Arten von Bearbeitungsprozessen

Einführung

Bearbeitungsprozesse sind wichtig für die Herstellung von Bauteilen mit feinen Toleranzen, da dabei Material von einem Werkstück abgetragen wird. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Definition, Herstellung und Endbearbeitung der in den Industrien hergestellten Komponenten.

Angefangen bei einigen der ältesten Techniken wie Fräsen und Drehen bis hin zu modernen Methoden wie EDM und sogar additiver Fertigung ist jede Methode auf eine bestimmte Weise nützlich. Die Kenntnis dieser Prozesse ist entscheidend für die Auswahl der am besten geeigneten Technik je nach Material, Problemschwierigkeit und Genauigkeitsanforderungen. In diesem Artikel werden wir die am weitesten verbreiteten Kategorien von Bearbeitungsprozessen und ihre Verwendung in der modernen Produktion diskutieren.

Was ist maschinelle Bearbeitung?

Bei der maschinellen Bearbeitung handelt es sich um einen Herstellungsprozess, bei dem Material von einem Werkstück weggeschnitten wird, um ein gewünschtes Profil zu erhalten. Dies geschieht durch den Einsatz von Geräten wie Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bohrern und solchen Instrumenten, die das Material präzise schneiden, schleifen oder formen. Es ermöglicht die Herstellung von Elementen mit dünnen und andererseits dicken, robusten Elementen, die häufig in der Automobil-, Luftfahrt- und sogar Medizinindustrie eingesetzt werden.

Die Bearbeitung erfolgt an Metallen, Kunststoffen und anderen Materialien und ist sehr wichtig bei der Herstellung von Teilen, die mit anderen Methoden nicht hergestellt werden können. Am Ende werden häufig Werkzeuge wie Schneiden, Schleifen oder Drehen verwendet, um Material zu entfernen und das Bauteil mit der spezifischen Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit herzustellen.

Drehen, Fräsen und Bohren sind die gängigen Bearbeitungsverfahren, die auf der Grundlage der Zielgeometrien eines bestimmten Teils ausgewählt werden. Diese Prozesse ermöglichen es Herstellern, alles von einfachen geometrischen Formen bis hin zu Designs mit erhöhter geometrischer Komplexität mit großer Genauigkeit zu erstellen.

12 Bearbeitungsprozesse erklärt

Die maschinelle Bearbeitung ist eine der wichtigsten Tätigkeiten in der Fertigung, da es sich dabei um die Formung von Bauteilen aus Rohmaterialien handelt. Je nach Materialtyp, Teileform und Produktionsvolumen sind für verschiedene Anwendungen verschiedene Arten der Bearbeitung erforderlich. Lassen Sie uns Informationen zu zwölf grundlegenden Bearbeitungsvorgängen, ihren Varianten, Vorteilen und Verwendungsmöglichkeiten besprechen.

Drehen

Drehen ist ein Prozess, bei dem sich das Werkstück dreht, während das Schneidwerkzeug am Umfang entlangfährt, um Material abzuschneiden. Häufiger wird dies zur Umformung zylindrischer Werkstücke genutzt. Abhängig vom Winkel des Werkzeugs und der Position, in der es gehalten wird, sind innerhalb des Programms unterschiedliche Formen realisierbar.

Häufige Typen:

CNC-Drehen: Drehen mit computergestütztem, numerisch gesteuertem Drehen für höchste Genauigkeit.

Angetriebene Werkzeuge: Geeignet zum gleichzeitigen Drehen und Fräsen.

Revolverdrehmaschinen: Mit ihnen können große Mengen komplex geformter Teile und Komponenten hergestellt werden.

Hauptvorteile:

Dies eignet sich für rundzylindrische Arbeiten und Konstruktionen, die ein hohes Maß an Präzision erfordern.

Hohe Genauigkeit insbesondere bei langen geraden Teilen.

Wirtschaftlich sowohl für die Produktion kleiner als auch großer Stückzahlen.

Häufige Verwendungen:

Wellen, Buchsen, Bolzen und Riemenscheiben.

Mahlen

Bei der spanenden Bearbeitung wird mit scharfen Werkzeugen Material aus einem Werkstück herausgeschnitten. Beim Fräsen handelt es sich um einen Prozess, bei dem mit einem rotierenden Fräser Material aus dem Werkstück herausgeschnitten wird. Der Fräser verschiebt und dreht sich in mehrere Richtungen, um flache, gebogene oder individuelle Formen herzustellen.Fräsmaschinensind sehr flexibel und es können Teile mit komplizierten Konturen hergestellt werden.

Häufige Typen:

Vertikales Fräsen: Das Schneidwerkzeug befindet sich durch seine Bewegung in einer vertikalen Ebene.

Horizontales Fräsen: Der Fräser bewegt sich horizontal und eignet sich am besten für größere Teile des Materials.

CNC-Fräsen: Automatisierte Abläufe und computergesteuerte Fräsmaschinen.

Hauptvorteile:

Hohe Eignung für die Herstellung mehrerer Formen.

Ermöglicht die Bearbeitung von flachen, eckigen und gekrümmten Oberflächen.

Geeignet für kleine und große Bauteile.

Häufige Verwendungen:

Formen, Matrizen, Automobilkomponenten und Vorrichtungen.

Bohren

Bohrenist einer der Prozesse, bei denen mithilfe eines Bohrers, bei dem es sich um ein rotierendes Werkzeug handelt, Löcher in ein Werkstück gebohrt werden. Es ist einer der am häufigsten verwendeten Vorgänge in der Materialbearbeitung und kann mit anderen Vorgängen wie Drehen oder Fräsen kombiniert werden.

Häufige Typen:

CNC-Bohren: Höhere Genauigkeit beim Bohren mithilfe automatischer Geräte.

Tieflochbohren: Wird zur Herstellung tiefer und schmaler Zugangslöcher verwendet.

Tieflochbohren: Speziell für die Herstellung tiefer, gerader Hochleistungslöcher in schweren Abschnitten entwickelt.

Hauptvorteile:

Relativ schneller und günstiger zum Bohren von Löchern.

Geeignet für die meisten Schaftarten.

Hervorragende Stabilität beim Ausrichten des Lochs und auch in der Tiefe.

Häufige Verwendungen:

Kann unter anderem bei der Herstellung von Motorblöcken, Flugzeugen und Strukturen verwendet werden.

Schleifen

Beim Schleifen wird eine Schleifscheibe verwendet, um mithilfe der sich schnell bewegenden Schleifkörner nach und nach kleine Materialmengen zu entfernen – entweder um ein glatteres Finish auf einem Produkt zu erzielen oder ihm genaue geometrische Abmessungen zu verleihen. Es wird häufig bei der Endbearbeitung und Erzeugung kleiner Spaltmaße eingesetzt.

Häufige Typen:

Oberflächenschleifen: So ebnen Sie flache Oberflächen nach dem Glätten, indem Sie sie auf eine glatte Ebene bringen.

Zylinderschleifen: Fremont produziert und vertreibt Präzisionsschleifmaschinen für zylindrische Werkstücke mit Außendurchmesser.

Spitzenloses Schleifen: Schleifen, ohne dass das Werkstück eingespannt werden muss.

Hauptvorteile:

Perfekt für Projekte, die eine glatte Oberfläche und einen engen Abstand zu hartem und sprödem Material erfordern.

Geeignet für den Einsatz bei hochfesten Materialien oder bei der Bearbeitung schwieriger Materialien.

Das Verfahren ist ideal, um eine sehr glatte Haut auf einem Teil zu erzeugen, ohne die Abmessungen des Teils zu verändern.

Häufige Verwendungen:

Lager, Zahnräder, Schneidwerkzeuge und diese feinen Teile.

Elektroerosion (EDM)

EDM ist ein unkonventioneller Bearbeitungsprozess, der elektrische Entladung nutzt, um Material vom Werkstück zu entfernen. Es eignet sich sehr gut für Hartmetalle und komplizierte Formen und wird vielen anderen Verfahren vorgezogen, die nicht die erforderliche Leistung liefern können.

Häufige Typen:

Drahterodieren: Für komplizierte Formen werden Stanz- oder Schneidflüssigkeiten für dünne Drahtformen verwendet.

Senkerodieren: Eine geformte Elektrode wird zum Schneiden tiefer oder feiner Details eingesetzt.

Erodiermaschine für kleine Löcher: Kostengünstige Lösung für die präzise Herstellung von Löchern in harten Materialien.

Hauptvorteile:

Geeignet für schwierige Materialien sowie komplex geformte Abschnitte.

Verfügt über eine hohe Flexibilität und die Fähigkeit, Geometrien von beträchtlicher Komplexität und Dichte zu erstellen.

Es wird keine mechanische Kraft ausgeübt, wodurch die Verformung der Teile reduziert wird.

Häufige Verwendungen:

Formen, Teile für die Luft- und Raumfahrt und Werkzeuge.

Laserschneiden

Beim Laserschneiden wird ein Laserstrahl eingesetzt, um Material von einem Werkstück aufzuweichen oder zu verdampfen. Der Prozess wird durch Computer Numerical Control gesteuert, um ein besseres Schneiden zu ermöglichen und sicherzustellen, dass er für hochpräzise Teile geeignet ist.

Häufige Typen:

CO2-Laserschneiden: Dabei werden Kunststoffe, Metall und Holz geschnitten.

Faserlaserschneiden: Geeignet zum Schneiden von Metall mit höherer Geschwindigkeit und zum effektiven Schneiden von Stahl und anderen Eisenmetallen.

Faserlasergravur: Kann auch zum Gravieren und Schneiden von Metallen mit einem Laser verwendet werden.

Hauptvorteile:

Die hohe Genauigkeit gepaart mit geringen Ausschussraten.

Kann viele Arten von Materialien sowie Metalle und Kunststoffe schneiden.

Scharfe Kanten und weniger Hitzeeinwirkung auf Bereiche.

Häufige Verwendungen:

Schneiden dünner Metalle, Beschilderung, Prototyping und Präzisionsmetallteile.

Wasserstrahlschneiden

Beim Wasserstrahlschneiden handelt es sich im Wesentlichen um eine Schneidtechnik, bei der Wasser unter hohem Druck und manchmal mit Zusätzen verwendet wird. Gießen eignet sich gut für Materialien, die mit Wärme reagieren können, da es nicht zu Wärmeverformungen kommt.

Häufige Typen:

Abrasives Wasserstrahlschneiden: Sie werden für die Bearbeitung dickerer Materialien wie Metalle und Stein eingesetzt.

Reines Wasserstrahlschneiden: Zum Schneiden von induktiven Materialien wie Gummi oder guten Nutzpflanzen wie Kartoffeln.

Hauptvorteile:

Die Wärmeeinflusszone wird minimiert, so dass ein Verzug des Materials vermieden wird.

Kann verschiedene Arten von Materialien durchtrennen.

Präzise und kann auch sehr dicke Lederstücke bearbeiten.

Häufige Verwendungen:

Luft- und Raumfahrtkomponenten, Steinschneiden und Verbundwerkstoffe.

Oberflächenschleifen

Spezifisch für den Bindeprozess ist, dass es sich beim Flachschleifen um eine Art Schleifprozess handelt, bei dem es darum geht, die Oberfläche eben zu machen. Es nutzt die Schleifscheibe zum Durchtrennen von Material und. Formen oder beenden Sie es auf ein bestimmtes Niveau.

Häufige Typen:

Horizontales Flachschleifen: Wird zum Schleifen großformatiger zu bearbeitender Materialien verwendet.

Vertikales Flächenschleifen: Interessiert an der Endbearbeitung der glatten und flachen Oberflächen des Produkts.

Tauchschleifen: Es wird zum Tiefschneiden schmaler Bereiche verwendet.

Hauptvorteile:

Super für Endbearbeitungen und wenn enge Passungen erforderlich sind.

Kann sowohl Eisen- als auch Nichteisenmaterialien bearbeiten.

Geeignet für den Einsatz, wenn eine Nivellierung und Oberflächenbearbeitung gewünscht ist.

Häufige Verwendungen:

Präzisionsteile, Werkzeugbau und Nivellierkomponenten.

Drahterodieren

Drahterodieren ist die verfeinerte Art des Erodierens, bei dem ein dünner Draht zum Durchschneiden des Materials verwendet wird. Es ist hochpräzise und eignet sich vorzugsweise für die Erzeugung komplexer und feiner Bauteile, insbesondere in starren Materialien.

Häufige Typen:

Feindrahterodieren: Entwickelt für fein detaillierte Schnitzereien und für die Herstellung relativ kleiner Einschnitte.

Hochleistungs-Drahterodiermaschine: Robust für den Einsatz bei dicken Materialien.

Hauptvorteile:

Wo besondere Abmessungen und Arbeitsdetails in kleinerem Maßstab erforderlich sind, ist eine hohe Präzision möglich.

Eine ausgezeichnete Wahl für Geometrien, die enge Toleranzen erfordern.

Vermeiden Sie jegliche mechanische Krafteinwirkung auf das Teil.

Häufige Verwendungen:

Formen, präzise Metallarbeiten und andere kleine Artikel.

Casting

Beim Gießen handelt es sich um einen Prozess, bei dem ein flüssiges Material in eine Form gegeben oder in die gewünschte Form gegossen wird. Nach dem Abkühlen ist die Bildung des Materials in der gewünschten Form abgeschlossen. Es wird häufig für Formen verwendet, die große und komplizierte Formen erzeugen.

Häufige Typen:

Sandguss: Sandguss wird zur Herstellung von Metallteilen verwendet.

Druckguss: Eine Form wird mit flüssigem Metall gefüllt, das unter hohem Druck steht.

Feinguss: Auch Wachsausschmelzguss genannt, der verwendet wird, wenn sehr genaue und hochbearbeitete Teile benötigt werden.

Hauptvorteile:

Am besten geeignet für komplizierte und große Produkte.

Wirtschaftlich bei der Massenproduktion der verschiedenen Teile, die in einer Produktionslinie benötigt werden.

Hat die Fähigkeit, sehr detaillierte Features zu erstellen.

Häufige Verwendungen:

Autoteile und Maschinenteile für Montageanwendungen

Stempeln

Beim Stanzen handelt es sich um einen Kaltbearbeitungsprozess, bei dem mit einer Matrize Blech geprägt, geschnitten oder gebogen wird. Es ist schnell und effizient und eignet sich gut für die Massenproduktion.

Häufige Typen:

Progressives Stanzen: Formt Teile mithilfe einer Folge von Stempeln, die progressiver Natur sind.

Tiefziehen: Wird für die Herstellung von Teilen mit komplexen Hinterschnitten verwendet.

Stanzen: Eine Art Stanzen, bei dem Löcher in das Blech gestanzt werden.

Hauptvorteile:

Hohe Produktionsrate, die für die Massenproduktion geeignet ist.

Besonders nützlich für die Herstellung flacher und gleichmäßiger Teile gleicher Dicke.

Minimale Materialverschwendung.

Häufige Verwendungen:

Karosserieteile, Schaltkästen und Ofenteile.

3D-Druck

Beim selektiven Lasersintern oder direkten Metalllasersintern werden beispielsweise Materialpartikel selektiv verschmolzen, um aus einem digitalen Modell ein Teil zu erstellen. Diese Technik ist äußerst flexibel und ermöglicht die Herstellung von Geometrien, die mit herkömmlichen Techniken nur schwer zu erreichen sind.

Häufige Typen:

Fused Deposition Modeling (FDM): Konstruiert Objekte aus thermoplastischen Materialien in Form von Filamenten.

Selektives Lasersintern (SLS): Tragbar und verwendet einen Laser zum Verschmelzen von pulverförmigem Material.

Stereolithographie (SLA): Dabei wird auch UV-Licht verwendet, um jede Schicht des flüssigen Harzes nacheinander zu verfestigen.

Hauptvorteile:

Wird besonders bei komplizierten und einzigartigen Designs verwendet.

Weniger Materialverschwendung und kurze Zykluszeit.

Der sehr geringe Setup-Aufwand ist gut für kurze Läufe.

Häufige Verwendungen:

Prototypen, Spezialkomponenten, orthopädische und zahnmedizinische Hilfsmittel sowie Formen und Kerne.

Vergleich des Bearbeitungsprozesses: Eine detaillierte Analyse

Hier finden Sie eine kurze Beschreibung jedes Bearbeitungsprozesses:

Abschluss

Abschließend werden auf Basis der bewerteten 12 Bearbeitungsverfahren Lösungsansätze zur Herstellung der geforderten präzisen und qualitativ hochwertigen Bauteile vorgestellt. Es zeigt, dass Drehen und Fräsen, additive Fertigung und alle anderen Verfahren für unterschiedliche Materialien, Geometrien und Produktionsumstände geeignet und effizient sind. Das Verständnis dieser Prozesse ermöglicht es dem Hersteller, eine geeignete Methode auszuwählen, die hinsichtlich Effizienz und Effektivität zu ihm passt.