CNC für große Teile – wenn Präzision auf Masse trifft

CNC-Maschinen sind ein bemerkenswertes Stück Fertigungstechnik für die Herstellung einer breiten Palette von Produkten, aber sie haben ihre besonderen Größenbeschränkungen. Die meisten gewerblichen bzw. industriellen Nutzer zögern bisweilen, zu große CNC-Maschinen anzuschaffen (sofern sie sie nicht eindeutig regelmäßig brauchen), da ein solches Gerät für viele Szenarien unpraktisch sein kann. Es stellt sich also bisweilen die Frage: Wie können sie große Teile bearbeiten? Wie können sie insbesondere CNC-Bearbeitungsteile bearbeiten, die zu groß sind, um in das Gerät zu passen? Ein solches Unterfangen ist immer noch durchaus möglich, erfordert aber etwas mehr Bearbeitungsgeschick und zusätzliche Planung.

Welche Überlegungen sind anzustellen?

Bei der Bearbeitung von Teilen, die zu groß für eine „Standardmaschine“ sind, gibt es einige Planungsprobleme, die man berücksichtigen sollte. Das erste davon ist, sich darüber klar zu werden, wie das Teil in mehreren verschiedenen Setups und Läufen verarbeitet werden könnte. Große Teile müssen in mehreren Setups bearbeitet werden, wobei jede Konfiguration Zugriff auf einen Teil des Teils gewährt und ein anderes Segment bearbeitet. Bei der Ausrichtung jeder Aufspannung müssen die Werkzeugmaschinen und das Teil so konform sein, dass die Genauigkeit der in verschiedenen Setups bearbeiteten Merkmale relativ zueinander in der Qualität übereinstimmt. Das kann insbesondere das Prototyping erschweren. Große Teile schaffen unter Umständen ein weiteres Problem, wenn sie intensive Wärmemengen erzeugen. Anwender müssen diese Wärme möglicherweise in ihren Vorberechnungen kompensieren.

Wo liegen die grenzen des Machbaren?

Die andere große Einschränkung, die mit einer solchen Aufgabe einhergeht, ist die Gesamtgröße. Wenn das Werkstück zu groß für das Gehäuse ist, muss es wie gesagt in Abschnitten bearbeitet werden. In ähnlicher Weise haben viele Maschinen jedoch auch eine Gewichtsbeschränkung, die das Teil einschließt, und alle Befestigungen sowie die Höhe können ein entscheidender Faktor sein. Wenn das Teil zu schwer oder zu hoch ist, um unter die Maschine zu gelangen, stößt man hier unweigerlich an die Grenzen des Machbaren und eine größere Maschine müsste her. Ein weiteres Problem kann oft darin bestehen, dass es nur sehr wenige Werkzeugmodule für die Entwicklung großer Teile gibt, die überhaupt mit einer vorliegenden Maschine kompatibel sind. Da die meisten CNC-Maschinen für für ein gewisses Spektrum an Werkstück-Dimensionen bestimmt sind, haben viele Hersteller auf Werkzeuge, die auf große Teile spezialisiert sind, verzichtet. Selbst bei großen Maschinen kann dies der Fall sein, da viele Maschinenwerkstätten die Anwesenheit des Bedieners voraussetzen, um gewisse Teile manuell nachzubearbeiten.

Überschaubarkeit durch Design-Optimierungen

Manchmal kann die Bearbeitung eines großen Teils immens vereinfacht werden, indem es einfach in kleinere Segmente zerlegt wird, die später montiert werden können. Wenn der Kunde dies zulässt, ist dies sehr zu empfehlen. Unnötig zu sagen, dass dies viele der hier aufgeführten Probleme beseitigt und sogar zu einigen neuen Teilen führen kann, die so völlig einzigartig am Markt sind. Es ist auch ratsam, die richtige Maschine und den richtigen Modelltyp für die Arbeit auszuwählen. Wenn Sie bspw. nur eine Drehbank in Betracht gezogen haben, denken Sie daran, dass einige Teile zum Beispiel mit einer Fräse besser aufgehoben sind. 4-Achsen-Fräsen können überraschend ähnliche Arbeiten mit einem anderen Winkel und Aufbau produzieren, die unterschiedliche Möglichkeiten bieten. Dies kann zunächst umständlich sein, aber bestimmte CAD-Software kann die Zahlen ausführen und entscheiden, welche in welchem Szenario am besten zu verwenden ist. Planung ist das A und O!

Räumliche Vorbereitung

Kollisionen werden wie immer ein großes Problem sein und sie werden mit größeren Teilen nicht gerade unwahrscheinlicher. Zumal dann auch mehr Schadenspotenzial vorliegen kann. Es gilt also sicherzustellen, dass rohe Kräfte sinnvoll walten, bevor Sie das Programm seine Arbeit erledigen lassen. Es kann auch hilfreich sein, ein vollständiges Volumenmodell Ihres Maschinen- und Gehäuseinneren zu haben, um die Überprüfung von Kollisionsmöglichkeiten über CAD zu erleichtern. Da größere Teile in der Regel auch ein höheres Gewicht mit sich bringen, ist es am besten, sich auch damit zu befassen. Dies erfordert in der Regel die Notwendigkeit von Gewichtsstützen. Stellen Sie sicher, dass das Teilegewicht, das nicht auf dem Tisch liegt, mit gut unterstützt wird. In bestimmten Fällen benötigen Sie möglicherweise eine Art Walzensystem, damit sich die Maschine auch frei bewegen kann. Stellen Sie schließlich sicher, dass Sie über die richtige Ausrüstung verfügen, um Teile schadlos zu be- und entladen, die zu schwer sind, um sie manuell zu tragen.

Wie werden große Werkstücke ausgerichtet?

Während das gerade Ausrichten des Teils üblich ist, erfordert die Bearbeitung großer Teile etwas mehr Aufmerksamkeit. Je nach Geometrie des großen Werkstücks kann bspw. die Diagonale zwischen zwei Ecken länger als jede Kante sein. Daher ist es möglicherweise am besten, das Teil in einem Winkel zu platzieren, der die geraden Kanten nicht ausrichtet, während die Funktionen des Teils genau auf den Verfahrensweg Ihrer Maschine abgestimmt werden. Es kann somit besser in den verfügbaren Raum passen und Arbeitsbereich einsparen. Es kann in bestimmten Fällen besser sein, die Teile zwischen den Arbeitsschritten zu schieben, z. B. wenn Löcher über ihre gesamte Länge gemacht werden müssen. Eine Möglichkeit, diesen Prozess zu rationalisieren, besteht darin, ein paar runde Stifte zu verwenden, die an den T-Nuten Ihres Tisches als Stopps für die Arbeit installiert sind. Legen Sie sie parallel zur X-Achse der Maschine und stellen Sie sicher, dass das Teil über seine gesamte Länge eine echte Kante aufweist. Dies wird dazu beitragen, den rechten Winkel zu erhalten.