Die CNC-Bearbeitung hat viele Branchen revolutioniert. Sie bietet Präzision und eine schnelle Bearbeitungszeit. Komplizierte Entwürfe, die früher Tage dauerten, können in Minuten fertiggestellt werden. Diese Technologie ist das Ergebnis jahrzehntelanger Bemühungen. Die Geschichte der CNC-Bearbeitung reicht bis in die 1950er Jahre zurück.
John T. Parsons gilt als der zentrale Kopf hinter dieser Technologie. Aber auch viele andere Ingenieure haben zu diesem CNC-Bearbeitungssystem beigetragen. Ich kann nicht alle Bemühungen in einem Absatz erwähnen. Deshalb ist dieser Leitfaden der Geschichte der CNC-Maschinen und den Menschen, die dahinter stehen, gewidmet. Sie werden alle Entwicklungen kennenlernen.
Was ist CNC-Bearbeitung?
CNC-Bearbeitung ist ein modernes Fertigungsverfahren, bei dem ein computergestütztes System zum Einsatz kommt. CNC steht für Computerized Numerical Control. Bei der CNC-Bearbeitung wird ein automatisiertes System zum Schneiden und Formen der Materialien eingesetzt. Dieses Bearbeitungssystem bietet 100% Präzision, auch bei der Arbeit mit komplexen Designs.
In der Vergangenheit waren die Maschinen manuell. Für die Arbeit mit den Maschinen war menschliche Arbeitskraft erforderlich. Jetzt haben sich die Dinge geändert. Bei der CNC-Bearbeitung sind keine großen Mengen menschlicher Arbeitskraft erforderlich. Stattdessen steuert ein Computer den gesamten Mechanismus der Maschinen.
Der Entwurf wird in Form von Codes in den Computer eingegeben. Die Maschinen haben Schneidewerkzeuge. Diese Werkzeuge folgen den Befehlen des Computers. Nachdem der Computer den Code gelesen hat, sendet er also Anweisungen an die Werkzeuge. Das Ergebnis ist, dass sich die Schneidewerkzeuge gemäß den Computeranweisungen bewegen.
Da die Maschine von einem Computer gesteuert wird, ist die Wahrscheinlichkeit von Fehlern minimal. Die Hersteller bekommen das Design des Teils 100% genau. Egal, wie komplex die Form ist, die Sie benötigen, CNC-Maschinen enttäuschen nie. Alles, was Sie tun müssen, ist, einen Entwurf zu erstellen. Das computergestützte System der Maschinen wird sich um alles kümmern.
Geschichte der CNC-Bearbeitung
Die CNC-Bearbeitung ist nicht neu. Sie mag wie eine moderne Technologie klingen. Ihre Anfänge reichen jedoch bis in die 1950er Jahre zurück. Sie erfuhr viele Verbesserungen und technologische Fortschritte. Die CNC-Maschinen, die Sie heute sehen, sind das Ergebnis jahrelanger Bemühungen. Gehen wir näher darauf ein und besprechen alles von Anfang an.
1- Die Anfänge der CNC-Bearbeitung
Die Herstellung von Flugzeugteilen nahm im Zweiten Weltkrieg viel Zeit in Anspruch. Wie Sie wissen, brauchen Flugzeugteile 100% Präzision. Die Herstellung solch präziser Teile in Handarbeit war schwierig und zeitaufwändig. Diese beiden Faktoren machten den Produktionsprozess zu langsam.
Dies veranlasste die Ingenieure, eine Methode zur schnellen Herstellung der Teile zu entwickeln. Um 1948 stellte John T. Parsons die ersten Hubschrauberrotorblätter mit NC her. Zu dieser Zeit waren die Ingenieure noch nicht so sehr auf dieses Bearbeitungssystem fixiert. Zur Erinnerung: John T. Parsons war früher bei der US Air Force beschäftigt.
1949 begann die US Air Force mit der Finanzierung des MIT. Der Schwerpunkt dieser Förderung lag auf der Entwicklung automatischer Steuerungssysteme für Maschinen. Diese Finanzierung erwies sich als wegweisend. John Runyon erfand die erste numerische Maschine.
Diese Maschine war nicht vollautomatisch. Sie benötigte menschliche Arbeitskraft. Dennoch war sie der erste Schritt zur CNC-Bearbeitung. Die 1950er Jahre gelten als das wichtigste Jahr der Revolutionierung der CNC-Maschinen. Die erste CNC-Fräsmaschine wurde 1952 erfunden.
Die Ingenieure standen vor dem Problem der kodierten Anweisungen. Sie fanden jedoch die Lösung in Form von G-Code. Er wurde als Eingabesprache verwendet, und der Computer las diese G-codierten Anweisungen. Daraufhin bewegten sich die Werkzeuge und schnitten das Material entsprechend den computergesteuerten Anweisungen.
Kurzes Highlight: Parsons leitete die Gründung von CNC-Maschinen. Seine Bemühungen werden immer geschätzt und gewürdigt. Im Jahr 1968 zeichnete ihn die Numerical Control Society für seine frühen Arbeiten aus. Später, im Jahr 1975, erhielt er auch eine Ehrenplakette. Man erinnert sich an ihn als den Vater der zweiten industriellen Revolution.
2- Revolution der digitalen Computer
In den frühen 1960er Jahren waren die Maschinen mit numerischer Steuerung nicht sehr schnell. Sie erforderten ein Höchstmaß an menschlicher Arbeit. Obwohl diese Maschinen optimale Präzision boten, war die Geschwindigkeit ein Problem. Die Ingenieure entwickelten den ersten digitalen Computer für CNC-Maschinen.
Die Integration dieses Computers in CNC-Maschinen war ein Durchbruch. Der Computer konnte Codes speichern und abrufen, so dass das gleiche Design wiederholt werden konnte. Diese Computerintegration in die CNC-Maschinen half bei der Massenproduktion von Teilen. Die Hersteller waren in der Lage, eine schnelle Durchlaufzeit zu erreichen.
Später kamen mit den Digitalrechnern auch numerische Maschinen auf den Markt. Zu dieser Zeit wurde dies als bedeutende Innovation angesehen. Ende der 1960er Jahre waren CNC-Maschinen in der Lage, eine Genauigkeit von bis zu 1/1000stel zu erreichen. Es gab nur noch ein Problem, nämlich die Entwicklung einer gemeinsamen Sprache für CNC-Maschinen.
Diese CNC-Maschinen wurden berühmt. Aufgrund der neueren Technologie waren diese Maschinen jedoch kostspielig. Nur bekanntere Marken oder Hersteller konnten sie sich leisten. Die Zukunft sah jedoch vielversprechend aus.
3- Fortschritte bei der Software
Die CNC-Maschinen sind 100% genau. Sie stellen die Form entsprechend dem Entwurf her. Aber was ist, wenn der Entwurf einige Fehler aufweist? Die CNC-Maschine, die dem vorgegebenen Entwurf folgt, wird eine fehlerhafte, ungenaue Form herstellen. Dieses Problem war in den Anfangstagen üblich.
Der von Menschen gemachte Entwurf war nicht 100% genau. In den 1970er Jahren wurden jedoch zwei Softwareprogramme, CAD und CAM, eingeführt. Sie lösten das Problem der Konstruktionsgenauigkeit. Der Konstrukteur verwendete CAD-Software, um die Form des Teils zu erstellen. Die mit CAD erstellten Entwürfe sind sehr genau.
Außerdem kann der Konstrukteur mit der CAD-Software kleinere Änderungen vornehmen, wenn es Probleme gibt. Die CAM-Software (Computer Aided Manufacturing) war ebenfalls von Vorteil. Mit dieser Software wird der computergestützte Entwurf in Codes umgewandelt.
Diese Codes enthalten Konstruktionsanweisungen, die an den Computer weitergeleitet werden. Die Schneidewerkzeuge befolgen diese Anweisungen bei der Arbeit. Das Problem der Konstruktionsmängel wurde also dank dieser beiden Programme gelöst. Es wäre nicht falsch zu sagen, dass diese beiden Werkzeuge die CNC 100% automatisieren.
Die CNC-Evolution hat nun die Oberhand gewonnen. Es gibt viele verschiedene Typen dieser Maschinen. Jede ist für einen bestimmten Zweck geeignet. Es sind auch Maschinen mit verschiedenen Achsen erhältlich. Vor allem aber sind diese modernen Maschinen relativ preiswert. Es wäre nicht falsch zu sagen, dass diese Maschinen zu einem Muss für Hersteller geworden sind.
Zur Erinnerung: Die in den 1950er Jahren hergestellten CNC-Maschinen basierten auf gestanzten Bändern. Sie verfügten nicht über computergesteuerte Programme, und die Schneidwerkzeuge waren für ihre Bewegung von Lochbändern abhängig. Computerprogramme kamen in den späten 1960er Jahren auf.
Wann wurde die CNC-Bearbeitung erfunden?
Die Geschichte der CNC-Bearbeitung wird im obigen Abschnitt erläutert. Diese hilfreiche Technologie hat über 70 Jahre gebraucht, um ihren heutigen Stand zu erreichen. Viele Ingenieure und Pioniere haben hart gearbeitet, um diese Technologie in die Welt zu bringen.
Die Arbeit mit CNC-Maschinen begann kurz nach dem Zweiten Weltkrieg. Im Jahr 1948 stellte John T. Parsons jedoch die ersten Blätter für Hubschrauber her. Bei dieser Herstellung verwendete er eine NC-Maschine. Diese NC-Maschine war der Ausgangspunkt für die CNC-Bearbeitung.
Die erste funktionierende CNC-Maschine wurde jedoch 1952 erfunden. Die US-Luftwaffe finanzierte das MIT (Massachusetts Institute of Technology). Dieses Institut stellte die erste Hydro-Tel-Vertikalfräsmaschine her. Beachten Sie, dass diese Maschine auf Lochstreifen basierte. Diese Lochstreifen waren für die Bewegung der Maschinen verantwortlich.
Was war die erste CNC-Maschine?
Wie ich bereits sagte, wurde die erste NC-Maschine 1952 hergestellt. Es war eine Cincinnati Hydro-Tel Vertikalfräsmaschine, die zum Bohren von Löchern verwendet wurde. Diese Maschine hatte keine computerisierte Steuerung und war auch nicht 100% automatisiert.
Statt Anweisungen zu befolgen, verwendet sie gestanzte Bänder, die die Bewegung der Werkzeuge unterstützen. Beachten Sie, dass diese Maschine viele Einschränkungen hat. Allerdings war ihre Genauigkeit im Vergleich zur manuellen Bearbeitung besser. Das MIT (Massachusetts Institute of Technology) war federführend bei der Gründung der modernen CNC-Bearbeitung.
Wann wurde die CNC-Bearbeitung populär?
Die Idee der CNC-Bearbeitung war schon immer populär. In der Tat wussten die Ingenieure von Anfang an, dass die CNC-Maschinen eine Revolution bringen würden. In den 1960er Jahren begannen diese Maschinen jedoch, sich durchzusetzen. Die Hauptgründe für ihre Beliebtheit waren:
- Schnelle Abwicklung und Erleichterung der Massenproduktion
- 100% Präzision bei der Herstellung von Teilen und komplizierten Designs
In den 1960er Jahren war das Design noch etwas schwierig, was zu ungenauen Ergebnissen führte. Nach der Einführung von Software änderten sich die Dinge jedoch schnell. Zu dieser Software gehören CAM und CAD. Die Hersteller waren nun in der Lage, das Design nach ihren Bedürfnissen zu gestalten.
Der erste computergestützte Entwurf stammt aus dem Jahr 1976. Was das CAD-System berühmt machte, war seine Anpassungsfähigkeit. Wenn man einen Fehler macht, ist das kein großes Problem. Die Software speichert frühere Entwürfe, sodass der Konstrukteur Anpassungen vornehmen kann.
Schnelligkeit und Genauigkeit waren schon damals Spitzenwerte. Mit Software wie CAM und CAD wurde die CNC-Bearbeitung weiter automatisiert. Dank dieser Automatisierung brauchen CNC-Maschinen nicht viel Personal, was die Arbeitskosten senkt. Diese Faktoren haben die CNC-Bearbeitung seit ihren Anfängen sehr populär gemacht.
Welchen Einfluss hatte die CNC-Bearbeitung auf die Welt?
CNC-Maschinen haben viele Branchen revolutioniert. Fertigungsprozesse, die früher Monate dauerten, werden jetzt in wenigen Tagen abgeschlossen. Diese Maschinen haben einen erheblichen Einfluss auf die Luft- und Raumfahrt- sowie die Automobilindustrie, die beide einen großen Aufschwung erlebt haben.
Wie Sie wissen, brauchen die Bauteile von Fahrzeugen und Flugzeugen Präzision. Kleine Fehler können tödlich sein. Die Herstellung dieser Teile durch Menschen kann zu Ungenauigkeiten führen. In diesen Branchen werden CNC-Maschinen eingesetzt, um die Teile 100% präzise herzustellen.
Viele Unternehmen haben ihre Produktion verbessert. In der Vergangenheit waren die Automobilhersteller sehr eingeschränkt. Der Mensch musste die Teile und Komponenten herstellen. Mit CNC-Maschinen werden die Komponenten jedoch in kürzester Zeit hergestellt. Dies hat die Produktion in großen Mengen erhöht. Der Einsatz von CNC-Maschinen ist inzwischen weit verbreitet.
Eine Sache, die meist übersehen wird, ist die Kosteneffizienz. Vor den 1950er Jahren waren die Unternehmen stark auf menschliche Arbeitskraft angewiesen. Diese Arbeit war sowohl zeitaufwändig als auch teuer. Durch den Einsatz von CNC-Maschinen ist der Bedarf an Arbeitskräften jedoch gesunken. Sie müssen kein Geld mehr für Arbeitskräfte ausgeben. Dies ist ein großer Vorteil für Unternehmen, die den Preis ihrer Produkte senken wollen.
Kurzes Highlight: Es ist kein Fehler, dass CNC die Form der Fertigung verändert hat. Diese Technologie entwickelt sich immer noch weiter und wird auch in Zukunft die Dinge verändern. Bis jetzt hat sie sich auf alle Branchen ausgewirkt und sowohl die Präzision als auch die Produktion verbessert.
Wie hat sich die CNC-Bearbeitung im 21. Jahrhundert entwickelt?
Wenn Sie JETZT mit DAMALS vergleichen, werden Sie einen großen Unterschied feststellen. In der Vergangenheit waren die CNC-Maschinen minimal. Es gab weniger Möglichkeiten. Heute gibt es jedoch verschiedene Arten von CNC-Maschinen. Jede dieser Maschinen ist für bestimmte Arbeiten spezialisiert. Hier ist die Liste einiger Maschinen:
- CNC-Fräsen
- CNC-Drehen
- CNC-Laserschneiden
- CNC-Plasmaschneiden
- CNC-Elektroerosionsbearbeitung (EDM)
Die Liste geht weiter! Die Hersteller verwenden diese Arten von Maschinen, um ihre Arbeit effektiver zu gestalten. Vor kurzem wurden CNC-Maschinen mit mehreren Achsen eingeführt. Diese Maschinen sorgen für mehr Präzision und Geschwindigkeit in der Produktion.
In der Vergangenheit hatten CNC-Maschinenschneidwerkzeuge nur minimale Bewegungsmöglichkeiten. Heute können sich die Maschinen in vielen Achsen bewegen, so dass sich die Werkzeuge bewegen und das Material in einer sehr komplexen Form schneiden können. Mit Software wie CAN lassen sich problemlos 3D-Modelle erstellen. In der Zukunft wird es noch mehr Fortschritte geben.
In welchen Branchen wird die CNC-Bearbeitung eingesetzt?
Diese Frage muss korrigiert werden. Sie hätte lauten müssen: In welcher Branche wird keine CNC-Bearbeitung eingesetzt? Nahezu jede moderne Fertigungsindustrie ist auf diese Maschinen angewiesen. In der Anfangszeit wurden sie nur von bekannteren Marken und Herstellern verwendet.
Dies war auf die höheren Preise der Maschinen zurückzuführen. Es gibt jedoch viele Hersteller von CNC-Maschinen auf dem Markt. Aufgrund dieses Wettbewerbs versucht jede Marke, ihren Konkurrenten voraus zu sein. In diesem Wettlauf sind die Preise der Maschinen gesunken.
Aus diesem Grund setzen auch kleinere Hersteller auf die CNC-Bearbeitung. Die wichtigsten Branchen, in denen CNC-Maschinen zum Einsatz kommen, sind die Luft- und Raumfahrt und die Automobilbranche. Im folgenden Abschnitt habe ich eine Tabelle mit der Liste der Branchen und ihrer Verwendung von CNC-Maschinen zusammengestellt.
| Industrie | Mit CNC-Maschinen hergestellte Teile |
| Luft- und Raumfahrt | Triebwerkskomponenten, Turbinenschaufeln, Fahrwerksteile, Strukturkomponenten, Halterungen |
| Automobilindustrie | Motorblöcke, Zylinderköpfe, Getriebe, Getriebegehäuse, kundenspezifische Autoteile |
| Medizinische | Chirurgische Instrumente, orthopädische Implantate, Zahnimplantate, Prothesenkomponenten, medizinische Geräte |
| Elektronik | Leiterplatten, Kühlkörper, Steckverbinder, Gehäuse, kleine Metallteile |
| Militär und Verteidigung | Waffenkomponenten, Flugzeugteile, Fahrzeugteile, Kommunikationsausrüstung, Überwachungssysteme |
Denken Sie daran, dass fast jede Fertigungsindustrie in gewissem Umfang CNC-Maschinen einsetzt. Die oben genannten Branchen sind jedoch auf CNC-Maschinen 100% angewiesen. Einfach gesagt, können diese Industrien ohne sie nicht überleben. Vor allem nimmt der Einsatz von CNC-gesteuerten Maschinen täglich zu.
Häufig gestellte Fragen
F1: Was ist der Unterschied zwischen NC- und CNC-Bearbeitung?
NC steht für Numerical Control (numerische Steuerung), während CNC für Computer Numerical Control (numerische Computersteuerung) steht. Beide sind ähnlich in Bezug auf die Steuerung einer Maschine durch kodierte Anweisungen. Allerdings verwenden CNC-Maschinen computergesteuerte Programme für ihre Arbeit. NC verwendet keine solchen Programme.
F2: Wer hat die CNC-Bearbeitung erfunden?
John T. Parsons und Richard Kregg gelten als die Erfinder der CNC-Bearbeitung. Sie spielten während ihrer Arbeit am MIT eine entscheidende Rolle. Es gelang ihnen, die Cincinnati Hydro-Tel Vertikalfräsmaschine herzustellen.
F3: Warum ist die CNC-Bearbeitung besser als alte Fertigungsmethoden?
CNC-Maschinen können problemlos komplexe Formen herstellen. Ihre Präzision ist 100%, und sie bieten sehr schnelle Ergebnisse. Außerdem spart ihr Einsatz bei der Automatisierung die Kosten für die Einstellung von Arbeitskräften. Aufgrund dieser Vorteile wird die CNC-Bearbeitung den alten Techniken vorgezogen.
F4: Wo ist die CNC-Bearbeitung entstanden?
Die ersten CNC-Maschinen wurden am MIT (Massachusetts Institute of Technology) entwickelt. Die US Air Force finanzierte dieses Institut. John T. Parsons und Richard Kregg waren die wichtigsten Köpfe hinter dieser Entwicklung.
F5: Wer ist der Vater der CNC-Bearbeitung?
John T. Parsons ist bekannt als der Vater der CNC-Bearbeitung. Zusammen mit Richard Kegg erfand er 1952 am MIT die erste CNC-Maschine. Seine Bemühungen um CNC-Maschinen sind wirklich anerkannt. Außerdem stellte er 1948 Hubschrauberblätter mit Hilfe von NC her.
Schlussfolgerung
Die CNC-Bearbeitung ist für die Hersteller ein Muss geworden. Sie stellt komplexe Teile und Formen mit 100% Präzision und Genauigkeit her. Viele Menschen glauben, dass die CNC-Bearbeitung noch nicht sehr alt ist. Das ist falsch, denn die Bemühungen um diese Technologie begannen bereits in den 1950er Jahren.
Was Sie heute erhalten, ist das Ergebnis einer kontinuierlichen Weiterentwicklung. Zu Beginn hatten diese CNC-Maschinen eine geringere Präzision und Geschwindigkeit. Doch die Ingenieure arbeiteten weiter und verbesserten sie. Heute gibt es verschiedene Arten von Maschinen. Lassen Sie uns allen danken, die in der Vergangenheit gearbeitet haben.