CNC-Steuerungen Deutschland

Häufig gestellte Fragen zum Thema CNC-Steuerungen

CNC-Steuerungen – was ist das?

Das Verfahren der Computerized-Numerical-Control-Steuerung von Werkzeugmaschinen (CNC, rechnergestützte numerische Steuerung) gehört seit Mitte der 1960er-Jahre zur industriellen Produktion. Zuvor gab es die NC-Steuerung, die mittels Einlesen von Lochkarten funktionierte. Um CNC-Steuerungen zu nutzen, bedarf es Industrie-PCs. Zudem ist die Bedienung per Computerized Numerical Control in der Lage, Programmsätze zu verarbeiten und einer Maschine vorzugeben, welche von mehreren vorhandenen Achsen manövriert werden soll. Grafikprogramme, Dialogsteuerungen und Anbindungen an CAD-/CAM-Architekturen ermöglichen die zeitgemäße Bearbeitung von Werkstücken. Betriebe erstellen große und aufwendige Bauteile mithilfe von CNC-Steuerungen, die inzwischen Standard sind und die manuelle Fertigung ersetzen. Des Weiteren verwenden Firmen und Anwender zunehmend Soft-CNC-Steuerungen. Anders als bei den CNC-Steuerungen stützen die Funktionen sich dabei nicht auf elektrische Regelkreise (Hardware), sondern auf PC-Programme. Da Software gegenüber Hardware weitaus weniger kostet und einfacher zu handhaben ist, wird sie künftig voraussichtlich an die Stelle der Hardware basierten CNC-Steuerungen treten. Mittlerweile werden zudem DNC-Steuerungen (Distributed Numerical Control = verteilte numerische Steuerung) verwendet und somit die Vernetzung von Bildschirmarbeitsplätzen mit Maschinen, um Maschinenprogramme virtuell zu simulieren.

Welche CNC-Steuerungen gibt es?

Hier eine CNC-Steuerungen-Übersicht:

Punktsteuerung (Point-to-Point-Steuerung): Hierbei kann nur der Schlusspunkt einer Bewegung definiert werden, den die betreffende Maschine schnellstmöglich anfährt. Die Bewegung wird bei der Verfahrgeschwindigkeit nicht in Stufen geregelt, sondern meist so schnell wie möglich betrieben. Aufgrund dessen kann ein Werkzeug nur am Schluss der Bewegung eingreifen, um z. B. zu stanzen oder fräsen. Die Punktsteuerung kommt bei Werkzeugmaschinen heutzutage kaum noch vor, doch bei schlichten Modellen von Stanzmaschinen, Punktschweißmaschinen, Bohrmaschinen oder Greifrobotern wird sie noch genutzt, sofern diese keine vorgegebene Bahn abfahren sollen. Da die Bewegungsabläufe bei dieser CNC-Steuerung unbestimmt sind, besteht Kollisionsgefahr, vor allem für die Bediener.

Streckensteuerung: Diese CNC-Steuerung stellt im Grunde eine Punktsteuerung dar, deren Bewegungsgeschwindigkeit sich exakt bestimmen lässt. Dabei wird die Geschwindigkeit und Positionierung jeder Achse einzeln geregelt. Daher ist es möglich, eine achsparallele Bewegung mit Vorschub auszuführen und so z. B. eine gerade Nut zu fertigen. Diese Form der CNC-Steuerungen findet sich mittlerweile nur noch bei kleinen Spezialmaschinen, die etwa in der Ausbildung, im Vorrichtungsbau sowie bei Nutenfräsmaschinen zum Einsatz kommen. Ein Grund für diesen Rückgang ist, dass die Streckensteuerung kaum flexibel ist, preislich aber nur ein wenig unter einer Maschine mit Bahnsteuerung liegt.

Bahnsteuerung: Diese CNC-Steuerungen verkaufen CNC-Steuerungen-Hersteller heute am meisten. Sie ermöglichen, mindestens zwei simultan gesteuerte Achsen zu bewegen, wobei das Werkzeug mit zuvor festgelegter Geschwindigkeit entlang einer programmierten Bahn geleitet wird. Bahnsteuerungen gibt es mit miteinander interpolierten oder mit simultan geregelten Achsen. Mit Interpolieren ist hier gemeint, dass die getrennten Bewegungsabläufe von Achsen aufeinander abgestimmt werden, sodass sich die Werkzeugspitze so exakt wie möglich nach der programmierten Bahn richtet. Die 2-D-Bahnsteuerung ist in der Lage, unterschiedliche Konturen mit zwei definierten Achsen abzufahren. Im Fall von Drehmaschinen genügt dies häufig, da das Bauteil für die dritte Dimension sorgt, indem es rotiert. Wenn zwischen miteinander interpolierten, geregelten Achsen zu wählen ist, ist von einer 2½-D-Bahnsteuerung die Rede, wie es bei Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen üblich ist. Wenn es möglich ist, drei geregelte Achsen miteinander zu interpolieren, handelt es sich um die 3-D-Bahnsteuerung – dies ist bei Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren vorzufinden. CNC-Steuerungen-Hersteller verkaufen auch zusätzliche Achsen für Maschinen, um schwenk- und drehbare Werkstück- oder Werkzeugaufnahmen zu ermöglichen. Des Weiteren müssen Bahnsteuerungen über zahlreiche Sensoreingänge, Stellgrößenausgänge und eine leistungsstarke Software verfügen, um das Potenzial einer Maschine auszuschöpfen.

Diese Steuerungen gibt es u. a. von CNC-Steuerungen-Herstellern wie Siemens, Heidenhain und Fanuc.

Was sind die Vorteile von CNC-Steuerungen?

CNC-Steuerungen, insbesondere von im Markt anerkannten CNC-Steuerungen-Herstellern, liefern Betrieben enormen Mehrwert. Dazu gehören die Produktion von Groß- und Kleinserien, eine hoch entwickelte Rationalisierung sowie überzeugende Qualität. Weitere Vorteile:

• Präzision in der Fertigung: Mittels CNC-Steuerungen werden Daten sofort an die Werkzeugmaschinen gesandt, was die Herstellung von Bauteilen weitaus genauer gestaltet. Daher können CNC-gesteuerte Maschinen Bauteile erstellen, bei denen manuelle Verfahren versagen. So entstehen zwei- oder dreidimensionale Werkstücke, von denen alle gefertigten Teile so gut wie identisch ausfallen.
• Ressourcen sparen: CNC-Steuerungen erleichtern die Arbeit von Maschinenbedienern, da der Programmierungsaufwand dank CAD-/CAM-Software an der Maschine entfällt. Ein einmal erstelltes Programm kann uneingeschränkt und ohne zusätzliche Arbeit weitergenutzt werden. Zudem fällt aufgrund der hohen Präzision einer CNC-Fräsmaschine kaum Ausschuss an. Ein weiteres positives Resultat: Die Herstellungskosten sinken.
• Breite Produktpalette: Unterschiedliche neue Produkte zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, ist dank CNC-Steuerungen einfach zu bewerkstelligen. Dieser Vorteil ist auf die Flexibilität von CNC-Maschinen sowie die komfortable Fertigung im Vergleich zu traditionellen Verfahren zurückzuführen.
• Automatisierte Fertigung: CNC-Maschinen produzieren Werkstücke zum überwiegenden Anteil selbstständig. Häufig kann eine Maschine mit nur einmaligem Einspannen des Werkstoffs eine Reihe von Arbeitsschritten durchführen. Das Einrüsten der Maschine ist nur bedingt erforderlich, das Umspannen von Materialien erübrigt sich fast völlig. Auf diese Weise lässt es die CNC-Technik zu, unterschiedliche Bauteile auf einer Maschine herzustellen, ohne dass Anwender umrüsten müssen. Ein Programmwechsel reicht aus – und schon geht die Fertigung weiter.
• Zeitersparnis, Wirtschaftlichkeit, Wettbewerbsvorteile: Es sind u. a. die erstaunlichen Positionier- und Wiederholgenauigkeiten, zusammen mit hohen Eilgängen und Schnittgeschwindigkeiten, die CNC-Steuerungen auszeichnen. Zudem erlauben sie die Fertigung mit über 40 Achsen bei rasanten Satzverarbeitungszeiten. Ferner arbeiten CNC-Steuerungen ohne menschliches Zutun, sie kontrollieren Maschinen über eine Schicht hinweg selbsttätig – es muss kein Bediener an der Anlage stehen. Steuerungen dieser Art, die CNC-Steuerungen-Hersteller auf dem neuesten Stand anbieten, überwachen simultan sämtliche Maschinenparameter, erfassen sie und übermitteln sie an Endgeräte. Daher kann ein Anwender ortsunabhängig auf die Maschine zugreifen und die Daten auslesen. Die Eigenschaften von CNC-Steuerungen rationalisieren Abläufe in hohem Maße, reduzieren Stillstandszeiten und bringen Firmen Wettbewerbsvorteile.

Wo liegt der Unterschied zwischen CAD-, CAM- und CNC-Software?

CAD-Software : Mit CAD-Software (CAD: Computer-Aided Design = rechnerunterstütztes Design ), einer CAx-Technologie*, realisieren Anwender ihre Vorstellungen für die CNC-Bearbeitung und entwerfen 2-D- oder 3-D-Zeichnungen für Bauteile. Durch die heutzutage hervorragende Rechnerleistung bieten Unternehmen CAD-Systeme an, die mit Experten- und FEM-Anwendungen (FEM: Finite-Elemente-Methode, numerisches Verfahren) für die Konzeption und die Konstruktion technischer Systeme aufwarten. Objekte werden dabei als dreidimensionale Körper wiedergegeben. Dank 3-D-CAD stellen Anwender Objekte aus diversen Perspektiven dar. Erweiterte CAD-Modelle können physikalische Merkmale (Festigkeit, Elastizität etc.) von Objekten beschreiben. Viele Branchen profitieren vom Nutzen der CAD-Software, darunter Architektur, Bauingenieurwesen, Maschinenbau, Elektrotechnik, Zahntechnik.

CAM-Software: CAM-Software (CAM: Computer-Aided Manufacturing = rechnerunterstützte Fertigung) übersetzt die erstellten Zeichnungen inklusive Steuerungsbefehle in G-Code, mit dem CNC-Software CNC-Maschinen oder 3-D-Drucker steuert. In der CAM-Lösung, ebenfalls eine CAx-Technologie*, kann der Nutzer seine Funktionen für wiederkehrende Prozesse hinterlegen, damit alles schneller und effizienter abläuft. Falls etwas im CNC-Programm falsch läuft und korrigiert werden muss, muss der Anwender dazu nicht wieder mit dem CAM-System arbeiten, sondern kann einen Shopfloor Editor (oder werkstattorientierte Programmierung) nutzen, damit die Herstellung schnell weitergeht. Ferner kann CAM-Software mit anderen Anwendungen in Verbindung treten, z. B. mit der Werkzeugverwaltung oder mit PPS-Systemen (Produktionsplanung und Steuerung).

* CAx (Computer-Aidedx oder Computer-Assisted x = rechnergestützt) ist ein Platzhalter für verschiedene Buchstaben, die für Abkürzungen für Ablaufabschnitte und Technologien der Produktion stehen. CAx hängt mit der herstellungsbezogenen angewandten Informatik sowie mit dem Product-Lifecycle-Management zusammen.

CAD und CAM in einer Lösung: Des Weiteren können Sie Software kaufen, die CAD und CAM miteinander kombiniert und Zeichnungen direkt in Befehle an die Maschinensteuerung übersetzt. Manche Kombinationslösungen aus CAD und CAM lassen es zu, von der graphischen Vorlage (CAD) bis zur G-Code-Entwicklung (CAM) mit nur einer Anwendung auszukommen. Dadurch entfällt der Vorgang, CAD-Inhalte in eine CAM-Software zu übermitteln. Aus diesen Vorteilen ergibt sich für Kunden, dass sie nur eine CAD-CAM- sowie eine CNC-Software zu kaufen brauchen.

CNC-Software: Im Kontrast zu CAD und CAM dient die CNC-Software als Steuersystem, das z. B. ein Programm beim Drehen „ausliest" und der CNC-Maschine die Befehle erteilt, wie sie ein Werkstück erstellen soll.

Wo wird die CNC-Steuerung eingesetzt?

CNC-Steuerungen-Hersteller bieten ihre Systeme für diverse Maschinen an, z. B. Fräs-, Dreh- oder Bohrmaschinen sowie Bearbeitungszentren. Diese Bereiche nutzen CNC-Steuerungen (Beispiele):

• Werkzeugbau
• Formenbau
• Modellbau
• Gravurbereich

Darüber hinaus setzen diese Branchen auf CNC-Steuerungen (Beispiele):

• Automobilbranche
• Schmuckindustrie
• Spielzeugbranche
• Medizintechnik
• Dentaltechnik

Welche CNC-Steuerung ist die richtige?

Verschaffen Sie sich bei Interesse an diesen Systemen zunächst eine CNC-Steuerungen-Übersicht und prüfen Sie die Bewertungen von anderen Kunden. Wenn Sie eine CNC-Steuerung kaufen möchten, empfiehlt es sich als Nächstes herauszufinden, welches System mit der bei Ihnen vorhandenen Infrastruktur kompatibel ist. Kaufen Sie erstmals eine solche Steuerung, ist es ein Muss, sich von einem CNC-Steuerungen-Hersteller beraten zu lassen. Denn viele infrage kommende Systeme haben Vorzüge, aber manchmal auch ein paar Nachteile bzw. sie sind meist komplex. Bedenken Sie auch, dass der Kauf einer CNC-Steuerung Ihr Budget belasten kann.