10 Tipps für Anfänger: Wie benutzt man eine CNC-Maschine?

CNC-Maschinen werden seit den 1960er Jahren in der Fertigung eingesetzt. Sie können mehrere Aufgaben wie Bohren, Fräsen, Gewindeschneiden usw. mit perfekter Präzision ausführen, was sie vielseitig macht. Diese Maschinen werden in vielen wichtigen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie eingesetzt, in denen Maßgenauigkeit sehr wichtig ist. Dieser Artikel ist eine Anleitung, wie Anfänger eine CNC-Maschine effizient nutzen können.

Was ist eine CNC-Maschine und wie funktioniert sie?

Eine CNC-Maschine ist ein Fertigungsverfahren, das zum Anpassen eines Teils oder einer Komponente durch Schneiden von überschüssigem Material verwendet wird. Sie arbeitet mit vielen Schneidwerkzeugen, die von einem CNC-Programm, d. h. G-Code, gesteuert werden.

CNC-Bearbeitung vs. CNC-Fräsen: Wichtige Unterschiede

Der Hauptunterschied zwischen CNC-Bearbeitung und CNC-Fräsen ist die Schnittgeschwindigkeit.

CNC-Bearbeitung arbeitet mit hoher Schnittgeschwindigkeit und wird für harte Materialien wie Metalle verwendet.

CNC-Routing wird aufgrund der geringeren bis mittleren Schnittgeschwindigkeit für weiche Materialien wie Kunststoff und Holz verwendet.

Wichtige Werkzeuge und Geräte, die Sie benötigen

In diesem Abschnitt werden die wichtigen Werkzeuge und Geräte einer CNC-Maschine behandelt. Zu den wichtigsten Werkzeugen gehören eine Spindel, ein Werkzeughalter, eine Steuerplatine usw. Bevor CNC-Anfänger eine CNC-Maschine verwenden, müssen sie sich mit den CNC-Grundlagen sowie den wesentlichen Werkzeugen und Geräten vertraut machen.

CNC-Maschinentypen: Fräsen, Drehen und mehr

Es gibt viele CNC-Maschinenvorgänge, die mit verschiedenen CNC-Maschinen durchgeführt werden können, zum Beispiel:

CNC-Fräsmaschine: wird zur Herstellung komplexer Formen und Teile verwendet.

CNC-Gewindeschneidmaschine: Mit dieser Maschine können Sie Innengewinde in die Löcher von Teilen wie Muttern, Schrauben usw. bohren.

CNC-Bohrmaschine: Eine CNC-Bohrmaschine wird zum Bohren von Löchern in die Teile verwendet.

CNC-Drehmaschine: Diese wird hauptsächlich zur Bearbeitung zylindrischer Teile verwendet.

Wichtige CNC-Maschinenkomponenten

Die Hauptkomponenten einer CNC-Maschine sind:

Spindel: Sie ist mit CNC-Werkzeugmaschinen ausgestattet, d. h. mit Schneidwerkzeugen wie Gewindebohrern usw.

Werkzeughalter: Dieses Bauteil hält das Werkstück für die Bearbeitung fest.

Bedienfeld: Es besteht aus allen Tasten, die die Funktionalität verschiedener Werkzeuge während der Arbeit steuern.

Werkzeugrevolver: Er hält und dreht die Werkzeuge für die Bearbeitung.

Spannfutter: Es hält das Werkstück und gewährleistet dessen Sicherheit und Stabilität.

Übersicht über die CNC-Maschinensoftware

Um eine CNC-Maschine zu betreiben, ist CNC-Software sehr wichtig und kann CAM (Computer-Aided Manufacturing) sein. Die Hauptfunktion dieser Software besteht darin, ein 3D-Design in ein für die Maschine lesbares Format umzuwandeln. Darüber hinaus steuert sie die CNC-Werkzeugmaschinen und den Wechsel eines Werkstücks.

Wie bedient man eine CNC-Maschine?

Wenn Sie ein CNC-Anfänger sind und eine CNC-Maschine bedienen möchten, ist das nicht sehr schwierig. Erstellen Sie mithilfe einer CAD-Software ein 3D-Design der gewünschten Form, konvertieren Sie es mithilfe einer CAM-Software in ein lesbares Format und geben Sie dann die Spindeldrehzahl usw. ein.

Tipp Nr. 1: Verstehen Sie, was CNC-Maschinen leisten können

Für CNC-Anfänger besteht der allererste Tipp darin, zu wissen, warum diese Maschinen wichtig sind und in welchen Anwendungen sie nützlich sind.

Häufige Anwendungen von CNC-Maschinen

Die häufigsten Anwendungsgebiete von CNC-Maschinen liegen in der Luft- und Raumfahrtindustrie bei der Herstellung wichtiger Komponenten wie Fahrwerksteilen, Satellitenteilen usw.

Die chirurgischen Instrumente und Prothesen werden auf CNC-Maschinen hergestellt.

In der Automobilindustrie werden Getriebegehäuse und Motorblöcke von CNC-Maschinen hergestellt.

Wie CNC-Maschinen Ihren Projekten zugute kommen

CNC-Maschinen sind für Ihre Projekte von Vorteil, da sie Fertigungszeit sparen, die Präzisionsbearbeitung und engen Toleranzen der Komponenten gewährleisten, die Sicherheit der Menschen während der Arbeit gewährleisten usw.

Schritt 2: Grundlagen der CNC-Programmierung verstehen

Ein CNC-Maschinist verwendet ein CNC-Programm zum Bearbeiten der Teile. Deshalb müssen CNC-Anfänger die Grundlagen dieses Programms erlernen.

Was ist G-Code und wie wird er verwendet?

Geometrischer Code ist eine Programmiersprache, die mit ihren Befehlen die Spindeldrehzahl und die Bewegung der Werkzeuge und des Werkstücks steuert. Die Daten, wie z. B. wie schnell Werkzeuge das Material schneiden müssen usw., werden in Form einer Befehlsfolge gespeichert.

Die Rolle der CAM-Software

Diese Software konvertiert das 3D-Design der benötigten Teile in ein lesbares Format für den G-Code. Diese Konvertierung ist für die Arbeit wichtig.

Tipp Nr. 3: Wählen Sie die richtige CNC-Maschine für Ihren Auftrag

Auf dem Markt sind CNC-Maschinen in zahlreichen Ausführungen erhältlich, weshalb es ratsam ist, die Maschine entsprechend dem jeweiligen Einsatzzweck auszuwählen.

Arten von CNC-Maschinen: Fräsen, Drehen und mehr

CNC-Fräsmaschine: wird zur Herstellung komplexer Formen und Teile verwendet.

CNC-Gewindeschneidmaschine: Mit dieser Maschine können Sie Innengewinde in die Löcher von Teilen wie Muttern, Schrauben usw. bohren.

CNC-Bohrmaschine: Eine CNC-Bohrmaschine wird zum Bohren von Löchern in die Teile verwendet.

CNC-Drehmaschine: Diese wird hauptsächlich zur Bearbeitung zylindrischer Teile verwendet.

So wählen Sie zwischen einem CNC-Fräser und einer CNC-Fräse

Wenn Ihr Parsoft aus einem harten Material wie Metall besteht, wählen Sie eine CNC-Fräse und verwenden Sie einen CNC-Fräser für weiche Materialien wie Holz und Kunststoff.

Checkliste zur Einrichtung einer CNC-Maschine vor der Inbetriebnahme

Es ist immer besser, das Setup zu überprüfen, bevor Sie mit der Arbeit beginnen. Jeder Fehler während der Arbeit kann zu schwerwiegenden Problemen wie Materialverschwendung, Verletzungen usw. führen. Überprüfen Sie die Probenausrichtung usw., bevor Sie mit der Arbeit beginnen.

Schritt 4: Vorbereiten Ihrer Materialien

Zur Vorbereitung der Materialien vor der CNC-Bearbeitung gehört die Überprüfung ihrer mechanischen Eigenschaften, ihres ursprünglichen Designs usw.

Materialarten für die CNC-Bearbeitung

Zähe Materialien wie kohlenstoffarmer Stahl, Edelstahl, Polymere usw. lassen sich aufgrund ihrer Zähigkeit besser bearbeiten. Materialien wie kohlenstoffreicher Stahl oder Verbundwerkstoffe lassen sich aufgrund ihrer Sprödigkeit nur schwer bearbeiten.

So sichern Sie Ihr Werkstück auf der CNC-Maschine

Die Werkstücksicherung erfolgt durch festes Fixieren des Werkstückes am Werkzeughalter und Spannwerkzeug.

Sicherheitsüberlegungen bei der Materialeinrichtung

1. Überprüfen Sie vor der Arbeit die Ausrichtung des Werkstücks und der Schneidwerkzeuge.
2. Verwenden Sie persönliche Schutzausrüstung (PSA)
3. Überprüfen Sie Ihre Maschine täglich vor der Arbeit
4. Daten richtig in Software einspeisen

Schritt 5: Einrichten der CNC-Maschine

Es handelt sich um einen wesentlichen Schritt vor Arbeitsbeginn, der hier behandelt wird.

Einrichten der Maschine: Installieren der Werkzeuge und Materialien

Die CNC-Bearbeitung beginnt mit der Installation der Werkzeuge und Materialien. Überprüfen Sie zunächst, ob die Maschine ausgeschaltet ist, und wählen Sie dann das Werkzeug entsprechend dem Material und der Anwendung aus. Installieren Sie Werkzeuge und Materialien sorgfältig und überprüfen Sie sie noch einmal, indem Sie sowohl die Werkzeuge als auch die Materialien einschieben.

Umfassende Sicherheitsvorkehrungen für CNC-Maschinen

• Überprüfen Sie die Beleuchtung des Arbeitsbereichs
• Verwenden Sie PSA
• Tägliche Inspektion der Maschine
• Überprüfen Sie die Befestigung der Werkzeuge und des Werkstücks

Homing der CNC-Maschine: X-, Y-, Z-Achse

Beim Homing der CNC-Maschine wird der Referenzpunkt für die Bewegung der X-, Y- und Z-Achse festgelegt. Er bietet einen Referenzpunkt für die genaue Bewegung von Schneidwerkzeugen.

Einstellen von Werkzeugversätzen und Kalibrierung

Werkzeugversätze umfassen Werkzeuglängen- und -durchmesserversätze. Beim Kalibrieren wird das Werkstück vor Arbeitsbeginn in der Nullposition fixiert. Diese Kalibrierung und das Einstellen von Werkzeugversätzen gewährleisten die Präzision des Schneidens.

Schritt 6: Laden des CNC-Programms

Es ist die Grundlage der CNC-Bearbeitung. Für unterschiedliche Vorgänge werden unterschiedliche CNC-Programme verwendet, z. B. G-Code für CNC-Fräsen usw.

Laden Ihrer Designdatei auf die CNC-Maschine

Das 3D-Design wird nicht direkt in die CNC-Maschine installiert, sondern zunächst mithilfe einer CAM-Software in ein lesbares Format konvertiert und anschließend über das CNC-Programm in die Maschine geladen.

Überprüfen des G-Codes

Es ist wichtig, den G-Code zu überprüfen, um das Risiko von Fehlern während der Arbeit zu vermeiden. Sie können Ihren G-Code mithilfe von G-Simulatoren überprüfen. Diese Simulationen zeigen die Funktionsweise von Werkzeugen visuell. Wenn während der Arbeit ein Fehler auftritt, kann dieser behoben werden, bevor mit der Arbeit begonnen wird.

Simulation vs. Echtzeitausführung

Simulationen bieten eine visuelle Darstellung der Funktionsweise eines Werkzeugs, seiner Geschwindigkeit, Materialabtragsrate, Produktion usw. Die Echtzeitausführung kann nicht hundertprozentig mit der Simulation übereinstimmen, aber die Simulationen vermitteln eine Vorstellung davon, welche möglichen Fehler auftreten können oder wie hoch die Produktionsrate usw. ist.

Schritt 7: Starten der CNC-Maschine und Überwachen des Fortschritts

Wenn alle diese Schritte ausgeführt wurden, können Sie den Bearbeitungsprozess starten, indem Sie die CNC-Maschine einschalten. Sobald die Maschine gestartet ist, ist es wichtig, die Funktion kontinuierlich zu überprüfen, um Probleme zu vermeiden.

Ausführen des CNC-Programms

Sie können Ihre CNC-Maschine in Betrieb nehmen, indem Sie das Programm installieren und die Maschine einschalten. Die Systemsteuerungskomponente ist wichtig, um die Funktionen der CNC-Maschine zu steuern.

Überwachen der ersten Schnitte

Wenn ein Schneidwerkzeug nicht richtig funktioniert, sind die ersten Schnitte zu erkennen. Die Verarbeitung dieser Schnitte vermittelt einen Eindruck von der Funktion. Die groben Schnitte bedeuten, dass die Werkzeuge nicht präzise arbeiten.

So pausieren oder stoppen Sie die CNC-Maschine sicher

Im Notfall können Sie die CNC-Maschine durch Drücken der roten Taste auf dem Bedienfeld anhalten oder stoppen. Um die Arbeit nach Abschluss zu beenden, schalten Sie zuerst die Maschine aus und warten Sie dann, bis die Spindel vollständig zum Stillstand gekommen ist. Entfernen Sie dann die Schneidwerkzeuge. Reinigen Sie die Maschine.

Schritt 8: Fehlerbehebung bei allgemeinen CNC-Problemen

Zu diesen häufigen Problemen zählen Überhitzung, Vibrationen des Werkstücks oder Werkzeugs, Probleme mit der Stromversorgung usw.

Erkennen von Werkzeugverschleiß und -bruch

Sie können den Verschleiß und Bruch eines Werkzeugs auf viele Arten erkennen, beispielsweise durch Drehzahländerungen, Geräusche, Vibrationen der Spindel und des Werkstücks, Temperaturmessungen oder eine Sichtprüfung.

Beheben von Ausrichtungs- und Schnittfehlern

Es ist wichtig, Ausrichtungs- und Schnittfehler sofort zu beheben, um ernsthafte Verluste zu vermeiden. Sie können das Problem beheben, indem Sie den Vorgang anhalten.

Behebung von Maschinenausfällen

Es ist wichtig, sich darum zu kümmern, wenn ein Fehler an der Maschine auftritt. Diese Lösung umfasst die Ursache und die Vermeidung des Fehlers. Dadurch können weitere Fehler vermieden werden.

Schritt 9: Nachbearbeitung Ihres Werkstücks

Folgende Schritte umfasst die Nachbearbeitung Ihres Werkstückes:

Entfernen des fertigen Teils aus der CNC-Maschine

Wenn die Bearbeitung abgeschlossen ist, schalten Sie die Maschine aus und entnehmen Sie das fertige Werkstück.

Reinigen und Prüfen des fertigen Teils

Die Reinigung und Prüfung des fertigen Teils ist wichtig, da dies bei der Verwendung in der Anwendung letztendlich zu Fehlern führen würde.

Entgratungs- und Oberflächenbearbeitungstechniken

Zu den Entgratungstechniken gehören thermisches oder elektrochemisches Entgraten. Zu den Endbearbeitungstechniken gehören Schleifen, Polieren usw.

Schritt 10: Wartung Ihrer CNC-Maschine für eine lange Lebensdauer

Dies sind einige einfache Techniken zur längeren Wartung Ihrer CNC-Maschine:

Regelmäßige Reinigung und Schmierung

Durch regelmäßiges Reinigen werden Schmutz, Ablagerungen usw. entfernt. Schmierung trägt dazu bei, die Reibung während der Arbeit zu verringern. Ablagerungen und Reibung verringern die Leistung von Schneidwerkzeugen.

Auf Verschleiß prüfen

Eine hohe Spindeldrehzahl führt zum Verschleiß der Schneidwerkzeuge, deshalb ist eine tägliche Kontrolle sehr wichtig.

Tipps zur vorbeugenden Wartung zur Vermeidung von Ausfallzeiten

• Tägliche Kontrollen der Maschine.
• Sicherstellung der richtigen Spannungsversorgung.
• Für die richtige Schmierung zum richtigen Zeitpunkt sorgen.

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Häufig gestellte Fragen zur Verwendung einer CNC-Maschine

Wie lange dauert es, CNC-Bearbeitung zu erlernen?

Das Erlernen der Grundlagen der CNC-Bearbeitung wird nicht lange dauern. Durch tägliches Üben dieser Grundlagen werden Sie zum Meister der CNC-Maschinen. Das Erlernen der CNC-Bearbeitung würde 2-3 Monate dauern.

Was sind die häufigsten Fehler, die Anfänger machen?

Anfänger machen Fehler wie z. B. Fehler beim Codieren, falsche Ausrichtung des Werkstücks, Versuch, mehr zu tun als gelernt usw.

Können CNC-Maschinen für Heimprojekte verwendet werden?

Ja, es gibt auf dem Markt kostengünstige kleine CNC-Maschinen, die nur wenig Platz benötigen.

Wie viel kostet eine CNC-Maschine?

Die Kosten einer CNC-Maschine hängen von ihren Funktionen und ihrer Größe ab. Die durchschnittlichen Kosten liegen im Bereich von 30,000 bis 60,000 US-Dollar.

Grundlegende CNC-Schneidstrategien für Anfänger

Lernen Sie täglich ein wenig CNC-Grundlagen und üben Sie diese anschließend regelmäßig.