Was ist CNC? | System, Funktionsprinzip, Typen

Wenn Sie planen, in der Fertigungsindustrie zu arbeiten, oder ein Neuling in der Fertigungsindustrie sind, ist es normal, dass Sie sich mit dem Wort CNC nicht vertraut fühlen, da niemand alle Fachbegriffe in dieser Branche systematisch ordnen kann.

Daher haben die meisten Menschen mittlerweile Vorurteile gegenüber dem Fachbegriff CNC und denken, dass CNC für numerische Steuerungsbearbeitung steht. Dies liegt zum einen daran, dass man die Bedeutung von CNC nicht versteht, zum anderen daran, dass man nicht weiß, wofür CNC steht.

Um jedem zu helfen, zu verstehen, was echte CNC ist, werden in diesem Artikel die folgenden Aspekte als Ausgangspunkt genommen, um jedem ein klares Verständnis von CNC zu vermitteln.

Was ist CNC?

CNC-Definition und Hintergrund

Einfach ausgedrückt ist CNC die englische Abkürzung für „Computer Numerical Control“, deren Ursprung bis in die späten 1940er und frühen 1950er Jahre zurückverfolgt werden kann. Was wir heute CNC nennen, ist postmoderne Technologie, die das Ergebnis der technischen Systemmodernisierung von CNC nach einiger Zeit ist.

Am Anfang war der Systemaufbau der CNC sehr einfach und bestand aus Hardware-Schaltkreisen. Man kann es so verstehen, dass man Bedienungsanleitungen direkt per Kabel ausgibt, ohne dass ein zwischengeschaltetes Übertragungssystem erforderlich ist. Es handelt sich lediglich um eine direkte Anweisung, die CNC-Werkzeugmaschine auf eine bestimmte Weise reagieren zu lassen. Die CNC dieser Zeit wird als frühe CNC bezeichnet, auch als harte NC bekannt. Im herkömmlichen Sinne handelt es sich lediglich um eine Linienintegration, die nicht als echtes CNC-Betriebssystem angesehen werden kann.

Sind CNC und CNC-Bearbeitung dasselbe?

Was wir heute CNC nennen, bezieht sich auf das Produkt der Integration von Computersoftwaretechnologie und Hardwareschaltungen nach den 1970er Jahren. Dies ist die Integration und Innovation von Wissenschaft und Technologie. Wenn wir untersuchen müssen, was CNC bedeutet, wird sich die Bedeutung nach dem Verständnis moderner Menschen stark ändern, da viele Menschen alle in die Irre führen und denken, dass CNC etwas ist CNC-Bearbeitung.

CNC≠CNC-Bearbeitung. Meiner Meinung nach ist CNC nur ein Betriebssystem, und bei der CNC-Bearbeitung wird dieses System verwendet, um bestimmte Bearbeitungsvorgänge an physischen Materialien durchzuführen. Der Bearbeitungsgegenstand kann Metallmaterial oder Kunststoffmaterial sein. Die Wahl dieses Materials wird vom Kunden bestimmt, um anhand der tatsächlichen Verwendung des Bauteils das am besten geeignete Material für die Bauteilverarbeitung auszuwählen.

Für den von uns angebotenen CNC-Bearbeitungsservice überlassen wir es unseren Kunden, ihre eigenen Verarbeitungsmaterialien (vom Kunden bereitgestellte Materialien) für die CNC-Bearbeitung bereitzustellen oder die von uns bereitgestellten Fertigungsmaterialien auszuwählen.

Der einzige Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass die vom Kunden bereitgestellten Materialien genauer sind, da jedes Land unterschiedliche Standards für die Verwendung von Materialien hat und es einige geringfügige Unterschiede bei den produzierten Rohstoffen gibt, aber im Allgemeinen können sie den erwarteten Produkteffekt erzielen.

Durch die obige Beschreibung sollte jeder verstehen, dass CNC und CNC-Bearbeitung zwei Konzepte sind. CNC bezieht sich eher auf das numerische Steuerungssystem, während bei der CNC-Bearbeitung der spezifische Bearbeitungsteil im Vordergrund steht. Ob diese Verknüpfung gut koordiniert werden kann, entscheidet über die Qualität der CNC-bearbeiteten Teile. Der anspruchsvollste Teil der CNC-Bearbeitung ist die Zusammenarbeit zwischen den Bearbeitungsteams.

Was ist die Logik des CNC-Betriebssystems und wie funktioniert es?

Das CNC-Betriebssystem umfasst hauptsächlich drei Aspekte: Empfangen, Übersetzen und Ausführen von CNC-Programmen. Durch regelmäßige logische Verarbeitung oder das Lesen des durch die symbolischen Anweisungen angegebenen Programms führt die CNC-Werkzeugmaschine die angegebenen Aktionen aus und schließt die Bearbeitung der Teile ab.

In diesem Prozess spielt das CNC-System die Rolle eines Echtzeit-Multitasking-Computersystems, und sein Hauptarbeitsinhaltsprozess umfasst die folgenden Teile:

1. Empfangen von CNC-Programmen: Das CNC-System empfängt zunächst das CNC-Programm vom Eingabegerät, das das Teilebearbeitungsprogramm, Steuerparameter und Kompensationsdaten enthält. Die Bearbeitungsdaten der Teile werden in der Regel von erfahrenen CNC-Programmierern geschrieben.

Diese Daten liegen normalerweise in Form von NC-Code vor, der automatisch generiert oder manuell von der CAM-Software entsprechend dem Konstruktionsmodell des Teils zusammengestellt wird. Allerdings ist jeder CNC-Programmierer in unterschiedlichen Bereichen tätig und hat unterschiedliche Bearbeitungssoftware erlernt, sodass auch das kompilierte Ausführungsprogramm unterschiedlich sein wird.

Soweit ich weiß, verwenden die Programmierer um mich herum in der aktuellen CNC-Branche lieber Mastercam- oder UG-Software, um Teilebearbeitungsrouten zu schreiben, aber egal welche, am Ende kann der gewünschte CNC-Teilebearbeitungseffekt erzielt werden.

2. NC-Code übersetzen: Das CNC-System „übersetzt“ den empfangenen NC-Code in Maschinencode, der vom Computer erkannt werden kann. Dieser Prozess wandelt menschenlesbare Informationen in eine binäre Form um, die von CNC-Hardware erkannt werden kann, also Maschinencode.

Dieser Maschinencode ist im CNC-Ausführungscode hauptsächlich in zwei Typen (G-Code und M-Code) unterteilt. Im nächsten Artikel werde ich diesen Code im Detail erklären.

3. Verarbeitung ausführen: Maschinencode in Steuersignale umwandeln, z. B. elektrische Impulssignale, die die Bewegung von Koordinatenachsen, die Drehung von Spindeln und andere Hilfssteuersignale steuern.

Bei einer CNC-Fräsmaschine beispielsweise steuert das Vorschubsignal die Vorschubimpulse der X-, Y- und Z-Koordinatenachsen, treibt den Servomotor an, um sich entsprechend zu bewegen, und die Drehung des Motors wird über den Übertragungsmechanismus in die Translation des Arbeitstisches umgewandelt, bis der Bearbeitungsvorgang des Teils abgeschlossen ist.

Es ist erwähnenswert, dass ein ausgezeichneter CNC-Programmierer sehr wichtig ist, um einen perfekten CNC-Teilbearbeitungseffekt zu erzielen. Da viele Dinge zu berücksichtigen sind, muss ein qualifizierter Programmierer entsprechend dem vorhandenen Maschinensystem unterschiedliche Softwarecodeanweisungen schreiben und gleichzeitig sicherstellen, dass das Softwaredesign die beiden Hauptanforderungen der Verwaltung und Steuerung erfüllt.

Verwaltungssoftware und Steuerungssoftware

Verwaltungssoftware bezieht sich auf Aufgaben wie die Verarbeitung von Eingaben, E/A, Anzeige und Diagnose. Vereinfacht ausgedrückt sind es die Bedienanweisungen, die auf der CNC-Konsole sichtbar sind, während sich die Steuerungssoftware auf Aufgaben wie Dekodierung, Werkzeugkompensation, Geschwindigkeitsverarbeitung, Interpolation und Positionskontrolle bezieht.

Im eigentlichen CNC-Bearbeitungsprozess kann nur ein eng koordiniertes CNC-System sicherstellen, dass jede Aufgabe parallel ausgeführt werden kann und gleichzeitig die Stabilität und Echtzeitleistung des Systems erhalten bleibt.

Wenn Sie in einem CNC-System mit einer Single-Core-CPU mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen möchten, müssen Sie die CPU-Nutzungszeit angemessen zuweisen. Sie können eine Schleifenstruktur verwenden, um Aufgaben in einer logischen Reihenfolge anzuordnen und durch die Methode der „Ressourcen-Zeitteilung“ eine parallele Verarbeitung mehrerer Aufgaben zu erreichen.

Was ist das Prinzip der CNC-Bearbeitung?

Das Prinzip der CNC-Bearbeitung besteht darin, die Werkzeugmaschine durch Computerprogramme zu steuern, um den Bearbeitungsprozess automatisch gemäß dem vorgegebenen Bearbeitungspfad und den Bearbeitungsparametern abzuschließen (dieser Teil der Arbeit wird im Allgemeinen von CNC-Programmierern ausgeführt).

Der Kern der CNC-Bearbeitung besteht darin, die CAD-Zeichnungen der bearbeiteten Teile in digitale Steueranweisungen umzuwandeln, die die Werkzeugmaschine verstehen kann, und diese Anweisungen über das CNC-System an die Werkzeugmaschine weiterzuleiten, um die Werkzeugmaschine für die automatische Bearbeitung zu steuern.

Das Prinzip der CNC-Bearbeitung umfasst hauptsächlich die folgenden Teile:

1. Design und Programmierung: Dieser Teil wird in der Regel von erfahrenen CNC-Programmierern gemäß den vom Kunden bestellten CAD-Zeichnungen entworfen und programmiert.

Bei diesem Prozess gilt: Je komplexer das Teil, desto komplexer ist der erforderliche Werkzeugweg. Wenn der optimale Werkzeugweg nicht richtig geschrieben ist, bricht das Werkzeug während der eigentlichen Produktverarbeitung, was sehr gefährlich ist.

2. Datenübertragung: Wenn der Programmierer den ersten Schritt abgeschlossen hat, müssen die aktuellen Daten an das CNC-Betriebssystem übertragen werden. Das ist eine Lösung. Die meisten Datenübertragungen erfolgen durch das Kopieren von USB-Sticks.

3. Bearbeitungsausführung: Dieser Teil der Arbeit wird in der Regel von CNC-Bedienern durchgeführt.

4. Inspektion: Bevor das CNC-Werkzeug das Material fräst oder schneidet, muss einfach die von der CNC-Programmierung zusammengestellte Programmroute gestartet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Reinigung der CNC-Maschine (da der vom vorherigen Produkt verwendete Werkzeugweg unterschiedlich ist, muss das Werkzeugmagazin überprüft werden, um sicherzustellen, dass das abgenutzte Werkzeug rechtzeitig ausgetauscht werden kann).

5. Anpassung: Wenn das Teil offiziell CNC-bearbeitet wird, muss das Werkzeug kalibriert werden, um sicherzustellen, dass das verarbeitete Produkt innerhalb des vom Kunden gewünschten Toleranzbereichs liegt. CNC-Toleranz ist für die CNC-Industrie sehr wichtig. Im nächsten Kapitel erklären wir die CNC-Toleranz im Detail.

Tatsächlich besteht das Prinzip der CNC-Bearbeitung aus vielen Schritten, und alle CNC-Arbeiten dienen einem Zweck: der Verbesserung der Produktionseffizienz und Anpassungsfähigkeit des Bearbeitungszentrums bei gleichzeitiger Gewährleistung der Bearbeitungsgenauigkeit und -qualität. ‌

Was sind die häufigsten Arten von CNC-Werkzeugmaschinen?

Das Thema, das wir in der CNC-Bearbeitungsbranche am häufigsten erwähnen, sind CNC-Werkzeugmaschinen. Verschiedene Werkzeugmaschinen produzieren unterschiedliche Teile und verwenden unterschiedliche CNC-Bearbeitungstechnologien.

Diese CNC-Werkzeugmaschinentypen werden je nach ihren spezifischen Bearbeitungsfähigkeiten und ihrem Anwendungsbereich häufig in verschiedenen Fertigungsbereichen eingesetzt, von der Herstellung von Präzisionsteilen bis hin zur Bearbeitung großer Teile. Die folgenden Arten von CNC-Werkzeugmaschinen sind üblich:

CNC-Fräsmaschine: Diese Maschine wird hauptsächlich zur Bearbeitung von CNC-Teilen wie Ebenen, gekrümmten Flächen, Nuten usw. verwendet. Sie zeichnet sich durch mehrschneidige Werkzeuge aus, wodurch sie für die Bearbeitung von Hartmetallen und Materialien in Industriequalität geeignet ist und sich insbesondere auch zum Schneiden von weicheren und empfindlicheren Materialien wie Kunststoffen, Holz und Schaumstoff eignet.

CNC-Fräsmaschinen eignen sich ideal für die Herstellung von Platten, Kunststoffprototypen und Spritzguss-Anwendungsformen. Es ist erwähnenswert, dass CNC-Fräsmaschinen entsprechend den verschiedenen verarbeiteten Rohstoffen in Kunststoff (wie in Abbildung 1 unten dargestellt) und Hardware (wie in Abbildung 2 unten dargestellt) unterteilt werden.

Die von diesen beiden produzierten Teile sind unterschiedlich CNC-Fräsen Maschinen werden anders sein. Einen scharfen Vergleich dieser CNC-Fräsmaschine werde ich in einem anderen Blog anstellen. Interessierte Freunde können klicken, um es sich anzusehen.

„CNC-Drehmaschine“: Auch bekannt als CNC-Drehen In der Mitte befindet sich ein Spannfutter und eine Spindel. Diese Maschinen verfügen in der Regel über eine 3-Achsen-Konfiguration und können enge Toleranzen von ±4 μm erreichen, was sich sehr gut für die Bearbeitung komplexer zylindrischer Formen eignet. CNC-Drehmaschinen eignen sich für hochwertige Drehprozesse, einschließlich Kegeldrehen, Rändeln, Bohren, Schneiden und Nuten.

„CNC-Laserschneidemaschine“: Ähnlich wie CNC-Fräsmaschinen, verwendet jedoch Laserstrahlen zur Durchführung von Schneidvorgängen. Es eignet sich für eine hohe Schnittgenauigkeit und eine breite Materialverträglichkeit. Es eignet sich sehr gut zum Schneiden einer Vielzahl von Materialien, einschließlich Metallen, Kunststoffen und Harthölzern.

Es ist erwähnenswert, dass die mit CNC-Schneidemaschinen geschnittenen Materialien am besten bei etwa 6 mm und unter 6 mm kontrolliert werden, damit die Genauigkeit der ausgeschnittenen Teile gewährleistet ist.

Freunde, die sich mit Laserschneiden auskennen, wissen, dass beim Laserschneiden Wärme entsteht, und zwar umso dicker das Rohmaterial. Der ausgeschnittene Teil wird aufgelöst, was dazu führt, dass die tatsächliche Produkttoleranz nicht dem in der Zeichnung angegebenen Toleranzstandard entspricht. Daher wird in der Blechfertigung generell das Laserschneiden eingesetzt, da Blechteile solche Fehler zulassen.

„CNC-Plasmaschneidemaschine“: Ähnlich der Laserschneidemaschine, verwendet jedoch einen Plasmabrenner für den Schneidvorgang und bietet ein hohes Maß an Schnittgenauigkeit und eine breite Palette an Materialkompatibilität, besonders geeignet zum Schneiden leitfähiger Materialien.

‌CNC-Funkenerosionsmaschine (EDM): Verwendet die von Metallwerkzeugen erzeugten elektrischen Funken, um das Werkstück in die gewünschte Form zu schneiden, geeignet für die Bearbeitung leitfähiger Werkstücke, mit hoher Präzision und hochwertigen Schneideffekten.

Normalerweise haben die CNC-Teile, die an der Funkenerosionsbearbeitung beteiligt sind, komplexe Produktstrukturen und müssen durch das leitfähige Metall-Kupfer-Medium „Kupfermännchen“ geführt werden, um die gewünschte Schnittstruktur präzise zu entfernen.

In welchen Lebensbereichen wird die CNC-Bearbeitung eingesetzt?

Die Bedeutung der CNC-Fertigung

Wenn jemand, der gerade erst in die Branche eingestiegen ist, die Bedeutung der CNC-Fertigung nicht spürt, ist das normal und Sie sind nicht allein. Mit anderen Worten, solche Gefühle sind real, was auch die ursprüngliche Absicht ist, diesen Artikel zu schreiben.

Durch das Aufkommen der CNC-Fertigung wird unser Alltag voller Technologie sein. Die Technologie schreitet voran, und die Voraussetzung für den technologischen Fortschritt ist, dass eine große Anzahl von Prototypen zur Verifizierung erforderlich ist, und das Aufkommen der CNC-Fertigung erfüllt genau diesen Bedarf.

1. Automobilindustrie

Sie müssen beispielsweise verstehen, dass vor der offiziellen Produktion eines Autos Zeit benötigt wird, um zu überprüfen, ob die vom Designer entworfenen Automobilproduktdaten korrekt sind. Es müssen eine Reihe von Tests durchgeführt werden, und die Massenproduktion kann erst nach bestandenem Test durchgeführt werden.

Und die CNC-Fertigung ist zweifellos am besten geeignet. Die verarbeiteten Teile kommen den vom Designer gewünschten Daten am nächsten, was ein Präzisionsproblem mit sich bringt. Jeder sollte verstehen, dass einer der am häufigsten verwendeten Bereiche der CNC-Bearbeitung die Prototypenüberprüfung ist, und die genaueste Aussage ist die Prototypenüberprüfung im Automobilbereich.

2. Luft- und Raumfahrtbereich

Im Luft- und Raumfahrtbereich werden extrem hohe Anforderungen an die Produktpräzision und -leistung gestellt, sodass die CNC-Bearbeitung auch in diesem Bereich wichtige Anwendungen bietet. Teile von Luft- und Raumfahrtprodukten müssen mehrere komplexe Bearbeitungsverfahren durchlaufen, darunter hochpräzises Fräsen, Bohren, Drehen und andere Vorgänge. Die CNC-Bearbeitung verfügt über hochpräzise und hochstabile Bearbeitungsmöglichkeiten, die den hohen Anforderungen an Produktqualität und Leistung im Luft- und Raumfahrtbereich gerecht werden können.

3. Bereich der Formenherstellung

In der Fertigungsindustrie sind Formen wichtige Werkzeuge in der Fertigungsindustrie. Durch die automatisierten Bearbeitungsmöglichkeiten von CNC-Werkzeugmaschinen können die Effizienz und Präzision des Formenbaus erheblich verbessert werden.

4. Bereich der mechanischen Fertigung

Wenn Sie im Prozess der mechanischen Fertigung präzise Schneid-, Fräs-, Bohr- und andere Vorgänge an verschiedenen Rohstoffen durchführen möchten, um Teile zu erhalten, die den Anforderungen entsprechen, ist die CNC-Bearbeitung das beste Fertigungswerkzeug.

4. Elektronikfertigungsindustrie

Bei der Herstellung elektronischer Produkte müssen verschiedene kleine und präzise Teile bearbeitet werden, z. B. integrierte Leiterplatten, elektronische Komponenten usw. Bei solchen Produktteilen mit hohen Qualitätsanforderungen können die Produkte nur durch CNC-Bearbeitung innerhalb eines präzisen Fehlerbereichs gesteuert werden.

5. Industrie zur Herstellung medizinischer Geräte

Im realen Leben werden an Medizingeräteprodukte extrem hohe Anforderungen an Präzision und Qualität gestellt. Scheinbar einfache Produkte müssen mehrere komplexe Bearbeitungsschritte durchlaufen, um sie zu erhalten, weshalb die CNC-Bearbeitung auch in diesem Bereich weit verbreitet ist.

Durch das oben Gesagte sollte jeder das intuitivste Konzept haben, das heißt, wenn man im Leben einige präzise Dinge entwirft, kommt man nicht ohne CNC-Fertigung aus. Darin liegt die Bedeutung der CNC-Fertigung, die alle Aspekte unseres Lebens betrifft.

Ist CNC schwer zu erlernen?

In China gibt es ein Sprichwort: „Nichts ist schwierig, wenn man sich nur darauf konzentriert.“ Das heißt, wenn man sich sehr für etwas interessiert, wird man in diesem Bereich durch ständiges Lernen gewisse Erfolge erzielen.

Wenn Sie in der CNC-Fertigung arbeiten möchten, gibt es zwei Richtungen: Die eine ist CNC-Programmierer und die andere ist CNC-Maschinist (CNC-Bediener). Der Schwierigkeitsgrad dieser beiden Richtungen wird unterschiedlich sein, Sie müssen jedoch wissen, dass die Voraussetzung für die Ausbildung zum CNC-Programmierer darin besteht, dass Sie über ein gewisses Verständnis des CNC-Betriebssystems verfügen. Dies bedeutet, dass der CNC-Bediener die grundlegendste Schwelle darstellt.

Wenn Sie die spezifische Schwierigkeit kennen möchten, werde ich im nächsten Artikel „Ist CNC schwer zu erlernen“ als Titel verwenden, um Ihnen ein möglichst intuitives Gefühl für die Schwierigkeit des Erlernens von CNC zu vermitteln.

Bieten Sie CNC-Bearbeitungsdienstleistungen an?

Zunächst einmal freue ich mich, dass Sie dies sehen, was zeigt, dass Sie großes Interesse an der CNC-Branche haben, und danke Ihnen für die hohe Anerkennung dieses Artikels. Bei einigen der oben genannten Fragen sollten Sie ganz intuitiv spüren, dass wir in der CNC-Fertigung professionell sind. Das bedeutet, dass wir CNC-Bearbeitungsdienstleistungen anbieten, egal ob es sich um die Prototypenfertigung oder die Serienfertigung von Teilen handelt, wir können Ihre Projektanforderungen erfüllen.

Bei Bedarf laden Sie einfach Ihre CAD-Entwurfszeichnungsdatei hoch und wir unterbreiten Ihnen einen kostenlosen Angebotsservice. Wenn Sie mehr über unsere Fabrikbedingungen erfahren möchten, können Sie hier klicken, um teilzunehmen. Wenn Sie mehr über die Beratung erfahren möchten, besuchen Sie bitte unsere Business-Team-Seite für die persönliche Kommunikation mit einer engagierten Person.

Weitere Informationen zur CNC-Dynamik finden Sie jederzeit auf unserer Website. Wir werden sie in Echtzeit aktualisieren.