CNC-Maschinen Hersteller

Als Kernstück moderner Werkzeugmaschinen steuern CNC-Maschinen (Computer Numerical Control, CNC) die Materialbearbeitung anhand digitaler Programme. Sie ersetzen manuelle Handräder durch algorithmische Bahnplanung, interpolieren Achsbewegungen und liefern reproduzierbare Resultate für Bauteile mit enger Toleranz.

Grundlagen und Steuerung

Prinzip der numerischen Steuerung

Die Bahnführung entwickelte sich von Lochkarten und Lochstreifen hin zur Echtzeit-Streckensteuerung mit vorausschauender Interpolation. Präzise Positionierung auf mehreren Achsen erfolgt über Regelkreise der Steuerungstechnik.

Kernkomponenten und Datenfluss

Das Maschinenbett, Linear-Führung und Spindel bilden die mechanische Basis, Servomotoren und Kugelgewindetriebe das Antriebssystem. Das zentrale Steuerungssystem interpretiert G-Code. Ein Postprozessor gibt CAM-Pfade maschinenspezifisch aus, die Werkstattprogrammierung erlaubt schnelle Anpassungen am Panel.

Technische Merkmale und Bearbeitungspräzision

Präzision und Wiederholbarkeit

Nach VDI/DGQ 3441 und ISO 230-2 erreichen 5-Achs-Zentren eine Wiederholgenauigkeit von ±0,003 bis ±0,005 mm bei stabiler Temperatur. Typische Bohrungstoleranzen für Passungen sichern kalibrierte Werkzeuge und In-Prozess-Messen, kritische Durchmesser bleiben über lange Laufzeiten konstant. Diese Wiederholbarkeit trägt zur Bearbeitungspräzision in der Serienproduktion bei.

Dynamik und Leistung

Eilgang-Geschwindigkeit bis 60 m/min und Beschleunigungen von 0,5–1 g verkürzen Taktzeiten. Das Leistungsspektrum der Spindeln reicht von wenigen Kilowatt bis über 100 kW für Zerspanung von Hochfesten Bauteilen aus Legierungen. Beispiel: Eine Flügelrippe (Flugzeug) aus Aluminium wird auf einem 5-Achs-Zentrum in einem Durchlauf schrupp- und schlichtenbearbeitet, wobei adaptive Vorschübe Überlastspitzen dämpfen.

Oberflächen und Formtreue

Rauheitswerte bis Ra 0,2 µm sind erreichbar, wenn Werkzeugschneiden, Vorschub und Dämpfung abgestimmt sind. Komplexe Geometrie mit engen Radien entsteht durch exakte Bahnplanung.

Verfahren, Materialien und Anwendungen

Typische und spezialisierte Verfahren

Fräsen, Drehen und die Schleifmaschine decken Standardprozesse ab. Laserbearbeitung mit Laserstrahl, Plasmaschneider und Wasserstrahl ergänzen die thermische und kalte Trennung. Funkenerosion nutzt die Elektrode, Beschichtungen arbeiten mit Pulverdüse. Eine Schneidemaschine kann als integriertes Schneidesystem auch Textilien, Gewebe und Schaumstoff verarbeiten und so eine Komplettbearbeitung ermöglichen.

Materialvielfalt und Spannkonzepte

Metalle, Verbundwerkstoffe, Keramik und Diamant verlangen abgestimmte Verarbeitung. Die Aufspannung über Spannfutter, Halterung oder Vorrichtung stabilisiert das Werkstück. Für temperaturempfindliche Werkstoffe bietet die Wasserstrahlschneidanlage einen Schnitt ohne Wärmeeinflusszone.

Branchen und Produkte

Im Formenbau entstehen Konturwerkzeuge, in der Halbleiterindustrie und Elektronik entstehen präzise Gehäuse. Medizintechnik und Medizin fordern enge Toleranzen, das Serienfertigungsspektrum reicht von Klein- bis Massenproduktion. Beispiel: Hüftimplantate werden in 12-stündigen Läufen unter konstanter Temperatur gefertigt, um Maßdrift zu minimieren.

Maschinenauswahl und Betrieb

Leistungsmerkmale und Kapazität

Achsanzahl, Verfahrwege und Spindeldaten bestimmen die Komplexität der Teile und das Produktionsvolumen. Die Fertigungskapazität sollte zur Erwartungen an Lieferzeiten und Teilemix passen, damit Auftragslagen ohne Engpässe bedient werden.

• Achsstruktur: Auswahl zwischen 3 bis 5 Achsen samt Drehtisch oder Schwenkkopf
• Werkzeugmanagement: Magazinplätze, Wechselzeiten und Verschleißüberwachung
• Peripherie: Automation, Messsysteme und Kühlschmierstoff-Aufbereitung
• Software: CAD/CAM-Anbindung, digitale Zwillinge und Trace-Daten

Energieverbrauch und Instandhaltung

Moderne Steuerungen bieten Greenmode für reduzierten Leerlaufverbrauch. Studien nennen 10–30 Prozent Einsparung gegenüber Altanlagen. OEE (Overall Equipment Effectiveness) steigt durch vorbeugende Wartung und optimierte Programme um 5–15 Prozent. Verbrauchsdaten helfen, Betriebskosten pro Teil transparent zuzuordnen.

Integration und Zukunftssicherheit

Offene Schnittstellen vereinfachen die Kopplung an MES und ERP, während Updates Funktionspakete nachrüsten. Skalierbare Ausrüstung erlaubt spätere Automationsschritte, ohne das Grundkonzept zu ändern, und damit bleibt die Industriemaschine langfristig anpassbar.

Hersteller und Marktüberblick

Global aktive Anbieter sind unter anderem DMG Mori, Mazak, Fanuc, Siemens, Okuma, Haas Automation, Index Traub, Chiron Group, GROB-WERKE, Doosan Machine Tools, Hyundai Wia, Makino, FFG, EMCO und Hermle. Der Marktumfang einzelner Segmente erreicht pro Anbieter teils über eine Milliarde Euro Jahresumsatz, abhängig von Region und Produktmix.

Für thermische Trennung empfiehlt sich die Laserbearbeitung, während kalte Verfahren wie Wasserstrahl hitzeempfindliche Verbunde schützen. Eine Schneidemaschine ermöglicht präzise Materialbearbeitung auch jenseits klassischer Zerspanung.