Die Bedeutung von CNC Fräsen in der industriellen Produktion
Effiziente Produktion mit einer Fräsmaschine
Präzisionsfertigung in engen Toleranzen bei beliebiger Kontur - das ist das Potenzial von CNC-Fräsen. Die komplexen und anspruchsvoll zu bedienenden Anlagen sind in vielen Anwendungsbereichen unverzichtbar. Eine heute verfügbare Fräsmaschine eignet sich ebenso zur Herstellung von Einzelteilen wie zur Produktion von Grossserien. Dabei sind eine sorgfältige Produktionsplanung und Vorbereitung der Arbeitsstücke unabdingbar. Die mannlose bzw. mannarme Fertigung gehört heute zum Standard.
Für Serienfertigung genutzte CNC Maschinen benötigen zudem eine konsequente Qualitätsüberwachung. Die hoch invasive Bearbeitungsform bewirkt einen grossen Verschleiss an den Werkzeugen, die zum Einsatz kommen. Damit die gewünschten Toleranzen bei jedem Werkstück eingehalten werden, ist ein rechtzeitiger Austausch der Schneidmittel unverzichtbar. Die dazu erforderliche Kontrolle der Form- und Lagetoleranzen gehört bei einer hochwertigen CNC Fräse deshalb ebenfalls zum Standard.
Das CNC-Fräsen gehört zu den zerspanenden Bearbeitungsformen. Anders als beim Drehen wird beim Fräsen kein rotationssymmetrisches, sondern ein beliebig geformtes Werkstück hergestellt. Gefräste Werkstücke werden aus Roh- und Vormaterialien wie Blöcken, Profilen oder Platten ausgearbeitet. Im Gegensatz zum CNC Drehen ist das Werkstück statisch, welches man bearbeiten muss, während sich beim CNC Drehen das Werkstück dreht. Bei Serienteilen kommen vorgeformte Gussteile / gesägte Rohlinge aus gezogenen oder gepressten Stangen / oder Plattenzuschnitte zum Einsatz. Die CNC Fräse wird benutzt, um in diesem Fall nur noch die Endkontur in der gewünschten Masshaltigkeit zu bearbeiten.
Die per CNC gesteuerte Fräse lässt sich einfacher bedienen und einstellen als ihre manuell betätigten Vorläufer. Im Unterschied zur konventionellen Fräse werden die Achsbewegungen der CNC Fräse durch Drehstrom-Synchronmotoren, Torque-Motoren oder auch Linearmotoren angetrieben.
Ein CNC Fräser hat die Aufgabe, eine Fräsmaschine zu programmieren und für die Serienfertigung einzurichten. Kommen CNC-Maschinen für grössere Serien zum Einsatz, kann eine Hilfskraft die weitere Bedienung übernehmen. Ihre Arbeiten beschränken sich dann nur noch auf das überwachen der Anlage, die Kontrolle der Werkstücke und das Einspannen neuer Rohlinge. Eine Automatisierung durch Roboter ist heutzutage sehr verbreitet.
Sofern keine Qualitätsüberwachung im Funktionsumfang der Maschinen integriert ist, übernimmt ein Fräser diese Aufgabe. Die Kontrolle der Werkstücke kann auf verschiedene Arten erfolgen: Mit Hilfe von traditionellen Messmitteln wie zum Beispiel Mikrometer oder Messschieber, aber auch durch hochmoderne 3D-Koordinatenmessmaschinen. Schneidwerkzeuge sollten regelmässig überprüft werden. Auf modernen Anlagen geschieht dies mittels Standzeitüberwachung. Bei dieser Methode wird das Werkzeug mittels einer vorher definierten Standzeit (Werkzeugeinsatzzeit), nach dessen Erreichen durch ein Schwesterwerkzeug ersetzt.
Ebenfalls existiert die Möglichkeit, mittels Schnittkraftüberwachung beim CNC Fräsen zu ermitteln, ob ein Werkzeug noch innerhalb der Norm arbeitet. Die optische Überprüfung durch den Anwender ist aber in jedem Fall noch angebracht. Abgenutzte Werkzeuge erhöhen die Ungenauigkeit der Teile und beeinflussen die Optik negativ. Abgenutzte Schnittwerkzeuge aus Vollhartmetall, HSS oder anderen Materialien können beim CNC Fräsen in aller Regel nachgeschärft werden. Ist der Verschleiss zu hoch, recycelt man die Werkzeuge.
Die Bearbeitung auf einer CNC Fräsmaschine geschieht in zwei Schritten. Der erste Durchgang wird "Schruppen" genannt. Dabei wird die Kontur bis auf wenige Zentel Millimeter aus dem Rohling herausgearbeitet. Im zweiten Durchgang, dem "Schlichten", stellt die CNC Fräsanlage die fertige Kontur innerhalb der gewünschten Toleranzen her. Das Werkstück muss über die gesamte Bearbeitungszeit stabil gespannt bleiben. Unstabile Spannungen können zu Massabweichungen führen. Die regelmässig Prüfung der Werkstückspannung ist absolut wichtig.
Während der Fräsbearbeitung ist die Kühlung der Werkzeuge sehr wichtig. Sie verhindert die überhitzung der Werkzeuge, verlängert die Standzeit und spült die Späne vom Werkstück weg in den Maschinenraum oder runter zum Späneförderer. Die Kühlung kann durch verschiedene Medien geschehen: Durch wassermischbaren Kühlschmierstoff, dieser wird durch Wasser verdünnt in den Maschinentank gefüllt / durch öl oder bei Trockenbearbeitung durch Luft.
Die Schutzeinhausung und die Sicherheitseinrichtungen der CNC Fräsanlage müssen stets einwandfrei in Ordnung sein. Die umherfliegenden Späne bergen ein hohes Verletzungsrisiko. Beschädigte Schutzscheiben, defekte Schutzschalter oder Not-Aus Schalter müssen umgehend ersetzt werden. Eine überbrückung von Schaltern ist strengstens verboten und wird von der Schweizerischen Unfallversicherungsanstalt SUVA regelmässig überprüft.
Sicher mit Kollisionsüberprüfung
Ein Crash bzw. eine Kollision entsteht beim CNC-Fräsen, wenn ein Werkzeug im Eilgang oder hohem Vorschub zu nah an das Werkstück oder Spannmittel gefahren wird, welches man bearbeiten will. Kleinere Kollisionen resultieren in einem Werkzeugbruch oder einer Beschädigung der Spannmittel. Heftige Kollisionen können ganze Spindeln zerstören oder die gesamte Geometrie der CNC Fräse aus dem Gleichgewicht bringen. Reparaturen nach Kollisionen dieser Art können mehrere Tage dauern und unterbrechen die Produktion dementsprechend. Die Kollisionsüberprüfung geschieht beim modernen CNC-Programmieren bereits auf dem Computer. Bei der virtuellen Simulation werden Kollisionen beim CNC Fräsen bereits angezeigt.
Qualifiziertes Arbeiten an der Fräsanlage
CNC-Maschinen dürfen grundsätzlich nur von qualifizierten Fachkräften eingerichtet, programmiert und gewartet werden. Zu dieser Berufsgattung gehören Polymechaniker oder Produktionsmechaniker.
Eine solide Grundausbildung ist absolut wichtig, um solche Anlagen sicher bedienen und programmieren zu können. Die Ausbildung zum Polymechaniker dauert 4 Jahre und beinhaltet 2 Schultage pro Woche. Die Grundausbildung findet entweder intern oder extern in einer qualifizierten Ausbildungsstätte statt. Die Ausbildung zum Produktionsmechaniker dauert 3 Jahre und beinhaltet 1 Tag pro Woche in der Schule. Die Ausbildung zum Produktionsmechaniker und Polymechaniker ist anspruchsvoll. Die Möglichkeiten, welche sich nach einer solchen Ausbildung bieten sind vielfältig. Die Meienberg Feinmechanik AG bietet interessante Lehrstellen an.
Die Verantwortung, welche man an solch komplexen Anlagen trägt, ist hoch. Programmierung, Wartung und Instandsetzung von CNC Fräsanlagen liegt deshalb ausschliesslich in der Verantwortung gut ausgebildeter Fachkräfte, über welche die Meienberg Feinmechanik AG selbstverständlich verfügt. CNC-Fräsen mit einer Fräsmaschine von Meienberg Feinmechanik, Präzision von A bis Z.