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Wie funktioniert eine CNC-Maschine?

CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control) sind Werkzeugmaschinen, die durch den Einsatz moderner Steuerungstechnik in der Lage sind, Werkstücke mit hoher Präzision auch für komplexe Formen automatisch herzustellen.

Das grundsätzlich Neue bei der numerischen Steuerung von Maschinenbewegungen war die Programmierung der Weginformationen. Bei Werkzeugmaschinen sind dies die direkten Positionswerte für jede NC-Achse mit einer Auflösung von beispielsweise 1/1000 mm. Die für Bahnsteuerungen erforderliche kontinuierliche Steuerung der Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück wird simultan für jede NC-Achse in der CNC fortlaufend berechnet und geregelt.

  • Aufnahme des Werkstücknullpunktes mit einem schaltenden Messtaster

    Aufnahme des Werkstücknullpunktes mit einem schaltenden Messtaster

  • Komplettpaket einer CNC-Maschine: Bedientafel mit integrierter CNC, Antriebsmodule und Servomotoren

    Komplettpaket einer CNC-Maschine: Bedientafel mit integrierter CNC, Antriebsmodule und Servomotoren

  • CNC-Bedientafel Fanuc

    CNC-Bedientafel Fanuc

  • Servomotoren für die Achsantriebe der Werkzeugmaschine

    Servomotoren für die Achsantriebe der Werkzeugmaschine

  • Längenmessgeräte für die Positionserfassung

    Längenmessgeräte für die Positionserfassung

  • Hydrostatikführung für das ruhige, ruckfreie Verfahren von Achsen der Werkzeugmaschine

    Hydrostatikführung für das ruhige, ruckfreie Verfahren von Achsen der Werkzeugmaschine

  • Prinzipieller Aufbau eines Synchronmotor

    Prinzipieller Aufbau eines Synchronmotor

  • Lasermessbrücke für die Vermessung der Werkzeuglänge innerhalb der Maschine

    Lasermessbrücke für die Vermessung der Werkzeuglänge innerhalb der Maschine

  • Arbeitsraum eines Dreh-Fräszentrums

    Arbeitsraum eines Dreh-Fräszentrums

  • Maschinenständer aus Polymerbeton

    Maschinenständer aus Polymerbeton

  • Werkzeug-Kettenmagazin, mit Antrieb und Wechsler

    Werkzeug-Kettenmagazin, mit Antrieb und WechslerWerkzeug-Kettenmagazin, mit Antrieb und Wechsler

  • Motor mit angebautem digitalen Drehgeber zur Erfassung von Rotorstellung und Drehzahlregelung

    Motor mit angebautem digitalen Drehgeber zur Erfassung von Rotorstellung und Drehzahlregelung

  • Fotoelektrische Abtastung von 9 Spuren bei absoluten Drehgebern

    Fotoelektrische Abtastung von 9 Spuren bei absoluten Drehgebern

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Dazu gibt es Regelkreise für jede Bewegungsachse, über inkrementelle oder absolute Messsysteme wird die Position gemessen und in Bruchteilen von Sekunden an die Steuerung zurückgemeldet und ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt. Über Sensoren, Schalter, Lichtschranken usw. werden Maschinenfunktionen wie Öldruck, Kühlmittelzufuhr, Endpositionen usw. überwacht und Rückmeldung an die CNC gegeben.

Die CNC in die Werkzeugmaschine einzubauen, ist Sache des Maschinenherstellers und verlangt neben dem Verständnis für den mechanischen Aufbau, tiefe Kenntnisse im Aufbau und Optimierung der elektrischen Antriebe, Programmierung der Maschinenanpassung in der SPS-Steuerung sowie der Projektierung und Aufbau des Schaltschrankes und Inbetriebnahme der CNC an sich. Die Genauigkeit von Werkzeugmaschinen wird durch die mechanisch bedingten Abweichungen der idealen Geometrie z.B. durch Temperaturunterschiede, Lose usw. beeinflusst. Die CNCs bieten dafür Kompensationsfunktionen, die diese Fehler korrigieren.

Der Anwender der Werkzeugmaschine steht vor ganz anderen Herausforderungen. Mit dem komplexen Produkt "CNC-Werkzeugmaschine" muss er im Rahmen seiner spezifischen Vorgaben seine Werkstücke qualitätsgerecht und vor allem gewinnbringend fertigen. Dazu muss er verstehen, wie die Koordinaten der Achsen der Werkzeugmaschinen gesteuert werden, wie er die CNC programmiert und mit welchen Zerspanungswerkzeugen er den Prozess optimal durchführen kann. Um die Qualität abzusichern, kann beispielsweise mit schaltenden Tastern oder auch mit Lasermessverfahren Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung gemessen werden.

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