CNC Systeme allgemein

1. Was ist eine CNC Maschine?

Eine CNC Maschine ist eine computergesteuerte Werkzeugmaschine, die mittels moderner Steuerungstechnik sämtliche Arbeitsprozesse automatisch und präzise durchführt und hohe Stückzahlen erreicht. Zu ihren Hauptbestandteilen gehören die Steuerung, die Software und die verbaute Mechanik.

2. Wie werden CNC Maschinen angetrieben?

Die Antriebselemente von CNC Maschinen unterscheiden sich nach der Anwendungsart. Je nach Anforderung werden sie entweder durch Schrittmotoren oder wartungsfreie Servo-Motoren angetrieben, wobei Schrittmotoren in der Regel bei einfachen Anwendungen und Servo-Motoren bei anspruchsvollen Prozessen zum Einsatz kommen. Neuste CNC Maschinen werden teilweile auch mit Linearmotoren angetrieben.

3. In welchen Bereichen werden CNC Maschinen eingesetzt?

Moderne CNC Systeme werden als Werkzeugmaschine mittlerweile in nahezu allen Bereichen der industriellen Fertigung eingesetzt. Zu den bekanntesten Einsatzgebieten gehören Fräsen, Dosieren, Lasern, Schweißen, Gravieren, Plasmaschneiden, Greifen und 3D-Drucken. Je nach Anforderung können sie zahlreiche Materialien bearbeiten, beispielsweise Aluminium, Messing, Kunststoff, Bronze oder Stahl.

4. Wodurch zeichnet sich eine gute CNC Maschine aus?

CNC Maschinen sind komplexe Systeme, die je nach Anforderung völlig unterschiedlich ausgeprägt sein können. Dennoch gibt es einige Merkmale, die ein gutes CNC System auszeichnen. Dazu gehören Prozesssicherheit, eine hohe geometrische Genauigkeit und Dynamik, innovative Bedienbarkeit, Verfahrgeschwindigkeit, Erweiterbarkeit und offene Schnittstellen. Um Maschinenstillstände zu vermeiden, sollten Sie auch auf einen allumfassenden Rundumservice achten.

5. Kann man CNC Maschinen selbst bauen?

Da das isel System auf einem Baukastenprinzip basiert, ist es mit Fachkenntnis durchaus möglich, auch selbst eine Maschine zu kreieren. Ingenieurbüros und OEM-Maschinenbauer nutzen diese Möglichkeit, um eigene Konstruktionen schnell und einfach umzusetzen. Im neuen Online-Shop können einzelne Komponenten und diverses Maschinenzubehör wie Spindeln, Fräsmotoren und Absaugvorrichtungen sicher und unkompliziert bestellt werden.

6. Was ist der Unterschied zwischen CNC und NC Maschinen?

NC Maschinen wurden über Lochkarten gesteuert und sind gewissermaßen die Vorgänger von CNC Maschinen. Mittlerweile sind sie stark veraltet und werden nicht mehr eingesetzt.

7. Wie entstanden CNC Maschinen?

Wie bereits erwähnt, entstanden CNC Maschinen aus den durch Lochkarten gesteuerten NC Maschinen. Wegweisend war hier der US-Amerikaner John Parsons, der in den Jahren 1949-1952 am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge/USA die Basis für die moderne CNC Technologie legte. Basierend auf Parsons Technologie entwickelte die amerikanische Firma Bendix die erste NC Maschine mit über 300 Elektronenröhren. Gesteuert durch Lochkarten wurden die einzelnen Werkstückträger durch separate Motoren hin- und hergeschoben. Dieser Prozess wurde als NC Programm bezeichnet.

In Europa wurde die erste NC Maschine 1959 eingeführt, 1965 wurde der Werkzeugwechsel automatisiert, 1968 eroberte die erste NC Maschine mit einem integrierten Schaltkreis den Markt. Bereits 1978 erfolgte der Übergang zur ersten CNC Maschine. 1979 wurden die ersten Maschinen an das CAD-System angebunden.

Bis Mitte der 90er Jahre wurden die erforderlichen CNC Programme per Hand geschrieben. Eine mühselige Aufgabe für den Programmierer, schließlich konnten bereits minimale Programmfehler große Schäden an der CNC Maschine hervorrufen. Ab Ender der 90er wurde direkt aus einem CAD/CAM System programmiert.

8. Was ist die größte CNC Maschine der Welt?

Die bislang größte internationale CNC Maschine ist im Tosto-Werk in der italienischen Stadt Ortona beheimatet. Die gigantische CNC Fräsmaschine ist über 50 m lang, 22 m breit und rund 18 m hoch. Mit einem stolzen Gewicht von 1.300 Tonnen wiegt sie so viel wie sieben erwachsene Blauwale.

CNC Maschinen im Industriealltag

9. Welches Maschinenzubehör gehört zu einer CNC Maschine?

Da eine CNC Maschine je nach Anforderung völlig unterschiedlich konfiguriert ist, lässt sich hier keine allgemeingültige Aussage treffen. CNC-Maschinen stehen heute meist nicht mehr allein da, daher sollten sie allerdings grundsätzlich offen für andere Systeme sein. Dazu zählen beispielsweise Be- und Entladesysteme, Roboter oder andere Handling-Systeme. Auch eine Anbindung an ein übergeordnetes Software-System im Sinne von Industrie 4.0 ist empfehlenswert. Das wichtigste "Maschinenzubehör" ist jedoch nach wie vor ein guter Service.

10. Wie viele Achsen gehören zu einer CNC Maschine?

Auch hier ist eine allgemeine Aussage schwierig, da sich die Achs- oder auch Modulanzahl nach den jeweiligen Erfordernissen richtet. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen Zuführ- und Bearbeitungsachsen. Je komplexer die Steuerung, desto mehr Achsen gehören in der Regel zur CNC Maschine. Für industrielle Fräsprozesse sind beispielsweise CNC Systeme mit 5-6 Achsen üblich. Die bisher größte von isel ausgelieferte CNC Maschine verfügte über 21 Achsen.

11. Welche Steuerungsarten gibt es?

Eine CNC Werkzeugmaschine wird über einen direkt in die Steuerung integrierten Computer gesteuert. Dieser vergleicht durch Positions-, Dreh- und Zustands-Sensoren den IST-Zustand mit dem Soll-Zustand, greift direkt aus dem CNC Programm in die Steuerung ein und optimiert diese im Bedarfsfall. Die CNC Steuerung wird nach der Achs-Anzahl klassifiziert und weiterhin nach Punktsteuerung, Streckensteuerung und Bahnsteuerung unterschieden.

12. Was ist eine Punktsteuerung?

Bei der Punktsteuerung, oder auch Point-to-Point Steuerung, wird der Endpunkt einer Bewegung festgelegt, der durch die CNC Werkzeugmaschine auf dem schnellsten Weg angefahren wird. Während der Bewegung selbst kann nicht in die Verfahrgeschwindigkeit eingegriffen werden, die Antriebselemente laufen so schnell wie möglich. Lediglich an den Endpunkten kann die Werkzeugbewegung modifiziert werden. Die Punktsteuerung wird aufgrund ihrer geringen Steuerungsmöglichkeiten daher bei modernen Werkzeugmaschinen kaum noch eingesetzt.

13. Was ist eine Streckensteuerung?

Die Streckensteuerung ist gewissermaßen eine erweiterte Punktsteuerung, bei der zusätzlich in die Bewegungsgeschwindigkeit eingegriffen werden kann. Auch die Streckensteuerung findet in der industriellen Fertigung kaum noch Anwendung, da lediglich bei einer Achse Geschwindigkeit und Position gesteuert werden können. Im Vergleich zur Bahnsteuerung ist die Streckensteuerung dadurch deutlich unflexibler.

14. Was ist eine Bahnsteuerung?

Verfahrbewegungen mit minimal zwei gleichzeitig gesteuerten CNC Achsen können mit einer Bahnsteuerung umgesetzt werden. Die zunächst separaten Bewegungsabläufe der einzelnen Achsen werden miteinander synchronisiert, so dass das Werkzeug möglichst präzise der programmierten und optimierten Bahn folgt. Bei Drehmaschinen ist meist eine 2 D-Bahnsteuerung ausreichend, die dritte Dimension entsteht durch die Drehbewegung des Werkstücks. Sobald drei geregelte Achsen miteinander synchronisiert werden können, spricht man von einer 3 D-Bahnsteuerung. Diese gehört mittlerweile zum Steuerungsstandard bei Fräsen.

15. Wie hoch ist der durchschnittliche Maschinendurchsatz von CNC Maschinen?

Der durchschnittliche Maschinendurchsatz ist abhängig von Anwendung und Motorenart. Während Spindelmotoren rund 0,2 m pro Sekunde zurücklegen, schaffen Linearmotoren bereits 2-3 m pro Sekunde. Für den optimalen Maschinendurchsatz einer CNC Fräsmaschine sind Spindelmotoren meist völlig ausreichend.

16. Was ist der Regelkreis von CNC Maschinen?

Ein geschlossener Regelkreis ist die Grundvoraussetzung, um die Effizienz einer CNC Maschine zu messen, d. h. den Istzustand durch einen Servoregler mit dem Sollzustand zu vergleichen. Ist der Regelkreis nicht geschlossen, erhält der PC keine Rückmeldung, mögliche Abweichungen vom Sollzustand bleiben unerkannt. Nahezu alle CNC Maschinen, die für komplexe industrielle Prozesse eingesetzt werden, enthalten mittlerweile einen geschlossenen Regelkreis.

17. Was ist eine Gefährdungsanalyse?

Die Herstellung von CNC Systemen unterliegt grundsätzlichen und speziellen Sicherheitsanforderungen, die vom Maschinenbauer erfüllt werden müssen. Diese Kriterien werden durch EU-Richtlinien, für den Maschinenbau insbesondere durch die Maschinenrichtlinie (2006/42/EG), festgelegt und können je nach Einsatz und Maschinenart variieren. Zur Überprüfung der Vorgaben wird konstruktionsbegleitend eine Risikobeurteilung durchgeführt. In der Risikobeurteilung wird zunächst eine Risikoanalyse und Risikoeinschätzung aller Gefährdungen durchgeführt. Danach erfolgt die Bewertung der Gefährdungen. Die daraus resultierenden konstruktiven, steuerungstechnischen oder instruktiven Maßnahmen fließen in den Konstruktions- und Produktionsprozess ein. Die Risikobeurteilung ist die Grundlage für den sogenannten CE Konformitätsbewertungsprozess den alle Maschinen durchlaufen und der der final mit der Vergabe einer Konformitäts-/Einbauerklärung und der Anbringung des CE Kennzeichens an der Maschine endet.

18. Was ist eine Portalfräse?

Eine Portalfräsmaschine ist eine Fräse, deren Fräskopf an einem Verbindungsträger zwischen zwei Pfosten geführt wird. Das auf diese Weise entstehende Gestell ähnelt einem Portal, daher die Bezeichnung Portalfräsmaschine. In der Industrie werden Portalfräsmaschinen meist zur Bearbeitung großer Flächen eingesetzt, beispielsweise beim Planfräsen großer Platten. In vielen Fällen haben Portalfräsen neben dem Fräskopf am Querbalken zwei weitere Fräsköpfe an den Ständern, damit in einem Maschinendurchlauf gleichzeitig auch die Seiten der Werkstücke modifiziert werden können. Kleinere Portalfräsen mit Schrittmotoren werden häufig als Graviermaschinen, zur Oberflächenbearbeitung, für Dosieranwendungen oder zum Plasmaschneiden eingesetzt. Mit einem Verfahrweg bis zu ca. 1500 x 1000 x 200 mm kann eine Portalfräse auch mobil eingesetzt werden.

19. Was ist eine Oberfräse?

Eine Oberfräse wird in der spanenden Bearbeitung von Holz. Aluminium und weiterer Werkstoffe eingesetzt. Wie die Bezeichnung „Oberfräse“ bereits vermuten lässt, wird die Oberfräse von oben an die Werkstücke angesetzt. Sie eignet sich zum Fasen, Profilieren und zum Einfräsen von Nuten. Weiterhin wird sie zum Freihandfräsen und Schablonenfräsen eingesetzt. Je nach Anwendung werden dabei unterschiedliche Fräser verwendet, beispielsweise Nutfräser zur Herstellung rechteckiger Nuten oder Abrundfräser zum Abrunden von Kanten.

20. Was ist eine Nullpunktverschiebung?

Eine Nullpunktverschiebung ermöglicht die Mehrfachnutzung von Fräs- oder Bohrmustern in einer Aufspannung. So lassen sich z. B. 40 Teile in einem Arbeitsvorgang bearbeiten. Der Produktionsprozess wird durch eine Nullpunktverschiebung deutlich effektiver, der Maschinendurchsatz steigt.

21. Wie präzise arbeiten CNC Maschinen?

Die wichtigsten Messwerte eines CNC Systems sind die Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Diese werden meist durch einen Incremental-Encoder gemessen und betragen ± 50 µ bei der Positioniergenauigkeit und ± 20 µ bei der Wiederholgenauigkeit.

22. Was kosten CNC Maschinen?

In Abhängigkeit vom Anwendungsfall können die Kosten für CNC Maschinen zwischen 5.000 € und 150.000 € betragen.

23. Wie hoch ist der Energieverbrauch von einer CNC Fräse und CNC Maschine?

Der Energieverbrauch Ist immer abhängig von der Maschinengröße und der Anwendung. Wichtige Parameter zur Optimierung des Energieverbrauchs sind:

• Die richtige Maschine in Bezug auf Größe, Leistung und Automatisierungsgrad
• Bedarfsgerechte Ab- und Zuschaltung der Hilfsantriebe
• Verbrauchsoptimierte Parametrisierung der Achsparameter (Beschleunigungen, Verzögerungen)
• Abschaltautomatik bei Nichtbetrieb
• Verbrauchsoptimierte Programmierung.

24. Wie programmiert man eine CNC Maschine?

CNC Maschinen werden entweder über moderne CAD/CAM Systeme, direkt an der Maschine oder nach Din ISO 66025 programmiert. Die modernste und effizienteste Methode ist die Programmierung über CAD/CAM.

25. Gibt es CNC Systeme mit Kameras?

Grundsätzlich gehört eine Kamera nicht zur Grundausstattung einer CNC Maschine, kann aber bei Bedarf durchaus implementiert werden. Manche industriellen Anwendungen benötigen allerdings ein Vision-System zur Überwachung der Prozessbearbeitung, so dass die CNC Maschine bereits bei der Herstellung mit einer Kamera ausgestattet wird.

26. Wie erfolgt die Datenübertragung vom PC zur CNC Maschine?

Bei der Firma isel erfolgt die Datenübertragung mittels moderner CAN-BUS-Technik, die eine einfache Erweiterbarkeit des CNC Systems und schnelle Reaktionszeiten ermöglicht.

27. Was ist das EVA Prinzip?

Die Abkürzung "EVA" steht für den gesamten Arbeitsprozess einer CNC Maschine, d. h. die Eingabe mittels Software, die elektronische Verarbeitung und die Ausgabe über einen Post Prozessor, der die übertragenen Daten in einzelne Arbeitsschritte umwandelt.

Wartung & Transport von CNC Maschinen

28. Welche Lebensdauer haben moderne CNC Maschinen?

Wie bei vielen anderen Aspekten auch, lässt sich hier keine generelle Aussage treffen, da die Lebensdauer von der Art der Anwendung und der damit verbundenen Belastung zusammenhängt. Das schwächste Glied im "Leben einer CNC Maschine" ist in den meisten Fällen allerdings eher die Elektronik als die Mechanik.

29. Gibt es einen Wartungsplan für CNC Fräsmaschinen?

Der Wartungsplan ist Teil der Betriebsanleitung. Hier stehen die einzeln zu wartenden Komponenten. Die maßgebliche Größe für die Wartung von CNC Maschinen und Fräsen sind die Betriebsstunden. Diese werden in der Regel durch einen Betriebsstundenzähler ermittelt, welcher der jeweiligen Maschinenbelastung angepasst wird. Je höher die Belastung, desto geringer die Betriebsstundenzahl, nach der eine Wartung erforderlich ist. Ist die festgelegte Betriebsstundenzahl erreicht, öffnet sich ein Wartungsfenster, das auf die notwendige Wartung hinweist.

30. Wie werden CNC Maschinen aufgebaut?

CNC Systeme werden in der Regel komplett montiert per LKW geliefert und im fertigen Zustand in die Produktionshalle geschoben. Schwierig wird es lediglich bei internationalen Lieferungen oder sehr großen Maschinen, die aufgrund ihres Volumens nicht durch das Werkstor passen. Hier sind isel CNC Maschinen deutlich im Vorteil, denn im Vergleich zu vielen Konkurrenzmaschinen sind sie komplett zerlegbar und durch ihre Aluminium-Wabenkonstruktion auch für den Transport und Aufbau auf Nicht-Industrieböden geeignet. Selbst eine Lieferung in ein Hochhaus wurde dadurch ermöglicht: Die Maschine wurde zerlegt geliefert und per Aufzug nach oben befördert.

31. Wie reinigt man CNC Systeme?

CNC Fräsmaschinen können mit einer Absaugvorrichtung ausgestattet werden, welche die in der Aluminiumbearbeitung, Kunststoffbearbeitung oder sonstigen Prozessen im Maschinenbau anfallenden Späne bereits bei der Produktion absaugt. Alternativ kann der Grobschmutz bei Bedarf zwischendurch oder nach Produktionsende mit einem Industriesauger abgesaugt werden.

32. CE-Erklärung bei Roboteranbindung

Bei einer Roboteranbindung muss eine neue CE-Konformität vom Hersteller des Komplettsystems neu erstellt werden. Hierzu wird die CE-Erklärung der isel-CNC-Maschine einbezogen. Die isel CNC-Maschinen sind für eine Roboterintegration bereits vorbereitet.

33. Entsorgung bei Nutzungsende, Zerlegung

Nach Nutzungsende stehen wertvolle Rohstoffe zur Verfügung, die für das Recycling aufbereitet werden können. Hierzu muss eine CNC fachmännisch entsorgt werden. Es gibt heute viele Unternehmen, die sich für die Entsorgung für Maschinen spezialisiert haben. Gerne stehen wir mir Infos zur Verfügung. Die zu der Maschine gehörigen elektrischen und elektronischen Komponenten sowie die in der Maschine befindlichen Betriebsstoffe zur Herstellung der Betriebsbereitschaft sind ausschließlich fachgerecht, in Übereinstimmung mit der gültigen Rechtsprechung des Betreiberlandes, zu entsorgen.

34. Rücknahme

Je nach Zustand der Maschine nach Nutzungsende, bieten wir auch die Möglichkeit einer Rücknahme an. Wir bereiten die Maschinen wieder auf und bieten diese Maschinen dann auf unserer Gebrauchtmaschinenseite an.