Wie lässt sich die Bearbeitungsgenauigkeit von CNC-Maschinen klassifizieren?
Die Klassifizierung der Genauigkeit von CNC-Bearbeitungen erfordert eine umfassende Berücksichtigung der Toleranzklasse (IT-System), der Leistungskennzahlen der Werkzeugmaschine (Positioniergenauigkeit/Wiederholgenauigkeit) und der spezifischen Prozessfähigkeiten. Bei der Auswahl ist es notwendig, das Bearbeitungsverfahren und die Werkzeugmaschinenklasse entsprechend den funktionalen Anforderungen der Bauteile auszuwählen. Beispielsweise benötigen Bauteile für die Luft- und Raumfahrt hochpräzise Werkzeugmaschinen (IT5-Klasse), während für Bauteile von Landmaschinen eine Standardklasse (IT8-Klasse) ausreicht.
1. Klassifizierung basierend auf der IT-Toleranzstufe
Das international anerkannte IT-Toleranzsystem (ISO-Norm) unterteilt die Bearbeitungsgenauigkeit in 20 Klassen (IT01 bis IT18), wobei ein kleinerer Wert eine höhere Genauigkeit bedeutet. Die genaue Klassifizierung lautet wie folgt:
Hochpräzisionsklasse: IT01 bis IT5, mit einem Toleranzbereich von Mikrometern bis Submikrometern, geeignet für Präzisionsinstrumente, Luft- und Raumfahrt und weitere Anwendungsgebiete. Beispielsweise kann beim Spiegelschleifen die Klasse IT5 oder höher erreicht werden, mit einer Oberflächenrauheit Ra ≤ 0,01 μm.
Mittlere Präzisionsklasse: IT6 bis IT8, mit einem Toleranzbereich von Mikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern, verwendet für Automobilteile, Formenbau usw. Zum Beispiel kann beim Feindrehen IT7 erreicht werden, mit einer Oberflächenrauheit Ra=0,16μm.
Übliche Güteklassen: IT9 bis IT18, mit einer Toleranz von über 100 Mikrometern, geeignet für Landmaschinen und anspruchsvolle Bearbeitungsprozesse. Beispielsweise entspricht das Grobfräsen der Güteklasse IT11 bis IT13 mit einer Oberflächenrauheit Ra = 20 µm.
2. Klassifizierung basierend auf der Leistung von Werkzeugmaschinen
Gemäß der nationalen Norm (GB/T25372-2010) werden Bearbeitungszentren nach Genauigkeit in drei Stufen eingeteilt:
Allgemeines Niveau (P-Niveau)
Positioniergenauigkeit: ≤0,02 mm, Wiederholgenauigkeit der Positionierung: ≤0,015 mm.
Anwendbar auf allgemeine mechanische Bearbeitungsverfahren, wie z. B. die Herstellung von elektronischen Geräten und allgemeinen Bauteilen.
Präzisionsstufe (M-Stufe)
Positioniergenauigkeit: ≤0,012 mm, Wiederholgenauigkeit der Positionierung: ≤0,008 mm.
Wird in anspruchsvollen Bereichen wie Präzisionsformen und Medizintechnik eingesetzt.
Hochpräzisionsniveau (G-Niveau)
Positioniergenauigkeit: ≤0,004 mm (einige Ultrapräzisions-Werkzeugmaschinen erreichen Nanometergenauigkeit), Wiederholgenauigkeit der Positionierung ≤0,003 mm.
Anwendung findet die Technologie in Ultrapräzisions-Verarbeitungsszenarien wie der Herstellung optischer Komponenten und der Mikroelektronik.
3. Unterteilung nach Verarbeitungskapazitäten und -prozessen
Hochpräzisionsbearbeitung
Toleranz: Mikrometerbereich (IT5 oder besser), Oberflächenrauheit Ra≤0,1μm, wie z.B. beim Spiegeldrehen und Ultrapräzisionsschleifen.
Bearbeitung mittlerer Präzision
Toleranz: 0,01~0,1 mm (IT6~IT8), Oberflächenrauheit Ra=0,8~1,6 μm, z. B. Feinfräsen und Vorschlichtbohren.
Bearbeitung mit geringer Präzision
Toleranz: ≥0,1 mm (unterhalb IT9), Oberflächenrauheit Ra≥1,6 μm, wie z. B. beim Schruppdrehen und Bohren.
4. Erweiterte Klassifizierung von Spezialwerkzeugmaschinen
Einige Normen unterteilen die Noten noch weiter, zum Beispiel:
Ultrapräzisions-Bearbeitungszentrum: Positioniergenauigkeit 0,002~0,004 mm, verwendet für optische Geräte und minimalinvasive chirurgische Instrumente.
Mehrachsiges Bearbeitungszentrum mit Verknüpfung: Die Bearbeitung komplexer Oberflächen wird durch die Verknüpfung von mehr als fünf Achsen erreicht, wobei die Genauigkeit bis zum IT7-Niveau reichen kann.