Im Bereich der modernen mechanischen Bearbeitung sind Bohrmaschinen und CNC-Fräsmaschinen zwei gängige und wichtige Werkzeugmaschinen, die sich in Funktion, Aufbau und Anwendungsszenarien deutlich unterscheiden. Um Ihnen ein tieferes und umfassenderes Verständnis dieser beiden Werkzeugmaschinentypen zu vermitteln, stellt Ihnen der Hersteller der CNC-Fräsmaschine im Folgenden eine ausführliche Erklärung zur Verfügung.
1. Starrer Kontrast
Die Steifigkeitseigenschaften von Bohrmaschinen
Die Bohrmaschine ist hauptsächlich darauf ausgelegt, großen vertikalen Kräften standzuhalten, während die seitlichen Kräfte relativ gering sind. Dies liegt daran, dass die Hauptbearbeitungsmethode der Bohrmaschine das Bohren ist und der Bohrer während des Betriebs hauptsächlich in vertikaler Richtung bohrt. Die auf das Werkstück ausgeübte Kraft konzentriert sich hauptsächlich in axialer Richtung. Daher wurde die Struktur der Bohrmaschine in vertikaler Richtung verstärkt, um Stabilität zu gewährleisten und Vibrationen und Abweichungen während des Bohrvorgangs zu reduzieren.
Aufgrund der geringen Widerstandsfähigkeit von Bohrmaschinen gegenüber seitlichen Kräften ist ihre Anwendung in einigen komplexen Bearbeitungsszenarien jedoch eingeschränkt. Wenn eine seitliche Bearbeitung des Werkstücks erforderlich ist oder während des Bohrvorgangs erhebliche seitliche Störungen auftreten, kann die Bohrmaschine möglicherweise keine Bearbeitungsgenauigkeit und -stabilität gewährleisten.
Steifigkeitsanforderungen für CNC-Fräsmaschinen
Im Gegensatz zu Bohrmaschinen erfordern CNC-Fräsmaschinen eine hohe Steifigkeit, da die beim Fräsen auftretenden Kräfte komplexer sind. Die Fräskraft umfasst nicht nur große vertikale Kräfte, sondern muss auch großen seitlichen Kräften standhalten. Während des Fräsvorgangs ist die Kontaktfläche zwischen Fräser und Werkstück groß, und das Werkzeug rotiert beim Schneiden horizontal, wodurch Fräskräfte in mehrere Richtungen wirken.
Um solchen komplexen Belastungen standzuhalten, ist die Konstruktion von CNC-Fräsmaschinen in der Regel robuster und stabiler. Die wichtigsten Komponenten der Werkzeugmaschine, wie Bett, Säulen und Führungsschienen, bestehen aus hochfesten Materialien und optimierten Strukturen, um die Gesamtsteifigkeit und Vibrationsfestigkeit zu verbessern. Dank der hohen Steifigkeit können CNC-Fräsmaschinen hochpräzise Bearbeitungen durchführen und gleichzeitig großen Schnittkräften standhalten. Dadurch eignen sie sich für die Bearbeitung komplexer Formen und hochpräziser Teile.
2.Strukturelle Unterschiede
Strukturelle Merkmale von Bohrmaschinen
Der Aufbau der Bohrmaschine ist relativ einfach und kann in den meisten Fällen die Verarbeitungsanforderungen erfüllen, solange ein vertikaler Vorschub erreicht wird. Eine Bohrmaschine besteht normalerweise aus einem Bettkörper, einer Säule, einem Spindelkasten, einer Werkbank und einem Vorschubmechanismus.
Das Bett ist die Grundkomponente einer Bohrmaschine und dient zur Aufnahme und Montage anderer Komponenten. Die Säule ist auf dem Bett befestigt und dient als Stütze für das Hauptachsgehäuse. Das Spindelgehäuse ist mit einer Spindel und einem Drehzahlregler ausgestattet, der die Rotation des Bohrers antreibt. Die Werkbank dient zum Ablegen von Werkstücken und lässt sich einfach verstellen und positionieren. Der Vorschubmechanismus steuert die axiale Vorschubbewegung des Bohrers, um eine präzise Bohrtiefe zu erreichen.
Aufgrund der relativ einfachen Verarbeitungsmethode von Bohrmaschinen ist ihre Struktur relativ einfach und ihre Kosten relativ gering. Diese einfache Struktur schränkt jedoch auch die Funktionalität und den Verarbeitungsbereich der Bohrmaschine ein.
Der strukturelle Aufbau von CNC-Fräsmaschinen
Der Aufbau von CNC-Fräsmaschinen ist wesentlich komplexer. Sie müssen nicht nur einen vertikalen Vorschub gewährleisten, sondern vor allem auch über horizontale Längs- und Quervorschubfunktionen verfügen. CNC-Fräsmaschinen bestehen in der Regel aus Teilen wie Bett, Säule, Arbeitstisch, Sattel, Spindelkasten, CNC-System, Vorschubantrieb usw.
Bett und Säule bilden eine stabile Tragstruktur für die Werkzeugmaschine. Die Werkbank lässt sich horizontal verschieben, um einen seitlichen Vorschub zu ermöglichen. Der auf der Säule montierte Schlitten ermöglicht eine vertikale Bewegung des Spindelkastens, wodurch ein Längsvorschub erreicht wird. Der Spindelkasten ist mit Hochleistungsspindeln und präzisen Getrieben mit variabler Drehzahl ausgestattet, um den Anforderungen verschiedener Bearbeitungstechniken gerecht zu werden.
Das CNC-System ist das zentrale Steuerungselement der CNC-Fräsmaschine. Es empfängt Programmieranweisungen und wandelt diese in Bewegungssteuerungssignale für jede Achse der Werkzeugmaschine um, um präzise Bearbeitungsvorgänge zu ermöglichen. Das Vorschubantriebssystem wandelt die Anweisungen des CNC-Systems über Komponenten wie Motoren und Schrauben in tatsächliche Bewegungen von Arbeitstisch und Schlitten um und gewährleistet so Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität.
3.Verarbeitungsfunktion
Die Verarbeitungskapazität der Bohrmaschine
Eine Bohrmaschine ist im Wesentlichen ein Gerät, das mit einem Bohrer Werkstücke bohrt und bearbeitet. Unter normalen Umständen ist die Rotation des Bohrers die Hauptbewegung, während die axiale Bewegung der Bohrmaschine die Vorschubbewegung darstellt. Bohrmaschinen können Durchgangslöcher, Sacklöcher und andere Bearbeitungsvorgänge an Werkstücken durchführen und durch den Austausch von Bohrern mit unterschiedlichen Durchmessern und Typen unterschiedliche Anforderungen an Öffnungen und Genauigkeit erfüllen.
Darüber hinaus kann die Bohrmaschine auch einige einfache Bohr- und Gewindeschneidvorgänge ausführen. Aufgrund ihrer strukturellen und funktionalen Einschränkungen sind Bohrmaschinen jedoch nicht in der Lage, komplexe Formbearbeitungen an der Oberfläche von Werkstücken wie ebenen Flächen, Nuten, Zahnrädern usw. durchzuführen.
Das Bearbeitungsspektrum von CNC-Fräsmaschinen
CNC-Fräsmaschinen verfügen über ein breiteres Spektrum an Bearbeitungsmöglichkeiten. Mit Fräsern können sowohl die ebene Oberfläche von Werkstücken als auch komplexe Formen wie Nuten und Verzahnungen bearbeitet werden. Darüber hinaus können CNC-Fräsmaschinen mithilfe spezieller Schneidwerkzeuge und Programmiermethoden auch Werkstücke mit komplexen Profilen, wie gekrümmten und unregelmäßigen Oberflächen, bearbeiten.
Im Vergleich zu Bohrmaschinen zeichnen sich CNC-Fräsmaschinen durch eine höhere Bearbeitungseffizienz und höhere Geschwindigkeit aus und ermöglichen eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität. Dies hat dazu geführt, dass CNC-Fräsmaschinen in Bereichen wie dem Formenbau, der Luft- und Raumfahrt und der Automobilkomponentenherstellung weit verbreitet sind.
4.Werkzeuge und Vorrichtungen
Werkzeuge und Vorrichtungen für Bohrmaschinen
Das Hauptwerkzeug der Bohrmaschine ist der Bohrer. Form und Größe des Bohrers werden entsprechend den Bearbeitungsanforderungen ausgewählt. Beim Bohren werden üblicherweise einfache Vorrichtungen wie Zangen, Prismen usw. zum Positionieren und Festklemmen des Werkstücks verwendet. Da die von der Bohrmaschine aufgebrachte Kraft hauptsächlich in axialer Richtung konzentriert ist, ist die Konstruktion der Vorrichtung relativ einfach. Dies stellt hauptsächlich sicher, dass sich das Werkstück während des Bohrvorgangs nicht bewegt oder dreht.
Werkzeuge und Vorrichtungen für CNC-Fräsmaschinen
In CNC-Fräsmaschinen kommen verschiedene Arten von Schneidwerkzeugen zum Einsatz, darunter Kugelkopffräser, Schaftfräser, Planfräser usw. sowie herkömmliche Fräser. Verschiedene Arten von Schneidwerkzeugen eignen sich für unterschiedliche Bearbeitungstechniken und Formanforderungen. Beim CNC-Fräsen sind die Konstruktionsanforderungen an die Vorrichtungen höher. Faktoren wie die Verteilung der Schnittkraft, die Positionierungsgenauigkeit des Werkstücks und die Höhe der Spannkraft müssen berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass das Werkstück während des Bearbeitungsprozesses nicht verschoben oder verformt wird.
Um die Bearbeitungseffizienz und -genauigkeit zu verbessern, verwenden CNC-Fräsmaschinen normalerweise spezielle Vorrichtungen und Vorrichtungen, wie z. B. Kombinationsvorrichtungen, hydraulische Vorrichtungen usw. Gleichzeitig können CNC-Fräsmaschinen durch den Einsatz automatischer Werkzeugwechselvorrichtungen auch einen schnellen Wechsel verschiedener Schneidwerkzeuge erreichen, was die Flexibilität und Effizienz der Bearbeitung weiter verbessert.
5. Programmierung und Betrieb
Programmierung und Bedienung von Bohrmaschinen
Die Programmierung einer Bohrmaschine ist relativ einfach und erfordert in der Regel lediglich die Einstellung von Parametern wie Bohrtiefe, Drehzahl und Vorschub. Der Bediener kann den Bearbeitungsprozess durch manuelles Betätigen des Griffs oder Knopfs der Werkzeugmaschine abschließen und kann auch ein einfaches CNC-System zur Programmierung und Steuerung verwenden.
Aufgrund der relativ einfachen Bearbeitungstechnik von Bohrmaschinen ist die Bedienung relativ einfach und die technischen Anforderungen an die Bediener sind relativ gering. Dies schränkt aber auch den Einsatz von Bohrmaschinen bei der komplexen Teilebearbeitung ein.
Programmierung und Bedienung von CNC-Fräsmaschinen
Die Programmierung von CNC-Fräsmaschinen ist wesentlich komplexer und erfordert den Einsatz professioneller Programmiersoftware wie MasterCAM, UG usw., um Bearbeitungsprogramme basierend auf den Zeichnungen und Bearbeitungsanforderungen der Teile zu erstellen. Während des Programmierprozesses müssen viele Faktoren wie Werkzeugweg, Schnittparameter und Prozessablauf berücksichtigt werden, um die Bearbeitungsgenauigkeit und -effizienz zu gewährleisten.
CNC-Fräsmaschinen sind in der Regel mit Touchscreens oder Bedienfeldern ausgestattet. Bediener müssen mit der Benutzeroberfläche und den Funktionen des CNC-Systems vertraut sein, Anweisungen und Parameter präzise eingeben und den Status während des Bearbeitungsprozesses überwachen können. Aufgrund der komplexen Verarbeitungstechnologie von CNC-Fräsmaschinen sind die Anforderungen an das technische Niveau und die Fachkenntnisse der Bediener hoch. Um diese Kenntnisse zu beherrschen, sind spezielle Schulungen und praktische Erfahrung erforderlich.
6. Anwendungsbereich
Anwendungsszenarien von Bohrmaschinen
Aufgrund ihrer einfachen Struktur, der geringen Kosten und der bequemen Bedienung werden Bohrmaschinen häufig in einigen kleinen mechanischen Verarbeitungswerkstätten, Wartungswerkstätten und einzelnen Verarbeitungshaushalten eingesetzt. Es wird hauptsächlich zur Verarbeitung von Teilen mit einfachen Strukturen und geringen Präzisionsanforderungen verwendet, wie z. B. Lochteilen, Verbindungsteilen usw.
In einigen Massenproduktionsunternehmen können Bohrmaschinen auch für einfache Prozesse wie das Bohren von Löchern in Bleche eingesetzt werden. Für die Bearbeitung hochpräziser und komplex geformter Teile können Bohrmaschinen die Anforderungen jedoch nicht erfüllen.
Anwendungsbereich von CNC-Fräsmaschinen
CNC-Fräsmaschinen werden aufgrund ihrer hohen Bearbeitungsgenauigkeit, hohen Effizienz und leistungsstarken Funktionen häufig in Bereichen wie Formenbau, Luft- und Raumfahrt, Automobilkomponenten und Elektronik eingesetzt. Sie eignen sich zur Bearbeitung komplexer Formen, Präzisionsteile, Kastenteile usw. und erfüllen die Anforderungen der modernen Fertigung an hochpräzise und effiziente Bearbeitung.
Insbesondere in einigen High-End-Fertigungsindustrien sind CNC-Fräsmaschinen zu unverzichtbaren Schlüsselgeräten geworden und spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Produktqualität, der Verkürzung der Produktionszyklen und der Kostensenkung.
7. Vergleich von Bearbeitungsbeispielen
Um die Unterschiede in der Bearbeitungswirkung zwischen Bohrmaschinen und CNC-Fräsmaschinen anschaulicher darzustellen, werden im Folgenden zwei konkrete Bearbeitungsbeispiele gegenübergestellt.
Beispiel 1: Bearbeitung eines einfachen Blendenteils
Bohrmaschinenbearbeitung: Befestigen Sie zunächst das Werkstück auf der Werkbank, wählen Sie einen geeigneten Bohrer aus, stellen Sie Bohrtiefe und Vorschubgeschwindigkeit ein und starten Sie dann die Bohrmaschine für die Bohrbearbeitung. Da Bohrmaschinen nur vertikale Bohrungen durchführen können, sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Lochposition und die Oberflächenqualität nicht hoch und die Bearbeitungseffizienz relativ gering.
CNC-Fräsbearbeitung: Bei der Bearbeitung mit einer CNC-Fräsmaschine werden die Teile zunächst dreidimensional modelliert und ein Bearbeitungsprogramm entsprechend den Anforderungen des Bearbeitungsprozesses erstellt. Anschließend wird das Werkstück auf einer speziellen Vorrichtung montiert, das Bearbeitungsprogramm über das CNC-System eingegeben und die Maschine gestartet. CNC-Fräsmaschinen ermöglichen durch Programmierung die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Bohrungen und gewährleisten so die Positionsgenauigkeit und Oberflächenqualität der Bohrungen, was die Bearbeitungseffizienz deutlich verbessert.
Beispiel 2: Bearbeitung eines komplexen Formteils
Bohrmaschinenbearbeitung: Für solch komplex geformte Formteile sind Bohrmaschinen kaum in der Lage, Bearbeitungsaufgaben zu erledigen. Selbst bei der Bearbeitung mit speziellen Methoden ist es schwierig, Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität sicherzustellen.
CNC-Fräsbearbeitung: Durch die Nutzung der leistungsstarken Funktionen von CNC-Fräsmaschinen können Formteile zunächst grob bearbeitet, der Großteil des Überschusses entfernt und anschließend halbpräzise und präzise bearbeitet werden, um hochpräzise und hochwertige Formteile zu erhalten. Während des Bearbeitungsprozesses können verschiedene Werkzeugtypen verwendet und die Schnittparameter optimiert werden, um die Bearbeitungseffizienz und Oberflächenqualität zu verbessern.
Durch Vergleich der beiden obigen Beispiele lässt sich erkennen, dass Bohrmaschinen für die Bearbeitung einiger einfacher Löcher geeignet sind, während CNC-Fräsmaschinen in der Lage sind, verschiedene komplexe Formen und hochpräzise Teile zu bearbeiten.
8. Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Bohrmaschinen und CNC-Fräsmaschinen hinsichtlich ihrer Steifigkeit, ihres Aufbaus, ihrer Bearbeitungsfunktionen, ihrer Werkzeugaufnahmen, ihrer Programmiervorgänge und ihrer Anwendungsgebiete erhebliche Unterschiede aufweisen. Bohrmaschinen sind einfach aufgebaut und kostengünstig und eignen sich für einfache Bohr- und Lochvergrößerungsvorgänge. CNC-Fräsmaschinen zeichnen sich durch hohe Präzision, hohe Effizienz und Multifunktionalität aus und erfüllen damit die Anforderungen moderner Fertigungsverfahren für die Bearbeitung komplexer Teile.
In der realen Produktion sollten Bohrmaschinen oder CNC-Fräsmaschinen basierend auf spezifischen Bearbeitungsaufgaben und -anforderungen sinnvoll ausgewählt werden, um optimale Bearbeitungsergebnisse und wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Gleichzeitig werden Bohrmaschinen und CNC-Fräsmaschinen mit dem kontinuierlichen technologischen Fortschritt und der Entwicklung der Fertigungsindustrie ständig verbessert und perfektioniert, was die Entwicklung der mechanischen Bearbeitungsindustrie technisch stärker unterstützt.