Computer Numerical Control (CNC)-Maschinen sind automatisierte Fräsgeräte, die industrielle Komponenten ohne direkte menschliche Hilfe herstellen. Sie verwenden codierte Anweisungen, die an einen internen Computer gesendet werden, was es Fabriken ermöglicht, Teile genau und schnell herzustellen. Es gibt viele verschiedene Arten von CNC-Maschinen, die von Bohrern bis hin zu Plasmaschneidern reichen, sodass sie zur Herstellung einer Vielzahl von Teilen verwendet werden können. Obwohl die meisten industriell in der Produktion eingesetzt werden, gibt es auch Hobby-Versionen der meisten Maschinen, die in Privathaushalten verwendet werden können.
Arten von Maschinen
Die gängigsten CNC-Maschinen sind Fräsmaschinen, Drehmaschinen und Schleifmaschinen. Fräsmaschinen schneiden Materialien, einschließlich Metall, automatisch mit einer Schneidspindel, die sich gemäß den Anweisungen des Computers in verschiedene Positionen und Tiefen bewegen kann. Drehmaschinen verwenden automatisierte Werkzeuge, die sich drehen, um Material zu formen. Sie werden häufig verwendet, um sehr detaillierte Schnitte in symmetrischen Teilen wie Kegeln und Zylindern zu machen.
Schleifmaschinen verwenden ein sich drehendes Rad, um Materialien zu schleifen und Metall oder Kunststoff in die gewünschte Form zu bringen. Sie sind einfach zu programmieren und werden daher normalerweise für Projekte verwendet, die nicht die gleiche Präzision wie Fräsen oder Drehmaschinen erfordern. Daneben gibt es auch CNC-Fräser, mit denen Schnitte in eine Vielzahl von Materialien ausgeführt werden; sowie computerprogrammierbare 3D-Drucker; und Revolverlocher, mit denen Löcher in Metall oder Kunststoff gebohrt werden. Diese Technologie kann auch mit verschiedenen Arten von Schneidgeräten verwendet werden, einschließlich solcher, die mit Wasser, Laser und Plasma arbeiten.
Programmierung und Bedienung
Der zum Programmieren von CNC-Einheiten verwendete Code wird allgemein als G-Code bezeichnet. Es enthält Informationen darüber, wo Teile der Maschine positioniert werden sollen, und teilt der Maschine genau mit, wo ein Werkzeug platziert werden muss. Andere Anweisungen geben der Maschine zusätzliche Details an, wie die Geschwindigkeit, mit der ein Teil laufen soll; wie tief es schneiden, brennen oder schlagen sollte; und der Winkel eines automatisierten Werkzeugs. Die meisten modernen industriellen CNC-Maschinen sind in ein Netzwerk von Computern eingebunden und erhalten über eine Softwaredatei Bedienungs- und Werkzeuganweisungen.
Vorteile und Nachteile
Im industriellen Umfeld können CNC-Maschinen zu ganzen Zellen von Werkzeugmaschinen zusammengefasst werden, die unabhängig voneinander arbeiten können. Sie werden oft von vollständig digitalen Designs angetrieben, wodurch die physische Erstellung von Design-Blaupausen überflüssig wird. Viele sind in der Lage, mehrere Tage ohne menschliches Eingreifen zu laufen. Einige sind sogar so ausgefeilt, dass sie das Mobiltelefon des Betreibers kontaktieren und eine Warnung senden können, wenn eine Störung auftritt. Diese automatisierten Funktionen ermöglichen die Produktion von Tausenden von Teilen mit minimaler Überwachung und geben dem Bediener frei, andere Aufgaben auszuführen.
Außerdem kann eine CNC-Maschine Teile mit einer Präzision formen, die mit älteren Werkzeugen kaum möglich ist. In einer konventionellen Fabrik müssen Arbeiter verschiedene Werkzeuge von Hand steuern, und Fehler sind häufig, aber eine Maschine kann dieselbe Aufgabe ermüdungsfrei ausführen und ohne Unterbrechung arbeiten. Das spart viel Zeit und die verbesserte Genauigkeit kann dazu beitragen, Ausschuss zu vermeiden, da weniger fehlerhafte Teile weggeworfen werden müssen.
Trotz ihrer Vorteile sind CNC-Maschinen teurer als ältere Maschinentypen, was sie für kleinere Betriebe unerschwinglich machen kann. Sie sind auch teuer in der Reparatur und Wartung. Sie begrenzen zwar das Fehlerpotenzial, eliminieren es jedoch nicht vollständig, da Operationen die Maschine immer noch falsch programmieren oder bedienen können. Darüber hinaus müssen diese Maschinen von qualifiziertem Personal mit einer bestimmten Ausbildung bedient werden, die möglicherweise nicht in allen Bereichen verfügbar ist.
Entwicklung
CNC-Maschinen haben sich seit ihrer Einführung in die Fertigungsindustrie erheblich weiterentwickelt. Die ersten erhielten Codeanweisungen über fest verdrahtete Controller, was bedeutete, dass das Programmierformat nicht geändert werden konnte. Spätere Modelle wurden über Mainframe-Kabel und Disketten programmiert, was Variationen in der Programmierung zuließ. Moderne können mit Softwaredateien betrieben werden, die sich auf CDs, USB-Laufwerken befinden oder über ein Netzwerk gesendet werden.