Kurz gesagt ist die CNC-Technologie nicht sehr kompliziert. Es handelt sich um ein computergesteuertes Werkzeug. Noch ausgefeilter wird die Technologie nur, wenn man bedenkt, wie der Computer das Werkzeug steuert. Die folgende Abbildung zeigt, wie eine einfache CNC-Fräsmaschine ohne Steuerung aussehen könnte.
Definition CNC-Fräser:
CNC = Computer Numerical Control. Ein Computer-„Controller“ liest G-Code oder Anweisungen in Maschinensprache und steuert ein Werkzeug.
Das NC-Programm (numerische Steuerung) ist ein detaillierter Satz schrittweiser Anweisungen, die der Maschine mitteilen, welchem Pfad sie folgen und welche Vorgänge sie ausführen soll.
Geschichte des CNC-Fräsers:
NC oder einfach Numerical Control wurde in den späten 1940er und frühen 1950er Jahren von John T. Parsons in Zusammenarbeit mit dem MIT (Massachusetts Institute of Technology) entwickelt. Es sollte die Fertigungsanstrengungen der Nachkriegszeit unterstützen. Flugzeugteile wurden immer komplexer und erforderten ein Maß an Präzision, das menschliche Bediener nicht erreichen konnten.
Komplexe bearbeitete Teile können nicht mehr länger allein von qualifizierten Bedienern hergestellt werden.
Anfangs waren die Maschinen fest verdrahtet, ab 1 wurden Anweisungen über Lochstreifen erteilt. Fünf Jahre später wurden NC-Maschinen in der Metallverarbeitung überall in den Vereinigten Staaten installiert. Ab Mitte der 1952er Jahre spielte die NC-Technologie in dieser Branche eine dominierende Rolle.
Bis etwa 1980 wurden die meisten Maschinenprogramme auf Lochpapier oder Aluminiumband aufgezeichnet. In den 1970er und 80er Jahren ermöglichte die Weiterentwicklung der Mikroprozessortechnologie den direkten Anschluss von Computern an NC-Maschinen über Kabel (daher der Begriff CNC).
Im Grunde genommen ist die numerische Steuerung eine Technik zur Steuerung von Maschinen und nicht ein bestimmter Maschinentyp. CNC-Maschinen wurden ursprünglich für die Metallbearbeitung gebaut. Später wurden sie für andere Branchen wie Holz, Textilien, Schaumstoff und Kunststoffe angepasst, um nur einige zu nennen. Alle diese Maschinen haben einige gemeinsame Merkmale:
• ein Programm (Anleitung)
• ein Controller
• eine Werkzeugmaschine
Holzfräsen unterscheiden sich von ihren Gegenstücken in der Metallbearbeitung dadurch, dass sie nicht denselben Belastungs- und Vibrationskräften ausgesetzt sind. Sie drehen sich schneller (bis zu 24000 U/min) und haben größere Arbeitstische (bis zu 5'x20'). Sie verwenden kleinere Werkzeuge und Werkzeughalter und arbeiten mit höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten (bis zu 1200 Zoll pro Minute oder 30 m/min). Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass sie nicht dasselbe Maß an Genauigkeit erfordern. Metallbearbeitungsanwendungen erfordern normalerweise viel höhere Präzision und engere Toleranzen als die Holzbearbeitung.
Herr Isao Shoda behauptet, den ersten NC-Fräser der Welt hergestellt zu haben und stellte ihn 1 auf der internationalen Messe in Osaka aus. (Modell: NC-1968a)
1968 – Shoda stellte auf der Internationalen Messe in Osaka die erste NC-Holzfräse (NC-1A) vor.
Anfang der 1970er Jahre kam in der Luft- und Raumfahrtindustrie die erste CNC auf den Markt (gesteuert durch einen Großrechner).
In den späten 70er Jahren kamen in der Holzindustrie erstmals NC-Bohrmaschinen zum Einsatz. Sie wurden Punkt-zu-Punkt-Maschinen genannt, weil sie einen Bohrer von einem Punkt zum anderen bewegten und ein Loch bohrten. Der Begriff „Punkt-zu-Punkt“ stammt von einer Montagemethode für elektronische Schaltkreise aus der Zeit vor 1, bei der professionelle Elektronikmonteure anhand von Fotobüchern arbeiteten und eine genaue Montagereihenfolge einhielten, um sicherzustellen, dass sie keine Komponenten übersahen.:
Weitere Ereignisse, die Auswirkungen auf die CNC-Technologie hatten, waren:
• Mitte der 1970er: 1. Mikroprozessor (Intel 8080)
• Ende der 1970er Jahre: 1. 5-Achs-CNC in der Holzbearbeitung
CNC-Fräser wurden zuerst in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt, um komplexe Muster aus Aluminiumplatten zu schneiden. Das Anschrauben der Aluminiumplatte an die Tischoberfläche war ein langwieriger Prozess. Anfang der 1er Jahre kamen die Ingenieure von Thermwood auf die Idee, Luft durch riesige Hackblöcke aus Balsaholz zu ziehen. Da Balsaholz Luft ungehindert durch die Hirnholzenden strömen lässt, fügten sie ein Hochstromvakuum hinzu, um die Aluminiumplatten ohne den Einsatz mechanischer Befestigungselemente festzuhalten. Später erkannten sie, dass Spanplatten ähnliche poröse Eigenschaften aufweisen – und so entstanden Universal-Vakuumtische.
Zu Beginn der 1980er Jahre wurde die CNC-Technologie in vielen Maschinentypen in der sekundären Holzverarbeitungsindustrie eingesetzt. Nachfolgend einige Beispiele:
Punkt-zu-Punkt-Systeme wie Bohrmaschinen werden seit Beginn der NC-Ära verwendet. Da es keinen Kontakt zwischen dem Teil und dem Werkzeug gab, bis ein pneumatischer Bohrer aktiviert wurde, spielte es keine große Rolle, welchen Weg die Spindel nahm, um ihr endgültiges Ziel zu erreichen (daher der Begriff „Punkt-zu-Punkt“). Diese Maschinen wurden später an die neuere CNC-Technologie angepasst, und obwohl sie mehr Optionen als nur Bohren enthielten, blieb der Name bestehen.
Bei Geradeausschnittsystemen wie NC-Plattensägen wird die Steuerung auf nur eine einzige Bewegungsachse beschränkt. Das Sägeblatt bewegt sich dann unabhängig von der Steuerung über die Länge des Balkens, um einen geraden Schnitt auszuführen.
Konturschneiden, wie es in CNC-Bearbeitungszentren zum Einsatz kommt, ermöglicht die gleichzeitige Bewegungssteuerung von drei oder mehr Achsen während der Durchführung von Bearbeitungsvorgängen. Mit anderen Worten: Der Computer steuert den Fräser während des Schnitts im Raum entlang der X-, Y- und Z-Achse.
Heutzutage sind CNC-Fräsmaschinen ein allgegenwärtiger Bestandteil des Herstellungsprozesses. Jeden Tag werden neue Funktionen und Leistungsverbesserungen entwickelt, wodurch die CNC-Technik eine immer größere Rolle für den Erfolg unserer Branche spielen wird.
