Was ist ein CNC-Bearbeitungszentrum und wie funktioniert es?
Warum ein CNC-Bearbeitungszentrum verwenden?
Bearbeitungszentren entstanden durch die Weiterentwicklung der Fräsmaschine und durch die Notwendigkeit, die Produktivität in Werkstätten und Fabriken zu steigern. Außerdem natürlich, um die Sicherheit der Bediener zu gewährleisten, deren Eingriff bei dieser Art von Maschinen minimal ist.
Das CNC-Bearbeitungszentrum ermöglicht es, Aufgaben nicht nur mit minimalem menschlichen Eingriff auszuführen, sondern auch mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten, was zweifellos die Kosten erheblich senkt. Auf dem Markt gibt es viele Arten von Bearbeitungszentren, die nach Größe, Funktionen und Automatisierungsgrad gruppiert sind. So finden sich Maschinen mit Leistungen von bis zu 75 kW und Spindeldrehzahlen zwischen 4000 und 8000 U/min. Und je nach Größe können sie bis zu 7.000 kg Gewicht tragen. Das macht sie zweifellos zu einer hervorragenden Wahl für Bearbeitungswerkstätten.
Außerdem bieten diese Maschinen die Möglichkeit, dass ein Bediener mehrere CNC-Maschinen gleichzeitig steuert, indem er nur das Werkstück laden oder entladen und gegebenenfalls drehen muss (nicht alle Bearbeitungszentren erfordern dies). Zudem übernimmt das Maschinenprogramm die vollständige Kontrolle über die Schnittparameter, erforderlichen Geschwindigkeiten und natürlich die Pläne.
Warum ist es eine gute Entscheidung, ein CNC-Bearbeitungszentrum in einer Werkstatt einzusetzen? Weil es im Grunde jede Art von Bearbeitungsarbeit ausführen kann (es fräst nicht nur) und der Bediener lediglich die Beherrschung von Computerprogrammen wie CAD und CAM benötigt.
Merkmale der Bearbeitungszentren
Die Merkmale eines CNC-Bearbeitungszentrums bringen Werkstätten nur Vorteile. Diese Maschinentypen sind vollständig umkonfigurierbar, das heißt, es genügt, die Einstellungen (vom Rechner aus) zu ändern, damit die Maschine verschiedene Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück ausführt.
Diese Maschinen sind auch flexibel und vielseitig dank der künstlichen Intelligenz, die sie steuert, was die Produktionsprozesse schneller und gleichmäßiger macht. Gleichmäßigkeit bedeutet hier, dass diese Maschinen Massen- oder Serienfertigung ermöglichen und alle bearbeiteten Teile praktisch identisch sind – etwas, das mit Handmaschinen schwer zu erreichen ist.
Aber zweifellos ist das Wichtigste, dass diese Maschinen, wie ihr Name schon sagt, mit numerischer CNC-Steuerung ausgestattet sind.
Die numerische CNC-Steuerung im Bearbeitungszentrum
Die numerische Steuerung ermöglicht, dass die Maschine vollautomatisch arbeitet und durch programmierbare Codes und alphanumerische Zeichen gesteuert wird. CNC ist an sich eine Revolution für die Bearbeitungsindustrie. Diese Technologie, die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelt wurde, funktioniert dank ausgereifter Computerprogramme, die im Laufe der Jahre vereinfacht wurden, sodass immer mehr Fabriken und Werkstätten ihre Bediener im Umgang mit den Maschinen schulen, die diese Steuerung nutzen.
Für den Betrieb eines CNC-Bearbeitungszentrums sind CAD- und CAM-Programme erforderlich. Das erste dieser Programme ist für die eigentliche Konstruktion des zu bearbeitenden Werkstücks zuständig.
Diese Konstruktion wird am Rechner mit einem CAD-Programm erstellt. Die Konstruktion wird gespeichert und in einem anderen Programm, dem CAM, geöffnet; man kann sagen, dass das CAM die Pläne oder Entwürfe in die CNC-Sprache übersetzt. Danach muss der Bediener dem Bearbeitungszentrum nur noch Anweisungen geben, um den Bearbeitungsprozess des entworfenen Werkstücks auszuführen. So lassen sich diese Maschinen leicht einstellen, um in kurzer Zeit die Bearbeitung eines Werkstücks durchzuführen, indem sie einfach den Anweisungen des integrierten Rechners folgen.
Automatischer Werkzeugwechsler
Man könnte sich fragen, ob eine Drehmaschine oder eine Fräsmaschine mit CNC-Technik im Bearbeitungszentrum dasselbe sind. Warum sind sie unterschiedlich, wenn beide numerische Steuerung haben? Auf den ersten Blick scheinen sie gleich, doch der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Werkzeugmaschinen und dem CNC-Bearbeitungszentrum ist, dass letzteres über einen automatischen Werkzeugwechsler verfügt. Das ist zweifellos ein großer Vorteil gegenüber den anderen beiden Maschinen.
Ein CNC-Bearbeitungszentrum verfügt über ein System, das automatisch zwischen Werkzeugen wechselt, um mehrere Aufgaben an einem Werkstück auszuführen. Es ist nicht nötig, dass ein Bediener die Maschine anhält und zum Beispiel das Fräswerkzeug gegen ein anderes zum Schruppen austauscht. Allerdings muss der Bediener für diese Aufgabe den Rechner programmieren und angeben, wie das Werkstück aussieht, wie der endgültige Entwurf ist und welche Werkzeuge benötigt werden, um das Ergebnis zu erzielen. Sobald dies erledigt ist, übernimmt die Maschine selbstständig den Wechsel zwischen den verschiedenen Werkzeugarten, die sie verwenden muss.