CNC und NC – Geschichte und Bedeutung (Computer) numerischer Steuerungen
Werkstücke entstanden lange Zeit durch die direkte und freihändige Führung eines Werkzeuges durch den Menschen. Abgelöst wurde diese Art der Produktion von Werkzeugmaschinen, also Maschinen, die den Werkzeugweg führten und damit neue Maßstäbe bei Präzision und Effizienz setzten. Als man bei der Automatisierung solcher Werkzeugmaschinen erstmals Konzepte einer programmierbaren Logik der Werkzeugführung einführte, begann die Geschichte numerischer Steuerungen (NC). Mit einer steigenden Marktnachfrage in der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts, erlebte auch diese neue NC-Technologie einen anhaltenden Wachstumsschub – bis sie von der CNC-Technologie abgelöst wurde und heute aus der Welt der Fertigung nicht mehr wegzudenken ist.
Die programmierbare Werkzeugmaschine
Erste Maschinen mit der NC-Steuerung entstanden in den 1940er und 1950er Jahren aus existierenden Werkzeugmaschinen, die mit Motoren modifiziert wurden und Steuerungen so bewegen konnten, dass sie den Punkten folgten, die auf Lochstreifen oder Magnetbändern in das System eingespeist wurden. Die NC-Steuerung nutzte dazu eine Abstraktion des zu erstellenden Objektes in Form eines mathematischen Modells und entsprechenden Anweisungen an die Maschine.
Ziel war es, den Bewegungsablauf einer auf diese Art automatisierten Werkzeugmaschine präzise zu bestimmen und so neue Genauigkeiten am Werkstück zu erreichen. Denn die manuelle Führung der Werkzeuge konnte den immer höheren fertigungstechnischen Anforderungen nicht gerecht werden, die Luftfahrt und andere Industrien stellten.
Bei den fortwährenden Versuchen die Bestandsmaschinen nachzurüsten, setzte sich die Erkenntnis durch, dass NC-Technologie und Maschinenkonstruktionen eng miteinander verbunden sind. Es entstanden vermehrt eigens entwickelte und gebaute NC-Maschinen mit stabilerer Bauweise und auf die neuen Erfordernisse ausgerichteten Komponenten. In den Industriestaaten Europas feierte die erste NC-Maschine 1959 ihre Markteinführung.
Von der NC- zur CNC-Maschine
Ende der 1970-Jahre läutete der zunehmende Einsatz von Mikroprozessoren anstelle der Lochkarten und Magnetbänder das CNC-Zeitalter ein. Blieb das Grundprinzip der automatisierten Werkzeugführung auch unverändert, konnten bei den computer-numerisch gesteuerten Maschinen von einem Mikroprozessor noch präziser kodierte Anweisungen an die Steuerung eines Bearbeitungswerkzeugs gesendet werden.
Numerische Steuerungen wurden im weiteren Fortgang der Entwicklung von der computer-numerischen Steuerung vollständig abgelöst. Bereits nach wenigen Jahren hatte sich die CNC in der Werkzeugmaschinenindustrie durchgesetzt. Die maschinelle Bearbeitung wurde so auch zu einer der ersten praktischen Anwendungen der Computertechnik.
Fertigungstechnisch haben sich die technologischen Grenzen seitdem immer weiter verschoben. Automatisierte Werkzeug- und Palettenwechsler, flexible Fertigungssysteme und zunehmend individualisierte Automationslösungen begleiten seit ihrer Entstehung die fortschreitende Entwicklung von NC- und darauffolgender CNC-Maschinen. Heute gelangen Projekte nicht selten viel eher an die Grenze der Wirtschaftlichkeit als an die Grenze der technischen Machbarkeit.
CAD und CAM als Mittler zwischen Mensch und CNC Maschine
Viele Jahre wurden die Programme zum Einsatz auf den CNC-Maschinen noch händisch erstellt. Ein hoher Aufwand, zumal etwaige Fehler bei der anspruchsvollen Programmierung teure Schäden an der Maschine bedeuten konnten. So entwickelte sich die Welt der Fertigung zunehmend in Richtung computergestützter Design- (CAD) und Fertigungsprogramme (CAM).
CAD-Programme ermöglichen die digitale Erstellung, Änderung und Freigabe eines 2D- oder 3D-Objekts. CAM-Programme ermöglichen es Ihnen, Werkzeuge, Materialien und andere Variablen für Ihren Schneidauftrag auszuwählen. Denn nach der Erstellung im CAD kennt die Maschine noch nicht die Größe und Form des Fräswerkzeugs oder die Materialgröße oder -art.
CAM-Programme verwenden darum das CAD-Modell, um die Bewegung des Werkzeugs durch das Material zu berechnen. Diese Werkzeugwege werden vom CAM-Programm automatisch erzeugt, um maximale Effizienz zu erreichen. Heute können CAM-Programme auch Simulationen der späteren Bearbeitung erstellen. Diese Simulationen sparen Werkzeugverschleiß, Bearbeitungszeit und Material.
Es ist darum unmöglich, über die Entwicklung von NC- zu modernen CNC-Maschinen zu sprechen, ohne auch die begleitende Softwareentwicklung zu honorieren, die digitales Design stetig erst flächendeckend zugänglich machte.
Vorreiter in der Entwicklung CNC-gesteuerter Maschinen
DMG MORI hat die Entwicklung von NC- und CNC-Steuerung von Anfang an entscheidend geprägt. Das Steuerungssortiment wurde in den folgenden Jahrzehnten kontinuierlich ausgebaut und umfasst heute hochmoderne Steuerungen von Siemens, Heidenhain, FANUC und MAPPS. Damit ist DMG MORI der einzige Werkzeugmaschinenhersteller weltweit, der seine Maschinen mit den CNC-Steuerungen der vier größten Anbieter ausrüstet – und damit auch nahezu alle Präferenzen seiner Kunden erfüllen kann.