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

Wenn Sie eine Welle, eine Buchse oder eine Muffe in die Hand nehmen, ist diese höchstwahrscheinlich auf einer CNC-Drehmaschine bearbeitet worden. In diesem Artikel erläutern wir, wie eine CNC-Drehmaschine funktioniert, welche Hauptkomponenten sie umfasst, 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 Werkzeugbahnen umgewandelt, und es wird ein G-Code-Programm erstellt. Der Bediener spannt das Rohteil in die Spannfutter ein, setzt die Werkzeuge in den Revolver ein und lädt das Programm. Sobald die Maschine den Betrieb aufnimmt, 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 liegt das Werkstück maßgenau und reproduzierbar vor.

Die Hauptkomponenten einer CNC-Drehmaschine

Das Kennenlernen einer CNC-Drehmaschine erleichtert das Verständnis ihrer Funktionsweise:

  • Spindel (spindle): Die Hauptachse, die das Werkstück dreht. Die Drehzahl wird entsprechend dem zu bearbeitenden Werkstoff eingestellt.
  • Spannfutter (Chuck): Die Spannvorrichtung, die das Werkstück zentriert und fest hält.
  • Revolver (Turret): Er nimmt mehrere Schneidwerkzeuge auf und wechselt diese automatisch, je nach den Anforderungen des Programms.
  • Reitstock (tailstock): Stützt das freie Ende langer Werkstücke und verhindert so Vibrationen.
  • Steuereinheit: 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 (Subspindel); so kann das Werkstück in einer einzigen Aufspannung sowohl gedreht als auch gefräst werden.

Welche Bearbeitungsvorgänge werden an einer CNC-Drehmaschine durchgeführt?

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

  • Außen- und Innendurchmesser-Drehen: Die Außenfläche des Werkstücks und das Innere der Bohrung werden bearbeitet.
  • Planen: Die Stirnfläche des Werkstücks wird plan gefräst, die Längenmaße werden eingehalten.
  • Nutenfräsen: Nuten wie beispielsweise Ringnuten oder O-Ring-Nuten werden gefräst.
  • Gewindeschneiden und -fräsen: Innen- und Außengewinde werden präzise bearbeitet.
  • Bohren und Reiben: Zentrierbohrungen werden gebohrt und präzisiert.
  • Konus- und Profilbearbeitung: Schräge Flächen und Sonderformen werden gefräst.

Arten von CNC-Drehmaschinen

Je nach Bedarf kommen verschiedene Drehmaschinentypen zum Einsatz:

  • Universelle CNC-Drehmaschine: Der gängigste Typ; geeignet für ein breites Spektrum an Werkstücken.
  • Vertikaldrehmaschine (Vertikal): Bei großen Durchmessern und schweren Werkstücken befindet sich die Spindel in vertikaler Position.
  • Schiebeautomat (Schweizer Typ): Gewährleistet hohe Präzision bei der Serienfertigung dünner und langer Werkstücke.
  • Dreh-Fräszentrum (Mill-Turn): Kombiniert Drehen und Fräsen auf einer Maschine; reduziert die Anzahl der Umrüstungen bei komplexen Werkstücken.

Der Unterschied zwischen einer CNC-Drehmaschine und einer konventionellen Drehmaschine

Bei der konventionellen Drehmaschine führt der Bediener jede Bewegung manuell aus; die Maße werden vom Fachmann festgelegt. Dies eignet sich für Einzelstücke oder einfache Arbeiten, jedoch ist es schwierig, bei der Serienfertigung bei jedem Werkstück die gleiche Qualität zu erzielen.

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

Für weitere Informationen zum Fräsen – dem anderen Teil des Fertigungsprozesses – sowie zu den Unterschieden zwischen beiden Verfahren können Sie unsere Artikel „Was ist eine CNC-Fräse?“ und „Unterschiede zwischen CNC-Drehmaschine und CNC-Fräse“ lesen.

Welche Teile und Werkstoffe werden bearbeitet?

Die CNC-Drehmaschine wird für nahezu alle Teile mit rotationssymmetrischer Form eingesetzt: 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 jedes Material werden Schnittgeschwindigkeit, Werkzeug und Kühlung individuell festgelegt.

Häufig gestellte Fragen

Wozu dient eine CNC-Drehmaschine? Eine CNC-Drehmaschine dient der Fertigung zylindrischer und konischer Teile mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit. Die Serienfertigung von rotierenden Teilen wie Wellen, Buchsen und Kupplungen stützt sich weitgehend auf diese Maschine.

Was ist der Unterschied zwischen einer CNC-Drehmaschine und einer CNC-Fräsmaschine? Bei der Drehmaschine dreht sich das Werkstück, während das Werkzeug entlang einer festen Achse verläuft; daher eignet sie sich für rotationssymmetrische Teile. Bei der Fräsmaschine hingegen dreht sich das Werkzeug, während das Werkstück feststeht; sie wird für ebene Flächen und komplexe Formen verwendet. Beide Verfahren ergänzen sich häufig.

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

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

Möchten Sie Ihre rotationssymmetrischen Teile mit engen Toleranzen fertigen lassen? Senden Sie uns Ihre technische Zeichnung; mit unserem CNC-Drehmaschinenpark bieten wir Ihnen die passende Lösung für Ihren Bedarf – vom Prototyp bis zur Serienfertigung. Angebot anfordern →