Die meisten gewerblichen Elektrogeräte sind kundenspezifische Produkte. Mit der Entwicklung der Marktwirtschaft und dem Anstieg individueller Bedürfnisse verschärft sich der Wettbewerb im Markt für kundenspezifische Geräte. Die Blechbearbeitung für gewerbliche Produkte umfasst in der Regel mehrere Prozesse, darunter den Einsatz verschiedener CNC-Bearbeitungsmaschinen wie CNC-Biegemaschinen, Laserschneidmaschinen, CNC-Schermaschinen und CNC-Stanzmaschinen. Die CNC-Stanzmaschinentechnologie trägt maßgeblich zur Verkürzung der Produktentwicklungszyklen und zur Verbesserung der Blechbearbeitungsfähigkeiten bei. Bei der Herstellung von Sonderkonstruktionen und komplexen Teilen erschweren jedoch hohe Bearbeitungskosten, ineffiziente Stanzprozesse und die mangelnde Fähigkeit zur Großserienproduktion die Effizienzsteigerung der Fabrik. Die meisten gewerblichen Blechteile werden mit CNC-Bearbeitungsmaschinen hergestellt. Das traditionelle Verfahren ist arbeitsintensiv, erfordert häufige Transporte und ist ineffizient, was den Anforderungen einer effizienten Unternehmensentwicklung nicht gerecht wird. Um diese Probleme zu lösen, ist eine detaillierte Untersuchung der Eigenschaften der CNC-Blechbearbeitungstechnologie, die Analyse der im Produktionsprozess bestehenden Probleme und die Entwicklung entsprechender Lösungen erforderlich. Um die Bearbeitungseffizienz von CNC-Stanzmaschinen bei Kleinserien und vielfältigen Aufträgen weiter zu steigern, kann die Blechbearbeitung im industriellen Bereich basierend auf bestehenden technischen Gegebenheiten und in Kombination mit dem MES-Informationsmanagementsystem auf eine vollautomatische CNC-Bearbeitung umgestellt werden. Im Zuge der Anwendung wird die Prozesssoftware zunehmend intelligenter und kann automatisch Laserschneid- oder CNC-Formbearbeitungsanweisungen und -auswahlen durchführen. Der Einsatz dieser Technologien hat die Bedienbarkeit der CNC-Programmierung deutlich verbessert und die Produktionseffizienz der ursprünglichen technischen Mittel deutlich gesteigert. Um die Qualität der Blechbearbeitung zu verbessern, ist es zudem notwendig, deren Eigenschaften zu analysieren und die Bearbeitungstechnologie zu optimieren, um die Gesamtbearbeitungseffizienz von Blechteilen im industriellen Bereich zu steigern. Mit den steigenden Anforderungen an die Produktqualität im Endverbrauchermarkt treten quantitative Produktionsmängel bei Formen mit hohem Verbrauch immer deutlicher zutage. Um die Gesamtbearbeitungseffizienz von Blechteilen im industriellen Bereich zu steigern, ist es notwendig, die Bearbeitungstechnologie basierend auf den Eigenschaften der CNC-Bearbeitung zu erforschen, zu optimieren und zu verbessern.
Technische Merkmale der CNC-Blechbearbeitung
Je nach Arbeitsweise können CNC-Stanzmaschinen den externen gemeinsamen Kanal des Systemprogramms nutzen, um das Auftragsbearbeitungsprogramm abzurufen und in Maschinenbetriebsanweisungen umzuwandeln, um die entsprechenden CNC-Stanzvorgänge an den Rohmaterialien durchzuführen. Aus prozesstechnischer Sicht zeichnet sich die CNC-Stanzverarbeitungstechnologie im Vergleich zur herkömmlichen Stanzwerkzeugverarbeitung durch hohe Präzision und hohe Flexibilität aus. Diese Merkmale lassen sich in drei Punkten zusammenfassen:
Einzelstanzverarbeitungstechnologie
Der Vorgang kann mithilfe der Stanzverarbeitungstechnologie abgeschlossen werden, um die Verarbeitung von Löchern in verschiedenen Formen zu realisieren, z. B. quadratische Löcher, runde Löcher und andere Locharten, die mit kleinen Lochern unterschiedlicher Spezifikationen und Modelle ausgeführt werden können.
Kontinuierliche Stanzverarbeitungstechnologie
Bei der Bearbeitung großer und kleiner rechteckiger Rahmen kann die große rechteckige Kontur durch kontinuierliches, überlappendes Stanzen des Schneidstempels vervollständigt werden. Hinsichtlich der Kontur- und Größenspezifikationen ist dieses Verfahren deutlich flexibler als die Einzelstanzbearbeitung und ermöglicht die Bearbeitung größerer Matrizenlöcher oder Kantenformen, was die Anpassung an die Wechselbearbeitung unterschiedlicher Teiletypen erleichtert.
Optimierung der CNC-Blechbearbeitungstechnologie
Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der CNC-Technologie und den Einsatz informationsbasierter Fertigungsleitsysteme können CNC-Programminformationen zentral über interne gemeinsame Kanäle verarbeitet werden, was die Programmausgabeeffizienz effektiv verbessert. Im Bereich der CNC-Blechbearbeitung werden nicht nur innovative Anwendungsmöglichkeiten des Informationsprozessmanagements genutzt, sondern auch Leistung und Prozesstechnologie der Blechbearbeitungsanlagen kontinuierlich verbessert, die Produktstruktur optimiert, die Programmiersoftware ständig weiterentwickelt und die Produktqualität weiter verbessert.
Optimierung der CNC-Blechbearbeitungstechnologie
Als eines der wichtigsten Verarbeitungsverfahren für die kommerzielle Blechumformung basiert die CNC-Stanzbearbeitung hauptsächlich auf den Stanzeigenschaften der Form, um sie an die strukturellen Eigenschaften der Teile anzupassen. Das am häufigsten verwendete Verfahren für die CNC-Formbearbeitung ist die Stanzbearbeitung. Bei Teilen mit komplexeren Strukturen ist die Gesamtverarbeitungseffizienz herkömmlicher CNC-Stanzverfahren gering, und es treten leicht Qualitätsprobleme wie Grate und Bördelungen auf, wodurch die Produktqualität nicht den Kundenanforderungen entspricht.
Die geringe Produktionseffizienz der CNC-Blechbearbeitung hängt eng mit der komplexen Prozesskette der Teilebearbeitung zusammen. Um den aktuellen Anforderungen der Branchenentwicklung besser gerecht zu werden, ist eine Optimierung der bestehenden Prozesse notwendig. Um die Liefereffizienz von Kundenaufträgen zu verbessern, erfordert die CNC-Programmierung üblicherweise die Anordnung mehrerer kleiner Teilebestellungen unterschiedlicher Größe und Form auf einer Rohmaterialplatte zur Bearbeitung. Um die Sortiereffizienz der Teile zu verbessern und das Problem des Herabfallens von Teilen während der Bearbeitung zu reduzieren, kann die CNC-Programmierung das Verfahren des Beschneidens und Mikroverbindens übernehmen. Beschnittmatrizen dienen zur Trennung einzelner Teile zur Sicherstellung der Produktqualität und Mikroverbindepunkte sorgen für eine stabilere Blechstruktur beim Stanzen und Bewegen. Die Breite der Mikroverbindepunkte richtet sich nach der Materialstärke, die Gesamtbreite sollte jedoch 0,25–0,5 mm betragen. Beim Einsatz der Beschnittmatrizen müssen die Prozessparameter der Anlage angepasst werden. Je nach den Spezifikationen und Qualitätsanforderungen der Teilebearbeitung kann eine Matrizenbreite von 5 mm oder 7 mm gewählt werden. Sie können das Material auch mit dem Scherverfahren vorschneiden und dann mit dem CNC-Stanzer die Innenkontur schneiden, um die Verarbeitungseffizienz zu verbessern.
Einführung fortschrittlicher CNC-Programmiertechnologie
Als Quelle der Anweisungen für den Betrieb von CNC-Bearbeitungsanlagen bildet die Programmierverwaltung der CNC-Programme die Grundlage für die Effizienz und Rationalität der CNC-Blechbearbeitung. Die Anpassungsfähigkeit und Genauigkeit des Programms auf Datenebene ist notwendig, um die Stabilität und Qualität des Produktionsprozesses zu gewährleisten und so einen reibungslosen Ablauf und die effektive Durchführung der damit verbundenen Arbeiten zu gewährleisten. In Abstimmung mit den Designmerkmalen, Materialien und Qualitätsanforderungen der Produkte wird die von führenden Softwaresystemherstellern der Branche entwickelte automatisierte Programmiersoftware eingeführt. Der Übergang von der manuellen zur automatisierten Programmierung erfolgt schrittweise. Die Programmgenerierungslogik und die Betriebsparameter werden kontinuierlich optimiert. Die Automatisierung des gesamten Bearbeitungsprozesses wird durch die Offline-Automatisierungstechnologie vorangetrieben, wodurch die Produktionseffizienz der CNC-Blechbearbeitung verbessert wird. Die Realisierung der automatisierten CNC-Programmierung ist der Vorteil der CNC-Blechbearbeitungstechnologie. Im Vergleich zur herkömmlichen manuellen Programmierung kann sie die Ausgabequalität und -effizienz des Programms effektiv verbessern und die Offline-Automatisierung mit wenigen oder keinem Personaleinsatz realisieren, wodurch Unsicherheiten und Konsistenzfehler durch menschliche Eingriffe reduziert werden. Um die CNC-Blechbearbeitungstechnologie zu optimieren, ist es daher notwendig, den eigenen Entwicklungsstand mit Datenbankinformationen zu kombinieren, ein Programmiersoftwaresystem zu entwickeln, das den vielfältigen Produktanforderungen gerecht wird, und den Grundstein für den qualitativ hochwertigen Aufbau des CNC-Bearbeitungssektors zu legen.
Übernahme der Verarbeitungsmethode der Teileverschachtelung
Nach Abschluss des Entfaltungsvorgangs der Teile mithilfe der CAD-Software können die aus demselben Material gefertigten Teile je nach Produktionssituation auf demselben Rohmaterial angeordnet und verarbeitet werden. Um die Verarbeitungsstabilität des Gesamtblechs und die anschließende Sortierung und Klassifizierung der Einzelteile zu gewährleisten, können dabei kleine Verbindungspunkte an den Kanten jedes Teils beibehalten werden. Diese gewährleisten eine effektive Verbindung zwischen den verschiedenen Teilen und die Integrität des Blechs während des Stanzvorgangs. Die Größe kleiner Verbindungspunkte sollte im Allgemeinen innerhalb von 0,25–0,5 mm liegen. Ohne die Qualität der Teile zu beeinträchtigen, sollte ein einheitlicher Gesamtzustand gewährleistet werden, um das Gesamtniveau der Ausrüstung sicherzustellen.
Bei der CNC-Programmierung verschachtelter Teile können Sie die Kanten mit einem großen Messer stanzen, um die Anzahl der Stanzvorgänge zu reduzieren. Eine universelle Stanzmesserform reduziert zudem die Anzahl der Formwechsel. Um die Bearbeitungspfade des Teilelayouts zu optimieren und den Materialabfall zu reduzieren, wird im Folgenden eine kombinierte Layoutmethode vorgestellt. Mit dieser Layoutmethode lässt sich die Stanzeffizienz im Vergleich zum Original um 10 % steigern. Bei der CNC-Programmierung teilen sich die regelmäßigen Kanten mehrerer Teile eine CAD-Konturlinie. Anschließend wird die Trennung der einzelnen Teile mithilfe des Formschnittverfahrens abgeschlossen. Bei der Anordnung unregelmäßiger Teile werden zudem Zustand und Spezifikationsparameter der Teile rechtzeitig angepasst. Layout und Stanzpfad werden nach der Drehung der Teile um einen bestimmten Winkel berücksichtigt, um Abfall und Ersatzteile zu reduzieren und die Plattenflächennutzung zu verbessern. Mithilfe dieser Layoutmethode lässt sich die Form effizient umrüsten, die Anzahl der Formwechsel während des Bearbeitungsprozesses reduzieren und die Gesamtbearbeitungseffizienz gewährleisten.
Bei der Programmierung und Auslegung der CNC-Blechbearbeitung sollte die Auslegung möglichst auf die vorhandene Blechgröße abgestimmt sein, um die Abfallproduktion zu reduzieren. Teile können mit gemeinsamen Werkzeugwegen und rotierenden Teilen programmiert werden, und die Verschachtelung kann zur Verbesserung der Materialausnutzung eingesetzt werden. Gleichzeitig sollten die unvermeidlichen Abfälle wiederverwendet und neue Verwendungsmöglichkeiten für Abfälle aktiv erschlossen werden, beispielsweise für die Herstellung von Werkzeugen, Verbrauchsmaterialien und Zubehör, um die Produktionskosten zu senken und den Materialabfall durch eine wissenschaftlich fundierte Rohstoffnutzung zu reduzieren.
Anwendungstechnologie für speziell geformte Formkombinationen
Hersteller im Bereich der CNC-Blechbearbeitung konzentrieren sich derzeit auf die Erforschung von CNC-Formenbearbeitungsverfahren. Sie nutzen spezielle Strukturkombinationen, um die Bearbeitungseffizienz zu verbessern und bestehende Qualitätsprobleme in der Blechbearbeitung zu lösen. Die grundlegendste Methode besteht darin, die Bearbeitung einiger Grundteile durch herkömmliche Kantenbearbeitung abzuschließen und die Härte und Einsatzmöglichkeiten der Kante durch Wärme- und chemische Behandlung zu verbessern. Beispielsweise wird basierend auf den einheitlichen Eigenschaften der Teile die Form mit der entsprechenden Struktur entwickelt, um sicherzustellen, dass die Teile nach dem Stanzen gratfrei oder nur Grate innerhalb des Qualitätsstandardbereichs aufweisen, um die Kosten der Gratbearbeitung in der Nachbearbeitung zu reduzieren. Gleichzeitig können bei der Teilekonstruktion kleine Rundungen erzeugt werden, um die Querschnittsqualität zu verbessern.
Kannibalisierung ist ein gängiges Verfahren in der CNC-Stanztechnik. Im Hinblick auf Produktwechsel und Formenwechselzeiten gleicht der Kannibalisierungsprozess einem punktuellen Erosionsprozess, der bei der Bearbeitung verschiedener Konturen höhere Flexibilität bietet. In der Praxis entstehen beim Kannibalisierungsstanzen jedoch Grate unterschiedlicher Stärke, die nicht nur die Produktqualität beeinträchtigen, sondern auch die Formpräzision beeinträchtigen, da die häufige Verwendung einer einzigen Form zur Bearbeitung von Teilen deren Verschleiß und Stumpfheit beschleunigt. Um dieses Problem zu lösen, müssen spezielle CNC-Formen entsprechend den tatsächlichen Produktionsbedingungen für die Stapelverarbeitung von Merkmalsstrukturen entwickelt und konstruiert werden. Bei speziellen und unregelmäßig komplexen Strukturteilen können die Gesamtkosten auch durch Laserschneiden ermittelt und bearbeitet werden, was die Qualität und Bearbeitungseffizienz der Teile effektiv verbessert.
Die in der Produktion üblichen Strukturen spezieller Teile umfassen zudem verschiedene Formgebungsmerkmale wie Bördellöcher, Klappen, Sechskantlöcher, lange, gerollte Rippen und konvexe Hüllen. Basierend auf diesen Strukturmerkmalen wurden spezielle Formen entwickelt, um die Verarbeitungseffizienz zu verbessern und gleichzeitig die bestehende Qualität und Präzision zu gewährleisten. Beispielsweise kann eine Form für Sechskantlöcher, die einmal geformt werden kann, bei der Herstellung von Heizkörperteilen eingesetzt werden, bei denen große Mengen Sechskantlöcher verarbeitet werden müssen. Die Form für Bördellöcher kann in einem Durchgang entsprechend einer bestimmten Größe bearbeitet und geformt werden. Die Anwendungsvorteile von Sonderformen liegen im Wesentlichen in der Verbesserung der mechanischen Betriebseffizienz der Anlage und der Möglichkeit, mehrere Richtungen und längere Kanten gleichzeitig unter der Voraussetzung derselben mechanischen Betriebsbahn zu bearbeiten. Die Gesamtverarbeitungsqualität der Teile wird verbessert, und der einmalige Formprozess reduziert unnötige Verbindungs- und Hin- und Herbewegungen, wodurch die Sauberkeit der Kanten verbessert wird. Sekundärbearbeitungen werden effektiv vermieden. Bei der Verarbeitung von mehrteiligen Platten können wiederholte Kanten und Verbindungen vermieden und die Anzahl der Stanz- und Schneidvorgänge reduziert werden. Verkürzung der Gerätevorbereitungszeit und der Anzahl der Formwechsel. Speziell geformte Formen sind in der Regel flexibler und können den entsprechenden Stanzkopf ersetzen, wodurch die Produktionszeit für den Wechsel reduziert wird. Die Lebensdauer der Form kann verbessert werden. Durch die Erhöhung der effektiven mechanischen Betriebszeit der Stanzpresse und den Wechsel des Stanzkopfes kann der Zeitverlust der Form reduziert und somit die Lebensdauer der Form verbessert werden.