Eine CNC-Drehmaschine ist eine Werkzeugmaschine, bei der sich das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit dreht, während das Schneidwerkzeug computergesteuert vorrückt und Material abträgt. “CNC” steht für „Computer Numerical Control“ (computergesteuerte numerische Steuerung); das heißt, alle Bewegungen werden nicht vom Bediener, sondern von einem vorab geschriebenen Programm gesteuert. Sie ist die Grundmaschine für die Herstellung zylindrischer und konischer Werkstücke.

Wenn Sie eine Spindel, eine Spindelbuchse oder eine Kupplung in die Hand nehmen, ist diese höchstwahrscheinlich auf einer CNC-Drehmaschine gefertigt worden. In diesem Artikel erklären wir, wie eine CNC-Drehmaschine funktioniert, welche Hauptkomponenten sie hat, welche Bearbeitungsvorgänge sie ausführt und worin der Unterschied zu einer konventionellen Drehmaschine besteht.

Wie funktioniert eine CNC-Drehmaschine?

Das Funktionsprinzip basiert auf der Drehbewegung. Das Werkstück wird in eine als “Spannfutter” bezeichnete Spannvorrichtung eingespannt und von der Spindel mit hoher Drehzahl gedreht. Das Schneidwerkzeug befindet sich auf dem Revolver und bewegt sich entlang zweier Hauptachsen: entlang der Werkstückachse (Z-Achse) und senkrecht zum Werkstück, also in der Richtung, die den Durchmesser bestimmt (X-Achse).

Der Prozess läuft Schritt für Schritt wie folgt ab: Die technische Zeichnung des Werkstücks wird in der CAD/CAM-Software in Werkzeugwege umgewandelt und ein G-Code-Programm erstellt. Der Bediener spannt das Rohteil in die Spannvorrichtung ein, setzt die Werkzeuge in den Revolver ein und lädt das Programm. Sobald die Maschine zu arbeiten beginnt, taucht das Werkzeug kontrolliert in das rotierende Werkstück ein und bearbeitet den gewünschten Durchmesser und die gewünschte Form mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich. Nach Abschluss des Programms ist das Werkstück maßgenau und reproduzierbar fertiggestellt.

Die Hauptkomponenten einer CNC-Drehmaschine

Wenn man eine CNC-Drehmaschine kennt, versteht man leichter, wie sie funktioniert:

  • Spindel: Dies ist die Hauptspindel, die das Werkstück dreht. Die Drehzahl wird je nach zu bearbeitendem Material eingestellt.
  • Spiegel (Chuck): Eine Spannvorrichtung, die das Werkstück zentriert und festhält.
  • Turm (Turret): Es verfügt über mehrere Schneidwerkzeuge; die Werkzeuge werden je nach Programm automatisch gewechselt.
  • Schlitten (Reitstock): Verhindert Vibrationen, indem es das freie Ende langer Teile abstützt.
  • Steuergerät: Es ist das Gehirn, das den G-Code liest und die Achsen steuert.

Bei moderneren Maschinen kommen dazu angetriebene Werkzeuge, eine Y-Achse, eine C-Achse und eine Gegenspindel; so kann das Werkstück in einer einzigen Aufspannung sowohl gedreht als auch gefräst werden.

Welche Bearbeitungsvorgänge werden auf einer CNC-Drehmaschine durchgeführt?

Das Drehen beschränkt sich nicht nur auf die Bearbeitung des Durchmessers. In einer einzigen Aufspannung können zahlreiche Bearbeitungsschritte durchgeführt werden:

  • Drehen von Außen- und Innendurchmessern: Die Außenfläche des Werkstücks und das Innere der Bohrung werden bearbeitet.
  • Stirndrehen: Die Oberfläche des Werkstücks wird geglättet, die Länge wird angepasst.
  • Kanalbau: Es werden Aussparungen wie die Kolbenringnut und der O-Ring-Kanal gefräst.
  • Schrauben und Zahnziehen: Innen- und Außenzähne werden präzise bearbeitet.
  • Bohren und Reiben: Die Mittellöcher werden gebohrt und nachbearbeitet.
  • Konus- und Profilbearbeitung: Offene Flächen und Sonderformen werden entfernt.

Arten von CNC-Drehmaschinen

Je nach Bedarf kommen verschiedene Drehmaschinentypen zum Einsatz:

  • Universelle CNC-Drehmaschine: Die gängigste Variante; geeignet für eine breite Palette von Werkstücken.
  • Vertikaldrehmaschine: Bei großen und schweren Werkstücken befindet sich die Spindel in vertikaler Position.
  • Schiebeautomat (Schweizer Typ): Es gewährleistet hohe Präzision bei der Serienfertigung von schmalen und langen Werkstücken.
  • Dreh-Fräszentrum: Kombiniert Drehen und Fräsen in einer Maschine; reduziert die Anzahl der Umrüstungen bei komplexen Werkstücken.

Der Unterschied zwischen einer CNC-Drehmaschine und einer konventionellen Drehmaschine

Bei einer herkömmlichen Drehmaschine führt der Bediener jede Bewegung von Hand aus; die Maße werden vom Meister festgelegt. Das eignet sich für Einzelstücke oder einfache Arbeiten, doch ist es schwierig, bei Serienfertigung bei jedem Teil die gleiche Qualität zu erzielen.

Bei der CNC-Drehmaschine werden die Bewegungen durch ein Programm gesteuert. Die Ergebnisse sind eindeutig: Hunderte von Teilen werden mit identischen Maßen gefertigt, enge Toleranzen von ±0,01 mm lassen sich problemlos einhalten, komplexe Profile werden mit einem einzigen Programm hergestellt und die Produktionsgeschwindigkeit steigt. Bei Präzisions- und Serienfertigung ist die CNC-Drehmaschine mit großem Abstand führend.

Was das Fräsen betrifft, das die andere Hälfte des Vorgangs ausmacht, und die Unterschiede zwischen den beiden Was ist eine CNC-Fräse? und Der Unterschied zwischen CNC-Drehmaschine und CNC-Fräse Sie können sich unsere Artikel ansehen.

Welche Teile und Materialien werden bearbeitet?

CNC-Drehmaschinen kommen bei nahezu allen rotationssymmetrischen Werkstücken zum Einsatz: Wellen, Buchsen, Stifte, Nippel, Flansche, Verbindungselemente sowie hydraulische und pneumatische Bauteile. Was die Werkstoffe betrifft, lassen sich Aluminium, Stahl, Edelstahl, Titan, Messing, Kupfer und technische Kunststoffe problemlos bearbeiten. Für jeden Werkstoff werden Schnittgeschwindigkeit, Werkzeug und Kühlung individuell festgelegt.

Häufig gestellte Fragen

Wozu dient eine CNC-Drehmaschine? CNC-Drehmaschinen dienen der Fertigung von zylindrischen und konischen Werkstücken mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit. Die Serienfertigung von rotierenden Bauteilen wie Wellen, Buchsen und Flanschen stützt sich weitgehend auf diese Maschinen.

Was ist der Unterschied zwischen einer CNC-Drehmaschine und einer CNC-Fräsmaschine? Beim Drehen dreht sich das Werkstück, während das Werkzeug auf einer festen Achse vorwärtsbewegt wird; daher eignet sich dieses Verfahren für rotationssymmetrische Werkstücke. Beim Fräsen hingegen dreht sich das Werkzeug, während das Werkstück feststeht; dieses Verfahren wird für ebene Flächen und komplexe Formen verwendet. Beide Verfahren ergänzen sich meist gegenseitig.

Mit welcher Toleranz arbeitet eine CNC-Drehmaschine? Bei einer guten CNC-Drehmaschine ist eine Toleranz von ±0,01 mm Standard. Durch zusätzliches Schleifen und Präzisionsbearbeitung lassen sich Toleranzen im Mikrometerbereich, also ±0,005 mm und darunter, erreichen.

Was muss ich für die Fertigung auf einer CNC-Drehmaschine einsenden? Eine technische Zeichnung des Teils (mit Maßen und Toleranzen) oder ein 3D-Modell (STEP/IGES) reicht aus. Falls Sie keine Zeichnung haben, kann die Fertigung auch anhand eines Musterteils erfolgen.

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