Alles, was Sie über die CNC-Großbearbeitung wissen müssen

Große CNC-Bearbeitung

Bearbeitung großer Teile oder Komponenten stellen mit herkömmlichen Techniken eine Herausforderung dar. Diese Komponenten erfordern Größe, Gewicht und Komplexität, die über die Kapazität herkömmlicher Maschinen hinausgehen. 

Dieses Problem wird jedoch durch die Verwendung großer CNC-Bearbeitung. Diese Maschinen können übergroße Teile präzise herstellen. Die Bergbau-, Landwirtschafts-, Bau-, Öl- und Gasindustrie ist auf diese großen Maschinen für die Herstellung von Hochleistungskomponenten mit hohen Präzisionsanforderungen angewiesen.

Große CNC-Bearbeitungszentren können Teile mit einem Gewicht von bis zu 30–50 Tonnen und haben extra große Durchmesser. Ingenieure können auch Testläufe und Versuche mit dem Rapid-Prototyping- Prozess, um später Materialabfall und Produktionskosten zu reduzieren.

Die Bearbeitung großer Teile darf nicht nur aufgrund ihres Größenbereichs missverstanden werden. Sie müssen die tatsächlich beteiligten Teile, die Komplexität des Designs, die Einrichtung der Maschine und die Toleranzanforderungen hervorheben.

In diesem Handbuch erfahren Sie alles über die CNC-Bearbeitung großer Teile, ihre Anwendungen, Designüberlegungen und wie Sie die effiziente Bearbeitung großer Teile planen.

Was ist große CNC-Bearbeitung?

Große CNC-Maschine

Large Präzisionsbearbeitung Ermöglicht die Herstellung größerer Komponenten und die Einhaltung enger Toleranzen. Diese Maschinen können wenige Zentimeter bis mehrere Meter verarbeiten. In der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, im Bauwesen und im Schwermaschinenbau werden diese Maschinen eingesetzt, um Teile herzustellen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht hergestellt werden könnten.

Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein subtraktives Verfahren, bei dem Material computergesteuert aus dem Block herausgeschnitten wird. Große Werkstücke erfordern eine sorgfältige Planung für jeden Schnitt, ebenso wie kleinere CNC-Bearbeitungen. Das verwendete Werkzeug, die Maschineneinstellung und die Handhabung des Werkstücks sind entscheidend, um Fehler zu vermeiden, die sich als material- und zeitintensiv erweisen können.

Große CNC-Maschinen ermöglichen die Herstellung komplizierter Formen und komplexer Details bis hin zu gigantischen Ausmaßen. Vorab-Simulation: Vorab-Simulationen helfen bei der Erkennung möglicher Probleme, der Erstellung von Schnittwegen und der Abfallreduzierung. Bei richtiger Einrichtung erreichen Sie enge Toleranzen und hochwertige Oberflächen, sodass jedes Teil genau seinen Funktionsanforderungen entspricht. (Siehe auch: generative Fertigungs)

Spezifikationen von CNC-Maschinen für große Bauteile

Großes CNC-gefrästes Teil

Bei der Bearbeitung großer Bauteile kommen große Spezialmaschinen zum Einsatz, die übergroße Teile bearbeiten. Diese Maschinen verfügen über einzigartige Fähigkeiten, die auf Größe, Form und Material basieren. Horizontale und vertikale Bearbeitungszentren, CNC-Drehmaschinen und Portalfräsmaschinen werden für Dreh-, Fräs-, Bohr- und Ausbohrarbeiten eingesetzt.

Die Wahl der richtigen Maschine ist unerlässlich. Lange, schwere Werkstücke und hohe Drehmomente lassen sich im Allgemeinen mit folgenden Maschinen bearbeiten:

• Horizontale Bearbeitungszentren (HMCs)

Zum Fräsen und Fertigstellen der Oberflächendetails ist die beste Wahl:

• Vertikale Bearbeitungszentren (VMCs)

Wenn Sie zylindrische Komponenten benötigen, müssen Drehen, Gewindeschneiden und Konturieren durchgeführt werden. Dann 

• CNC-Drehmaschine ist eine optimale Wahl

Für die größten Teile mit Arbeitsumschlag, die zusätzlichen Verarbeitungsprozessen wie Schweißen, Erhitzen und Zusammenbau unterzogen werden.

• Ideal sind Portalmühlen.

Durch sorgfältige Maschinenauswahl, Werkzeugeinstellung und gründliche Planung sind Qualitätsergebnisse und Wiederholbarkeit bei der Produktion großer Komponenten gewährleistet. (Lesen Sie mehr über Fräsmaschine vs. Drehbank)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Spezifikationen und Fähigkeiten typischer Großteilemaschinen zusammen, die in der Industrie verwendet werden:

Der große CNC-Bearbeitungsprozess

Die Bearbeitung großer Teile erfordert ein gut organisiertes Verfahren. Mehrere wichtige Schritte werden durchgeführt, um Genauigkeit und Effektivität zu gewährleisten. Diese Schritte unterstützen Ingenieure und Bediener bei der Bearbeitung großer Teile. Hier ist eine Aufschlüsselung der einzelnen Schritte.

CAD bei der Problemlösung

Der erste Prozess besteht darin, mithilfe einer CAD-Software ein vollständiges Teilemodell zu erstellen. Dieses Modell kann je nach Komplexität des Bauteils drei- oder zweidimensional sein. Die Konstruktion hebt die notwendigen Maßnahmen hervor.

• Threads
• Toleranzen
• Referenzlinien 

Ein entworfenes CAD-Modell leitet den Bediener und bereitet das Teil für die präzise Bearbeitung vor.

Konvertierung von CAD-Designs in CNC-kompatiblen Code

CNC-Maschinen können CAD-Dateien nicht direkt lesen. Diese Dateien werden in CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) konvertiert, um Werkzeugwege und G-Code zu generieren und so Anweisungen für die Schnittfolgen und Maschinenbewegungen zu geben. Außerdem werden Parameter wie Vorschubgeschwindigkeit und Spindeldrehzahl festgelegt. 

Werkzeug- und Werkstückvorbereitung

Sobald der Code fertig ist, besteht der nächste Schritt darin, das richtige Material und die richtige Maschine auszuwählen. Dazu gehört die Ermittlung der geeigneten CNC-Maschine und Werkzeuge sowie die Einrichtung der Vorgänge entsprechend den Teileanforderungen. Die Maschinenauswahl variiert je nach 

• Größe
• Komplexität von Teilen/Komponenten
• Materialeigenschaften

Um Bearbeitungsfehler zu vermeiden, sind die richtige Positionierung des Werkstücks und die richtige Spannung unerlässlich.

Automatisierte Teilegenerierung

Der letzte Schritt ist der Beginn des Bearbeitungsprozesses. Ingenieure prüfen alles und stellen sicher, dass alle Werkzeuge korrekt installiert und das Werkstück fest eingespannt ist. Sobald alles an seinem Platz ist, wird das Programm auf der Maschine ausgeführt. Die Maschine formt das Teil gemäß der CAD-Konstruktion. Das fertige Teil weist eine hohe Genauigkeit auf und ist in dieser Phase fertiggestellt.

Nützliche Tipps zur Bearbeitung großer Teile

Die Bearbeitung übergroßer Bauteile muss geplant und detailliert berücksichtigt werden. Diese Teile bringen oft Herausforderungen mit sich, die bei Teilen in Standardgröße nicht auftreten. Je schneller diese Probleme behoben werden, desto weniger Zeitverlust, weniger Fehler und desto besser das erwartete Ergebnis.

Planung mehrerer Setups

Große Teile erfordern häufig mehrere Bearbeitungsschritte. Die verschiedenen Bearbeitungspositionen ermöglichen den Zugriff auf unterschiedliche Teilebereiche und ermöglichen die Herstellung bestimmter Merkmale. Eine einheitliche Ausrichtung bei jedem Schritt ist unerlässlich, damit die Merkmale der verschiedenen Phasen wie vorgesehen passen. Eine unzureichende Ausrichtung kann zu Ungenauigkeiten, Materialverschwendung und zusätzlichem Aufwand führen.

Kontrolle von Größe und Gewicht

Gewicht und Größe eines Teils können die Bearbeitungsmöglichkeiten einschränken. Das Teil sollte zerlegt werden, wenn es zu groß für die Maschinengehäuse ist. Gewichtsbeschränkungen, wie z. B. die erforderliche Vorrichtung, um das Teil an Ort und Stelle zu halten, sind zu beachten. Es ist auch möglich, dass hohe oder schwere Teile nicht sicher unter die Maschine passen, sodass die Konstruktion möglicherweise nicht praktikabel ist.

Werkzeugverfügbarkeit

Bei der Bearbeitung großer Teile fehlt es meist an Spezialwerkzeugen. Die meisten Maschinen und Standardwerkzeuge eignen sich eher für kleinere Teile. Selbst bei großen CNC-Maschinen sind für einige Arbeitsschritte menschliches Können erforderlich. Dies kann die Produktion verlangsamen und die Arbeitskosten erhöhen.

Genauigkeit wahren

Das Erreichen hoher Präzision ist bei der Bearbeitung großer Teile und mehrerer Aufspannungen mit Herausforderungen verbunden. Die Bediener müssen die Wärmeausdehnung ausgleichen und die Schnittparameter genau überwachen, um die Qualität des gesamten Teils zu gewährleisten.

Überlegungen zur Entwurfsphase

Große Teile lassen sich problemlos bearbeiten und zu kleineren zusammenfügen. Modulare Abschnitte können in vielen Größen und Gewichtsklassen hergestellt werden, sofern der Kunde dies zulässt. Wichtig ist auch die Auswahl des richtigen Maschinentyps. Bestimmte Drehoperationen wurden traditionell auf einer 4-Achsen-Fräse durchgeführt, was neue Möglichkeiten und einen einfacheren Zugang zu komplexen Formen bietet.

Fortschrittliche CAD-Software hilft bei der Planung und Einrichtung der optimalen Maschine für jeden Auftrag. Sie sorgt für einen effizienten Prozess, minimiert Fehler und sorgt für die Produktion hochwertiger Teile.

Anwendungen der großen CNC-Bearbeitung

Vorteile der großen CNC-Bearbeitung

Große CNC-Bearbeitungsdienstleister, die auf Hochleistungs- und Hochpräzisionsteile angewiesen sind. Zu den Kunden zählen beispielsweise die Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Energie- und Elektronikindustrie.

Automobilindustrie

CNC-gefräster Metallring mit Flansch

Die CNC-Großteilbearbeitung wird für Automobilteile wie Motoren, Wellen, Zylinderköpfe und Getriebe eingesetzt. Das Verfahren gewährleistet eine gleichmäßige Qualität und gewährleistet bei allen Teilen nahezu enge Toleranzen.

Luft- und Raumfahrt

Das Luft- und Raumfahrtteile erfordern hohe Präzision für optimale Leistung und Flugsicherheit. Große CNC-Maschinen fertigen Rumpfteile, Flügelholme und Fahrwerksbaugruppen. Sie fördern auch die Herstellung von Ersatzteilen und Upgrades.

Stromerzeugung und Energie

Gasturbinenrotor in der Werkstatt

In Turbinen, Motoren und Komponenten von Stromerzeugungsmaschinen sorgen CNC-Maschinen dafür, dass die Teile so stabil sind, dass sie den Betriebsbelastungen ohne Maßabweichungen standhalten.

Bergbau

Bergbaumaschinen sind in hohem Maße auf robuste und hochbelastbare Teile angewiesen. Große CNC-Maschinen fertigen Zahnstangen, Messarme und Getriebe. Diese Komponenten müssen Dauerbetrieb und harten Bedingungen standhalten.

Öl un Gas

Öl- und Gasanlagen sind in der Regel hohem Druck ausgesetzt. Große CNC-Bearbeitungszentren fertigen Bohrinselteile, Fracking-Pumpen und Pleuelstangen. 

Arten von CNC-Maschinen für die Bearbeitung großer Teile

Die Bearbeitung großer Teile erfordert robuste, präzise und stabile Maschinen. Verschiedene CNC-Maschinentypen bieten je nach Größe, Form und Material des Teils verschiedene Vorteile. Die Auswahl der richtigen Maschine bestimmt Genauigkeit, Effizienz und Sicherheit.

Horizontale Bearbeitungszentren

Abbildung eines horizontalen Bearbeitungszentrums

Die schweren Teile von Turbinengehäusen und Strukturrahmen können auf ihren großen Maschinenbetten bearbeitet werden, die in der Regel eine Fläche von mehr als 15 Quadratmetern aufweisen. Dank ihrer Spindeln mit hohem Drehmoment und der Mehrachsenfunktion eignen sie sich hervorragend zum Fräsen und Bohren komplexer Geometrien.

Die Maschinen sind aufgrund ihrer Genauigkeit und der Fähigkeit, große und komplexe Teile zu handhaben, in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Industrie beliebt. Sie sind so konstruiert, dass sie auch bei großen Schnittkräften stabil bleiben.

Vertikale Bearbeitungszentren für große Teile

Vertikales Bearbeitungszentrum

Die vertikalen Bearbeitungszentren sind vertikal angeordnet und mehrachsig beweglich. Sie eignen sich ideal zum Fräsen, Bohren und Fertigbearbeiten von Teilen mit komplizierten Formen. Bettflächen von bis zu sechs Quadratmetern, gepaart mit Hochgeschwindigkeitsspindeln, sorgen für eine hohe Oberflächengüte.

Diese kommen häufig in der Luft- und Raumfahrt- sowie der Automobilindustrie zum Einsatz. Sie halten selbst bei großen Teilen enge Toleranzen ein und können Teile mit komplexen Geometrien bearbeiten, ohne dass die Genauigkeit darunter leidet.

CNC-Drehmaschinen

CNC-Drehfutter

CNC-Drehmaschinen drehen das Werkstück, und ein Schneidwerkzeug entfernt einen Teil des Materials. Große Drehmaschinen verfügen heute über Mehrachsen- und angetriebene Werkzeugfunktionen und können Teile mit einer Länge oder Breite von mehreren Metern schneiden.

Sie eignen sich am besten für zylindrische Objekte, zB Wellen, Rollen und Stifte im Transportwesen, in der Öl- und Gasindustrie sowie in schweren Mechanismen. Große CNC-Drehmaschinen können Materialien wie Gusseisen und Edelstahl verarbeiten, die sich bei Erwärmung ausdehnen. Sie unterstützen auch Gewinde, Planflächen und Endoberflächen.

Portalfräsmaschinen

Portalmühle

Portalfräsmaschinen verfügen über eine starre Struktur, die große und schwere Teile mithilfe einer Portalstruktur trägt. Die Bettfläche beträgt bis zu 20 Quadratmeter, was die Bearbeitung von Teilen mit mehreren Tonnen ermöglicht.

Die Maschinen werden beispielsweise für den Bergbau und große Industriemaschinenteile zum Fräsen und für die Fertigung schwerer Werkstücke eingesetzt. Ihr großer Verfahrweg und die Mehrachsenfunktionen sorgen für Genauigkeit bei großen Werkstücken und verleihen dem Schnitt Stabilität.

Bearbeitungsmaterialien Wird in der großen CNC-Bearbeitung verwendet

Bei der CNC-Bearbeitung großer Werkstücke können viele verschiedene Materialien verarbeitet werden. Die Wahl hängt von den Festigkeitsanforderungen, dem Gewicht und der Einsatzumgebung des Teils ab. Die Verwendung des richtigen Materials gewährleistet die zuverlässige Funktion des Bauteils.

CNC-Bearbeitungskapazitäten für große Teile von Boda

Boda verwendet CNC-Maschinen, um große Teile präzise und effizient herzustellen. Übergroße Teile mit anspruchsvollen Toleranzen und hochwertigen Oberflächen können mit unseren horizontalen und vertikalen Fräs-, Dreh- und Mehrachsenmaschinen bearbeitet werden.

Wir bieten auch Zusatzleistungen wie Montage, Wärmebehandlung, Schweißen, Härten und mechanische Bearbeitung an. Das bedeutet, dass Sie alle Leistungen aus einer Hand erhalten, was Verzögerungen reduziert und Ihre Projektprozesse vereinfacht.

Kontaktieren Sie Boda, wenn Sie CNC-Bearbeitung für großformatige Teile/Komponenten. Unser Team ist stets bereit und engagiert, Genauigkeit, Zuverlässigkeit und pünktliche Lieferungen zu gewährleisten. Wir stellen sicher, dass Sie Komponenten in Standardqualität erhalten, die Ihren Konstruktionsspezifikationen entsprechen und die gewünschte Leistung erbringen.