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Honscn konzentriert sich seit 2003 auf professionelle CNC-Bearbeitungsdienstleistungen.

CNC-Fräsen vs. CNC-Drehen vs. Dreh-Fräsen-Multitasking: Die Wahl des richtigen Verfahrens

Inhaltsverzeichnis

Precision CNC milled prismatic block, CNC turned cylindrical shaft, and hybrid multi-tasking turn-mill titanium fitting on an inspection granite table in front of CNC machining centers in Shenzhen, China

Präzisionsgefräste, gedrehte und dreh-fräsbare Mehrzweck-Metallbauteile für die Luft- und Raumfahrt werden auf einem Prüfstand vor einer modernen CNC-Werkzeugmaschinenzelle in Shenzhen, China, ausgestellt.

Welches CNC-Verfahren ist das richtige für Ihr Bauteil?

Die Wahl zwischenCNC-Fräsen,CNC-Drehen, UndDreh-Fräs-Multifunktionwird durch die Geometrie des Bauteils, die Rotationssymmetrie, die Toleranzanforderungen und das Produktionsvolumen bestimmt:

1.CNC-Fräsen (Werkstück stationär, Werkzeug rotiert):Am besten geeignet fürprismatische, blockartige, nicht rotationssymmetrische Teile(Elektronikgehäuse, Hydraulikverteiler, Halterungen, Formplatten). 3- bis 5-Achs-Fräsen ermöglicht die Bearbeitung komplexer 3D-Oberflächenkonturen, tiefer Taschen und ebener Flächen mit Toleranzen bis zu ±0,010 mm (±0,0004"). Das Fräsen zylindrischer Zapfen ist jedoch langsamer und führt im Vergleich zum Drehen zu einer geringeren Rundheit.

2.CNC-Drehen (Werkstück rotiert, Werkzeug stationär):Am besten geeignet fürzylindrische, drehbare, rotationssymmetrische Teile(Präzisionswellen, Bolzen, Buchsen, Befestigungselemente, Armaturen). Da das Einpunkt-Schneidwerkzeug das Metall kontinuierlich abträgt, während sich das Werkstück mit bis zu 6.000 U/min dreht, bietet das Drehen eine unübertroffene Rundheit (≤ 0,003 mm), hervorragende Rundlaufgenauigkeit und feine Oberflächengüten (Ra 0,4 µm bis 0,8 µm) bei niedrigsten Maschinenstundenkosten.

3.Dreh-Fräs-Multifunktionsmaschine (Werkstück und Werkzeug rotieren über mehrere Spindeln):Am besten geeignet fürkomplexe HybridkomponentenDrehen und Fräsen außerhalb der Achse sind erforderlich (z. B. für Fluidleitungen in der Luft- und Raumfahrt, Knochenschrauben, Exzenterwellen, Robotergelenkgehäuse). Durch die Kombination einer drehmomentstarken Drehspindel (C-Achse), angetriebener Werkzeugrevolver, eines gelenkigen B-Achsen-Fräskopfes und einer synchronisierten Gegenspindel fertigen Dreh-Fräs-Maschinen das gesamte Bauteil in einer einzigen Aufspannung."In einem Schritt erledigt"Fertigungsparadigma. Dadurch entfällt das manuelle Nachspannen von Teilen vollständig, Bezugsstapelfehler werden vermieden (Konzentrizität innerhalb von ±0,005 mm / ±0,0002"), und die gesamte Produktionszeit wird um 40 bis 70 % reduziert.

Bei HONSCN Precision in Shenzhen, China, zeigen unsere über 20-jährige Fertigungserfahrung, dassDie Bearbeitung eines Hybridbauteils auf separaten Dreh- und Fräsmaschinen erhöht die Gesamtstückkosten um 35 % bis 50 % und verdreifacht das Ausschussrisiko., im Vergleich zur Ausführung auf einem modernen, multifunktionalen Dreh-Fräszentrum.

 

Kinematische Grundlagen: Wie die drei Schnittparadigmen Metall schneiden

Um den kostengünstigsten Fertigungsweg auszuwählen, müssen Maschinenbauingenieure die grundlegenden physikalischen und kinematischen Unterschiede zwischen den drei Werkzeugmaschinenkonfigurationen verstehen:

1. CNC-Fräsen (Unterbrochenes Mehrzahn-Fräsen)

Beim CNC-Fräsen wird der Rohling in einem Schraubstock, einer Vakuumvorrichtung oder einer Werkstückaufnahme sicher auf dem Maschinentisch eingespannt. Das Werkstück bleibt relativ zu seinem Koordinatensystem fixiert, während ein zylindrisches Schneidwerkzeug (Schaftfräser, Planfräser, Kugelfräser) mit hoher Drehzahl (6.000 bis 24.000 U/min) entlang der Spindelachse (Z-Achse) rotiert.

  • Schneidmechanik:Fräsen ist einunterbrochener SchneidevorgangJeder Zahn des rotierenden Schneidwerkzeugs trifft auf das Metall, bildet einen Span unterschiedlicher Dicke und verlässt den Schnitt. Dadurch entstehen zyklische Schnittkräfte und harmonische Werkzeugschwingungen, weshalb schwere Maschinengehäuse zur Dämpfung der Vibrationen erforderlich sind.
  • Kinematische Achsen:Standardmäßige vertikale Bearbeitungszentren (VMCs) arbeiten in 3 linearen Achsen (X, Y, Z). 4- und 5-Achs-Fräsmaschinen verfügen zusätzlich über Drehachsen (A, B oder C), die die gleichzeitige 5-seitige Bearbeitung und komplexe aerodynamische 3D-Formgebung ermöglichen.
  • Hauptstärken:Planare Oberflächenbearbeitung, tiefe Taschenbearbeitung, 3D-Freiformkonturen, Durchgangslöcher und Präzisionsgewindefräsen.
High-speed carbide face milling cutter actively machining a precision 6061-T6 aluminum hydraulic valve block clamped in a machine vise inside a CNC vertical machining center

Ein Hochgeschwindigkeits-Hartmetall-Planfräser bearbeitet aktiv einen präzisionsgefertigten prismatischen Hydraulikventilblock aus 6061-T6 Aluminium in einem vertikalen CNC-Bearbeitungszentrum.

2. CNC-Drehen (Kontinuierliches Einpunkt-Scheren)

Beim CNC-Drehen ist die kinematische Beziehung umgekehrt: Das zylindrische Stangenmaterial oder der vorgeschnittene Rohling wird in ein hochpräzises pneumatisches oder hydraulisches Spannfutter (oder eine Spannzange) eingespannt und rotiert mit hoher Geschwindigkeit um die Hauptspindelachse (Z-Achse) der Maschine. Ein stationärer Einpunkt-Hartmetalleinsatz wird entlang der X-Achse (Durchmessersteuerung) und der Z-Achse (Längensteuerung) in das rotierende Werkstück eingeführt.

  • Schneidmechanik:Abbiegen ist einkontinuierlicher SchneideprozessSobald das Schneidwerkzeug im Werkstück ansetzt, bleiben die Schnittkräfte bis zum Rückzug des Werkzeugs konstant. Diese kontinuierliche Scherwirkung erzeugt hervorragende Oberflächengüten (Ra 0,4 µm / 16 µin) und ermöglicht außergewöhnlich hohe Abtragsraten (MRR) an Außendurchmessern (AD) und Innenbohrungen (ID).
  • Kinematische Achsen:Eine Standard-2-Achs-CNC-Drehmaschine arbeitet in X- (radial) und Z-Richtung (axial). Langdrehmaschinen verfügen zusätzlich über einen verschiebbaren Spindelstock und eine Führungsbuchse, wodurch eine außergewöhnliche Steifigkeit für lange, schlanke Werkstücke (Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis L/D > 20:1) erreicht wird.
  • Hauptstärken:Außendrehen, Präzisionsbohren, Einstechen, Abstechen, Einpunkt-Gewindeschneiden und Plandrehen von zylindrischen Profilen.
Precision CNC lathe turning center with live tooling cutting an off-axis keyway slot and cross-hole into a 4140 pre-hardened steel rotational shaft

Abgestufte Rotationswelle aus vorgehärtetem Stahl 4140, eingespannt in einem 3-Backen-Futter mit motorisierter, radial angetriebener Werkzeugspindel zur Herstellung von Keilnuten und Querbohrungen

3. Dreh-Fräs-Multitasking (Synchronisierte Mehrachsen-Hybridbearbeitung)

Dreh-Fräs-Multifunktionszentren (wie z. B. DMG MORI NTX, Mazak Integrex und Okuma MULTUS) integrieren die volle Dreh- und 5-Achs-Fräsleistung in einen einzigen Maschinenraum.

  • Kinematische Mechanik:Die Hauptdrehspindel ist mit einer vollständigen C-Achsen-Drehkonturierung (Indexierung bis zu 0,0001°) ausgestattet. Der obere Werkzeugrevolver bzw. der schwenkbare B-Achsen-Fräskopf beherbergt eine motorisierte Frässpindel (12.000 bis 20.000 U/min), die um ±120° (B-Achse) schwenkbar ist und sich in X-, Y- und Z-Richtung bewegen kann.
  • Doppelspindel-Synchronisation:Moderne Multifunktionsbearbeitungszentren verfügen über eine Gegenspindel (zweite Spindel). Nach Abschluss der Bearbeitung der Vorderseite fährt die Gegenspindel vor, fixiert den fertigen Drehdurchmesser und synchronisiert die Drehzahl mit der Hauptspindel. Das Werkstück wird abgetrennt, und die Gegenspindel fährt zurück. So können die Merkmale der Rückseite gleichzeitig gefräst und gedreht werden, während die Hauptspindel mit der Bearbeitung des nächsten Bauteils beginnt.
  • Hauptstärken:Komplette Vorder- und Rückseitenbearbeitung komplexer Geometrien mit nicht rotationssymmetrischen Querbohrungen, abgewinkelten Anschlüssen, gefrästen Flächen, exzentrischen Ansätzen und spiralförmigen Verzahnungen in einer einzigen Aufspannung.

Vergleich der kinematischen und technischen Spezifikationen

Technische Spezifikation

Standard-CNC-Fräsen (3 bis 5 Achsen)

Standard-CNC-Drehen (2-Achs-Drehmaschine)

Erweiterte Dreh-Fräs-Multitasking-Funktion

Werkstückbewegung

Stationär (an Tisch/Grabstein befestigt)

Hohe Rotationsgeschwindigkeit (500–6.000 U/min)

Volle Drehung + C-Achsen-Indexierung (0,0001°)

Bewegung des Schneidwerkzeugs

Hohe Rotationsgeschwindigkeit (6.000–24.000 U/min)

Stationärer Einpunkt-Einsatz

Stationäre Dreheinsätze + angetriebene Werkzeuge mit über 12.000 U/min

Primäre Bewegungsachsen

X, Y, Z (linear) + A, B, C (Drehtische)

X (Durchmesser) und Z (Länge)

X, Y, Z, C (Haupt-/Gegenspindel) + B (Fräskopf)

Schneidwirkung

Unterbrochenes Schneiden (zyklischer Werkzeugaufprall)

Kontinuierliches Schneiden (konstante Spanbelastung)

Nahtloser Hybrid (kontinuierlich + unterbrochen)

Optimale Geometrieanpassung

Prismatisch, kubisch, flach, dreidimensionale Freiform

Zylindrisch, drehbar, rotationssymmetrisch

Achsensymmetrischer Körper mit komplexer außermittiger Fräsung

Typische Rundheit (Außendurchmesser/Innendurchmesser)

0,010 mm bis 0,025 mm (interpoliert)

0,002 mm bis 0,005 mm (gedreht)

0,003 mm bis 0,005 mm (gedreht)

Typische Oberflächenbeschaffenheit

Ra 0,8 µm bis 1,6 µm (32–63 µin)

Ra 0,4 µm bis 0,8 µm (16–32 µin)

Ra 0,4 µm bis 0,8 µm (16–32 µin)

Zusätzliche Setups erforderlich

2 bis 4 Aufspannungen für 6-seitige Teile

2 Setups (OP10 vorne, OP20 hinten)

1 Setup („Vorder- und Rückseite in einem Schritt“)

 

 

Teilegeometrie-Eignung: Was gehört auf welche Maschine?

Die Wahl der falschen Werkzeugmaschinenarchitektur führt zu überhöhten Zykluszeiten, teuren Sondervorrichtungen und einer beeinträchtigten GD&T-Genauigkeit.

1. Rein prismatische Teile -> CNC-Fräsen

Wenn die primäre Geometrie eines Bauteils durch rechteckige Flächen, Taschen und Montageflansche mit weniger als 20 % zylindrischen Merkmalen begrenzt wird, gehört es auf eine CNC-Fräsmaschine.

  • Typische Teile:Elektronische Kühlkörpergehäuse, Achsschenkel für die Fahrzeugaufhängung, Gehäuse für optische Sensoren, pneumatische Verteilerblöcke, Robotergrundplatten.
  • Warum das Mahlen gewinnt:Vertikale und horizontale Fräszentren mit hoher Steifigkeit eignen sich für die Bearbeitung großer Blockrohlinge, mehrteilige Schraubstockvorrichtungen und die Bearbeitung großer Materialmengen mit Hilfe von Planfräsern mit großem Durchmesser und Hochvorschubfräsern.

2. Rein rotationssymmetrische Teile -> CNC-Drehen

Wenn der Querschnitt eines Bauteils rund ist und vollständig durch Drehen des Teils gegen stationäre Werkzeuge erzeugt werden kann, ist die Bearbeitung auf einer CNC-Fräsmaschine ein wirtschaftliches Desaster.

  • Typische Teile:Schrittmotorwellen, Ausrichtstifte, Buchsen, Gewindeabstandshalter, Hydraulikkolbenstangen, Flanschkupplungen.
  • Warum Turning gewinnt:Eine zylindrische Welle, deren Kreisinterpolation auf einer 3-Achs-Fräsmaschine 25 Minuten dauert, kann auf einer CNC-Drehmaschine vor- und fertiggedreht werden.90 Sekundenund bietet gleichzeitig eine 5-fach höhere Rundlaufgenauigkeit und eine überlegene Oberflächengüte.

3. Komplexe Hybridbauteile -> Dreh-Fräs-Multitasking

Wenn ein zylindrisches Bauteil nicht-zylindrische Nachbearbeitungen erfordert (wie z. B. Querbohrungen, gefräste Sechskantflächen, Keilnuten, Exzenternocken oder abgewinkelte Ventilanschlüsse), benötigt man nach dem herkömmlichen Verfahren zwei separate Maschinen:

  • Operation 10:Zylindrische Profile und Gewinde auf einer CNC-Drehmaschine drehen.
  • Operation 20:Das Werkstück wird aus der Spannzange genommen, transportiert und anschließend in einem kundenspezifischen Spannzangenblock auf einer CNC-Fräsmaschine wieder eingespannt, um Flächen und Querlöcher zu schneiden.

Bei diesem Arbeitsablauf mit zwei Maschinen vervielfachen sich Produktionsfehler und Qualitätsmängel.Die Dreh-Fräs-Multitasking-Methode vereint beide Arbeitsgänge in einem einzigen, kontinuierlichen Zyklus.

Teilegeometrie- und Maschinenmerkmalsmatrix

Geometrisches Merkmal

Standard-CNC-Fräsmaschine

Standard-CNC-Drehmaschine

Dreh-Fräs-Multifunktion

Empfohlene Vorgehensweise

Große, flache, ebene Flächen

Optimal

Schwierig (nur frontal)

Ausgezeichnet (Y-Achsen-Planfräser)

Fräsmaschine oder Drehmühle

Hochpräzise gedrehte Außen-/Innendurchmesser

Mangelhaft (interpoliert)

Optimal

Optimal

Drehen oder Dreh-Fräsen

Tiefe rechteckige Innentaschen

Optimal

Unmöglich

Ausgezeichnet (angetriebener Schaftfräser)

Fräsmaschine oder Drehmühle

Radiale Querlöcher am Außendurchmesser

Erfordert einen Index für die 4. Achse.

Unmöglich (benötigt Live-Tool)

Optimal (Getriebebohrer)

Dreh-Fräsmaschine mit C-Achse

Schräge Anschlüsse (Verbundwinkel)

Erfordert eine 5-Achs-Fräsmaschine.

Unmöglich

Optimal (Schwenkung der B-Achse)

5-Achs-Fräsmaschine oder B-Achs-Drehfräsmaschine

Außensechskant / Schlüsselflächen

Mäßig

Unmöglich

Optimal (Polygonfräsen)

Dreh-Fräsmaschine mit C-Achse

Gewindezylinderenden

Mäßig (Fadenmühle)

Schnell (Einzelpunkt)

Schnell (Einzelpunkt)

Drehen oder Dreh-Fräsen

Exzentrische Stifte / Nockenprofile

Schwierig (langsam)

Benötigt ein 4-Backen-Handfutter

Optimal (Polarinterpolation)

Dreh- und Fräsmaschinen-Multitasking

Articulated B-axis milling spindle and dual synchronized turning spindles machining a complex titanium aerospace fluid coupling in a multi-tasking turn-mill center

Hochwertiges Multitasking-Dreh-Fräszentrum mit B-Achsen-Fräskopf und zwei synchronisierten Spindeln zur Bearbeitung komplexer Luft- und Raumfahrt-Fluidkupplungen

Die wahren Kosten: Rüstzeiten, Vorlaufzeiten und „Alles in einem“

Bei der Bewertung von Fertigungsangeboten vergleichen unerfahrene Käufer oft die Stundensätze für Spindeln in der Maschinenbauindustrie:

  • Standardmäßige 3-Achs-Fräsmaschine: ca. 35 bis 50 US-Dollar/Stunde
  • Standard-2-Achs-Drehmaschine: ca. 30 bis 45 US-Dollar/Stunde
  • Fortgeschrittenes Dreh- und Fräszentrum mit Mehrfachbearbeitung: ca. 75 bis 110 US-Dollar/Stunde

Auf den ersten Blick könnte ein Käufer schlussfolgern: „Ein Dreh-Fräszentrum kostet doppelt so viel pro Stunde. Es muss günstiger sein, mein Werkstück auf einer Standarddrehmaschine zu bearbeiten und es dann auf eine 3-Achs-Fräsmaschine zu übertragen.“

In der realen Präzisionsfertigung,Diese Logik ist völlig falsch.Die Spindelstundensätze machen nur einen Bruchteil der gesamten Produktionskosten aus. Die eigentlichen Kostentreiber sindRüstkosten, Abschreibungen auf Vorrichtungen, Wartezeiten für unfertige Erzeugnisse (WIP) und Ausschussquoten, die durch Nachspannfehler verursacht werdenDie

Die versteckten Kosten mehrerer Setups

1.Spezielle Einrichtungskosten (300 bis 1.200 US-Dollar):Um ein teilweise gedrehtes Werkstück auf eine Fräsmaschine zu übertragen, werden speziell gefräste weiche Spannbacken oder Spannzangen-Teilblöcke benötigt, um den zylindrischen Körper zu halten, ohne die fertigen Oberflächen zu beschädigen oder zu zerkratzen.

2.Toleranzstapelung für Bezugsübertragungen:Jedes Mal, wenn ein Bediener ein Werkstück ausspannt und in einer zweiten Maschine wieder einspannt, verschlechtern sich die Rundlaufgenauigkeit und die Rechtwinkligkeit zwischen der gedrehten Achse und den gefrästen Bohrungen um0,020 mm bis 0,050 mm (0,0008" bis 0,0020")Die

3.Wartezeit und Lieferzeit ab Werk:In einer stark ausgelasteten Maschinenwerkstatt führt der Transport einer Charge von der Dreherei zur Fräserei zu Leerlauf- und Wartezeiten von 3 bis 5 Tagen, da auf eine freie Frässpindel gewartet werden muss.

4.Schrottmultiplikatoren:Wenn Bearbeitungsschritt 10 (Drehen) eine Fehlerquote von 1,5 % und Bearbeitungsschritt 20 (Fräsen) eine Fehlerquote von 2,5 % aufweist, beträgt der kumulierte Ausschuss 4,0 %. Schlimmer noch: Jeder Fehler in Bearbeitungsschritt 20 vernichtet den bereits in Bearbeitungsschritt 10 investierten Wert!

Produktionskostenvergleich: 250 Stück Hydraulikventilschieber

Um die tatsächlichen finanziellen Auswirkungen zu veranschaulichen, betrachten wir einen realen Hydraulikventilschieber für die Luft- und Raumfahrt, der in unserem Werk in Shenzhen hergestellt wurde (gedrehte Welle mit 6 Lagerzapfen, 4 quergebohrten radialen Ölanschlüssen und 2 gefrästen Flächen):

Kostenfaktor

Traditionelle geteilte Fertigungsroute (Drehmaschine + 4-Achs-Fräsmaschine)

Dreh-Fräs-Mehrzweckroute (HONSCN "Erledigt in einem Arbeitsgang")

Netto-Kostendifferenz und Nutzen

Anzahl der Maschineneinrichtungen

3 separate Setups (Drehmaschine OP10, OP20 + Fräsmaschine OP30)

1 Einzelaufbau (Komplettset)

Erspart 2 komplette Maschineneinrichtungen

Investition in maßgefertigte Einrichtungsgegenstände

650 $ (Sonderanfertigung: weiche Drehbankbacken + gefräste Vorrichtung)

0 € (Standard-Hydraulikfutter & Gegenspindel)

650 $ Einsparungen bei den Werkzeugkosten im Voraus

Bearbeitungszeit

Insgesamt 16,5 Minuten an beiden Geräten

8,2 Minuten insgesamt (Überlappung beider Spindeln)

50,3 % Zykluszeitreduzierung

Einrichtungs- und Programmierarbeiten

5,5 Stunden verteilt auf zwei Maschinen (275 $)

3,5 Stunden am Dreh- und Fräszentrum (260 $)

15 $ Arbeitskostenersparnis

Kosten für die Serienbearbeitung (250 Stück)

18,50 $ pro Einheit (insgesamt 4.625 $)

12,20 $ pro Einheit (insgesamt 3.050 $)

1.575 $ Einsparungen durch Chargenvergleich (-34 %)

Ausschussquote (Datumsfehler)

3,2 % (8 Teile wegen Rundlaufabweichung > 0,015 mm zurückgewiesen)

0,4 % (1 Teil aufgrund von Werkzeugverschleiß zurückgewiesen)

7 Teile vor dem Schrott gerettet (129 $)

Gesamte Werksvorlaufzeit

12 Werktage (Maschinendurchlaufzeit + Wartezeit)

4 Werktage (direkte Stangenzuführung)

66 % schnellere Lieferung

 

Technischer Vergleich über kritische technische Dimensionen hinweg

1. Maß- und geometrische Tolerierung (GD&T)

  • Konzentrizität und Koaxialität:Wenn ein Dreh-Fräs-Zentrum mit mehreren Bearbeitungsfunktionen ein Werkstück von der Hauptspindel an die Gegenspindel übergibt, erfolgt die Übergabe, während beide Spindeln präzise ausgerichtet und synchronisiert sind. Dadurch bleibt die Koaxialität zwischen den vorderen und hinteren Lagerflächen erhalten.innerhalb von 0,003 mm bis 0,005 mm (0,0001" bis 0,0002")Eine Zwei-Maschinen-Aufteilungskonfiguration erreicht selten eine Genauigkeit von besser als 0,025 mm (0,0010").
  • Rechtwinkligkeit der Kreuzlöcher:In Dreh-Fräszentren koordiniert der Drehgeber der C-Achse an der Spindel direkt mit der Y- und Z-Achse des Fräswerkzeugs. Radiale Querbohrungen gewährleisten eine präzise Positionsbestimmung innerhalb eines bestimmten Bereichs.±0,008 mm (±0,0003")relativ zur umgedrehten Mittellinie.

2. Abtragsrate (MRR) und Werkzeugstandzeit

  • Kontinuierliches vs. unterbrochenes Schneiden:Einpunkt-Drehwerkzeuge gewährleisten einen kontinuierlichen Eingriff in das Werkstück. Dadurch wird der Hartmetalleinsatz keinem Stoß ausgesetzt, was zu einer längeren Werkzeugstandzeit, gleichmäßiger Spanbildung und vorhersehbarer Wärmeableitung führt.
  • Fräsunterbrochener Stoß:Fräswerkzeuge sind beim Ein- und Austritt der Zähne in den Schnitt dutzende Male pro Sekunde thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Bei zähen Legierungen wie Edelstahl 17-4PH oder Inconel 718 wird beim Drehen Material abgetragen.3- bis 5-mal schnellerals das Fräsen, und das bei deutlich geringeren Werkzeugkosten pro Kubikzentimeter abgetragener Späne.

3. Oberflächengüteerzeugung

  • Drehen von Oberflächen:Das Einpunktdrehen erzeugt eine gleichmäßige, durchgehende Mikrospiraloberfläche. Mit Wischergeometrie-Wendeschneidplatten erzeugt das Standard-CNC-Drehen routinemäßig eine solche Oberfläche.Ra 0,4 µm bis 0,8 µm (16–32 µin)ohne Nachschleifen.
  • Oberflächenbearbeitungen:Beim CNC-Fräsen entstehen planare Wellenhöhen (Überstandsmarken) und Schleifspuren. Um eine Oberflächenrauheit (Ra 0,8 µm) auf einer gefrästen Fläche zu erreichen, sind leichte Schlichtbearbeitungen mit Planfräsern mit hohem Eingriffsradius erforderlich, was die Zykluszeit verlängert.
Three precision metal components on a dark granite inspection plate demonstrating pure prismatic CNC milling, rotational CNC turning, and complex hybrid turn-mill multi-tasking

Drei Präzisionsmetallbauteile auf einer dunklen Granit-Prüfplatte: Vergleich eines prismatisch gefrästen Blocks, einer gedrehten Stufenwelle und eines hybriden Dreh-Fräs-Bauteils mit einem Mikrometer

Entscheidungsmatrix für die Prozessauswahl

Prüfen Sie die technische Zeichnung Ihres Bauteils anhand dieser verbindlichen Fertigungsauswahlmatrix:

Hauptmerkmale

Empfohlener CNC-Prozess

Primärer Werkzeugmaschinentyp

Wichtigste operative Begründung

Prismatischer/kubischer Block mit ebenen Flächen, dreidimensionalen Konturen, ohne zentrale runde Achse

CNC-Fräsen

3-Achsen- oder 5-Achsen-Bearbeitungszentrum/HPC

Starre Tischaufspannung, Mehrfachtaschenbearbeitung, schweres Planfräsen

Rein zylindrische Welle, Bolzen, Buchse oder Ring mit 100% Rotationssymmetrie

CNC-Drehen

2-Achs-CNC-Drehmaschine

Niedrigster Maschinenstundensatz, schnellste Zykluszeit, Ra < 0,4 µm

Gedrehte Welle mit 1 bis 2 einfachen Querbohrungen oder einer Keilnut am Außendurchmesser

CNC-Drehen mit angetriebenen Werkzeugen

3-Achs- oder 4-Achs-Drehzentrum (C-Achse + angetriebener Revolver)

Fügt der Drehmaschine eine Fräsfunktion hinzu; vermeidet das Einrichten einer zweiten Maschine.

Schlankes Rotationsteil mit einem Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis L/D > 8:1 (bis zu 30:1)

Langdrehautomat

Schweizer Dreh-Fräsmaschine (Schiebespindelstock mit Führungsbuchse)

Keine Bauteilverformung beim Drehen; gleichzeitige Rückbearbeitung

Komplex gedrehter Korpus mit außermittig angeordneten, schrägen Bohrungen, gefrästen Taschen und beidseitigen Merkmalen

Dreh-Fräs-Multifunktion

Dreh-Fräszentrum mit zwei Spindeln und B-Achse (z. B. DMG MORI NTX)

In einem Schritt erledigtFertigstellung; beseitigt Datenstapelung; Übergabe der Gegenspindel

Dünnwandige, asymmetrische Halterung, die eine 5-seitige Ausfräsung und eine Lagerbohrung erfordert

5-Achs-CNC-Fräsen

5-Achs-Bearbeitungszentrum mit Schwenktisch

Zentrifugale Unwucht verhindert Drehung; 5-seitige Indexierung setzt sich durch

 

 

Technisches Frage-und-Antwort-Modul

Frage 1: Kann eine CNC-Fräsmaschine die gleiche Rundheit und Oberflächengüte wie eine CNC-Drehmaschine erreichen?

Direkte Antwort:Nein. Beim CNC-Drehen rotiert das Werkstück kontinuierlich gegen einen stationären, starren Einpunkt-Wendeschneidplattendrehbestückungseinsatz. Dadurch werden Rundheitstoleranzen bis zu 0,002 mm bis 0,005 mm (0,0001" bis 0,0002") und Oberflächengüten von Ra 0,4 µm (16 µin) erzielt. Beim CNC-Fräsen muss eine zylindrische Bohrung durch Kreisinterpolation (gleichzeitige Koordinaten der X- und Y-Achse) erzeugt werden. Aufgrund mikroskopischen Spiels an den Umkehrpunkten der Achse und der Werkzeugdurchbiegung weisen gefräste Bohrungen typischerweise Rundheitstoleranzen zwischen 0,010 mm und 0,025 mm (0,0004" bis 0,0010") auf. Für Lagerzapfen, die eine Rundheit im Sub-10-µm-Bereich erfordern, ist Drehen oder Nachschleifen zwingend notwendig.

Frage 2: Was ist der Hauptunterschied zwischen einer CNC-Drehmaschine mit angetriebenen Werkzeugen und einem kompletten Dreh-Fräs-Multifunktionszentrum?

Direkte Antwort:Eine CNC-Drehmaschine mit angetriebenen Werkzeugen ist im Prinzip eine Drehmaschine mit motorisierten, rotierenden Werkzeugen in einem herkömmlichen Werkzeugrevolver. Sie bietet typischerweise eine C-Achsen-Spindelindexierung und eine begrenzte Antriebsleistung (3 kW bis 5 kW), wodurch sich das Fräsen auf leichtes Querbohren, Gewindeschneiden und Nutenfräsen senkrecht oder parallel zur Hauptspindel beschränkt. Im Gegensatz dazu verfügt ein komplettes Dreh-Fräs-Multifunktionszentrum über eine unabhängige, leistungsstarke (12 kW bis 25 kW) schwenkbare B-Achsen-Frässpindel mit einem Schwenkbereich von ±120°, vollen Verfahrweg in Y-Richtung und eine Gegenspindel. Dies ermöglicht neben dem Hochgeschwindigkeitsdrehen auch die simultane 5-Achs-Konturbearbeitung, das Planfräsen und die Bearbeitung komplexer Winkel.

Frage 3: Wann ist ein Dreh-Fräs-Zentrum mit mehreren Bearbeitungsfunktionen wirtschaftlicher als die Verwendung separater Dreh- und Fräsmaschinen?

Direkte Antwort:Die gleichzeitige Bearbeitung von Dreh- und Frästeilen wird immer dann wirtschaftlicher, wenn ein gedrehtes Bauteil Nachbearbeitungen erfordert, die andernfalls kundenspezifische Vorrichtungen, separate Maschineneinrichtungen oder enge geometrische Toleranzen (Rundlauf oder Rechtwinkligkeit ≤ 0,020 mm) notwendig machen würden. Obwohl Dreh- und Fräszentren höhere Spindelstundensätze aufweisen (75–110 $/Std. gegenüber 35–50 $/Std. bei 3-Achs-Fräsmaschinen), fertigen sie das Teil in einer einzigen Aufspannung („Komplettbearbeitung“). Dadurch entfallen die Kosten für zusätzliche Vorrichtungen (500–1.200 $), die Wartezeiten zwischen den Abteilungen um 3 bis 5 Tage, die Gesamtzykluszeit um 30 % bis 50 % und der Ausschuss durch Fehler beim Umspannen.

Frage 4: Warum werden Langdreh- und Fräsmaschinen mit CNC-Steuerung bevorzugt für kleine, lange Teile?

Direkte Antwort:Standardmäßige CNC-Drehmaschinen spannen das Werkstück in ein Spannfutter ein und stützen das gegenüberliegende Ende mit einem Reitstock ab. Bei langen, schlanken Teilen mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis (L/D) von mehr als 4:1 führen die Schnittkräfte zu Verformungen und Rattern des Werkstücks. Langdrehautomaten verwenden einen verschiebbaren Spindelstock, der das Stangenmaterial durch eine präzise Führungsbuchse aus Wolframkarbid führt. Das Schneidwerkzeug ist nur Bruchteile eines Millimeters vom Auflagepunkt der Führungsbuchse entfernt positioniert, wodurch die Verformung unabhängig von der Gesamtlänge des Werkstücks praktisch null ist. Dies ermöglicht es Langdrehautomaten, Mikropräzisionsstifte, medizinische Knochenschrauben und Wellen mit L/D-Verhältnissen von 20:1 oder mehr mit Toleranzen innerhalb von ±0,003 mm herzustellen.

Frage 5: Was ist die Fertigungsphilosophie „Alles in einem“ bei der CNC-Bearbeitung?

Direkte Antwort:„Done-in-One“ ist eine Fertigungsmethode, die auf multifunktionalen Werkzeugmaschinen basiert. Dabei werden alle Bearbeitungsvorgänge – Rohmaterialzufuhr, Drehen, 5-Achs-Fräsen, Querbohren, Gewindeschneiden, Tieflochbohren, Entgraten der Rückseite und das abschließende Abtrennen – in einem einzigen automatisierten Zyklus auf einer einzigen Maschine ausgeführt. Durch den synchronisierten, schwebenden Transfer des Werkstücks von der Hauptspindel zur Gegenspindel verlässt das Werkstück die Maschine vollständig bearbeitet und bereit zur Prüfung – ohne Eingriffe eines Bedieners oder zusätzliche Einrichtungsarbeiten.

 

Partnerschaft mit HONSCN Precision in Shenzhen, China

Gegründet im Jahr 2003,HONSCN Precision Parts Co., Ltd.betreibt eine hochmoderne OEM-Fertigungsanlage in Shenzhen, China, die zertifiziert ist nachISO 9001:2015Seit über zwei Jahrzehnten investieren wir kontinuierlich in fortschrittliche Werkzeugmaschinenkinematik, um unseren internationalen Kunden einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil in Bezug auf Präzision, Liefergeschwindigkeit und Kosten zu verschaffen.

Unsere hauseigenen Fertigungskapazitäten:

  • Multifunktionale Dreh-Fräszentren:Mazak Integrex und DMG MORI NTX-Serie mit zwei synchronisierten Spindeln, B-Achsen-Gelenkfräsköpfen und Hochdruck-Durchspindelkühlung.
  • 5-Achs-Simultanbearbeitung:DMG MORI 5-Achs-Bearbeitungszentren, die geometrische Toleranzen im Sub-Zehn-Mikrometer-Bereich bei komplexen aerodynamischen und prismatischen Bauteilen ermöglichen.
  • Schweizer Wendeflotte:Citizen und Star CNC-Langdrehmaschinen mit Langdrehkopf laufen rund um die Uhr mit automatisierten Stangenvorschüben für mikropräzise medizinische und elektronische Wellen.
  • Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräszentren:Über 30 Brother- und Fanuc-3- und 4-Achs-Gewindeschneid- und Fräszentren für die schnelle und großvolumige prismatische Fertigung.
  • Zertifiziertes Metrologielabor:Klimatisierter (20°C ± 1°C) Inspektionsraum, ausgestattet mit Hexagon-Koordinatenmessgeräten, optischen Profilprojektoren von Mitutoyo, Rundheitsmessgeräten und Oberflächenrauheitsprofilometern.

Technische Prozessprüfung und Fertigungsangebot anfordern

Überlegen Sie gerade, ob Ihr nächstes Präzisionsbauteil gefräst, gedreht oder auf einem multifunktionalen Dreh-Fräs-Zentrum gefertigt werden sollte?

Laden Sie Ihre 3D-CAD-Dateien (.STEP, .IGES) und 2D-Konstruktionszeichnungen (.PDF) an unser Ingenieurteam in Shenzhen hoch. Innerhalb von 12 bis 24 Stunden analysieren unsere erfahrenen CAM-Programmierer Ihre Geometrie, ermitteln die optimale Maschinenkinematik und erstellen Ihnen eine detaillierte Kostenaufstellung mit einem realistischen Produktionszeitplan.

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Wie man die Kosten für die CNC-Bearbeitung senken kann, ohne die Qualität zu beeinträchtigen

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