshalb beginnt präzise CNC-Bearbeitung nicht erst in dem Moment, in dem das Werkzeug zum ersten Mal den Werkstoff berührt. Sie beginnt wesentlich früher – bei der Analyse des Projekts und der Vorbereitung der Fertigungstechnologie.
Dieser Ansatz ermöglicht es nicht nur, präzise Bauteile herzustellen, sondern auch das Fehlerrisiko zu reduzieren, die Wiederholgenauigkeit zu erhöhen und die Kosten zu optimieren.
Bei TOKAR CNC Technology verstehen wir CNC als ein Werkzeug zur Lösung konkreter Herausforderungen in der Fertigung. Wir verbinden moderne Werkzeugmaschinen, digitale Produktionsvorbereitung, Qualitätskontrolle und die Erfahrung unserer Spezialisten, um Komponenten zu liefern, die den Anforderungen der modernen Industrie entsprechen.
Unabhängig davon, ob es um die Fertigung eines anspruchsvollen Einzelteils, die Umsetzung einer Kleinserie oder die zuverlässige Serienproduktion größerer Stückzahlen geht, bildet das genaue Verständnis der Projektanforderungen für uns stets den Ausgangspunkt.
Denn in der modernen Zerspanung ist Präzision nicht nur ein einzelner Produktionsschritt. Sie ist die Grundlage für die Organisation des gesamten Fertigungsprozesses.
TOKAR CNC Technology Mateusz Maćków
