Bei der CNC-Bearbeitung von Teilen ist die Auswahl der richtigen Werkzeuge entscheidend für den Bearbeitungsprozess. Sie ist der Schlüssel zur Teilefertigung. Die Wahl des richtigen Werkzeugs beeinflusst nicht nur die Bearbeitungsgeschwindigkeit, sondern reduziert auch Verformungen. Darüber hinaus verbessert sie die Fertigungsqualität und beschleunigt die Bearbeitung. Das richtige Werkzeug steigert außerdem die Produktivität und verlängert die Lebensdauer von Werkzeugen und Anlagen. Es reduziert die Anzahl der Werkzeugwechsel und verbessert die Effizienz und Genauigkeit der CNC-Maschinen. Dies erhöht die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte des Unternehmens und sichert nachhaltiges Wachstum. Im nächsten Abschnitt zeigt Ihnen Yonglihao Machinery, wie Sie das richtige Werkzeug für Ihre CNC-Werkzeugmaschine auswählen.
Warum ist es wichtig, das richtige CNC-Schneidwerkzeug auszuwählen?
Die Wahl des richtigen Schneidwerkzeugs ist ein wichtiger Bestandteil der CNC-Bearbeitung. Verschiedene Werkzeuge erfüllen unterschiedliche Funktionen und komplexe Formen im Schneidprozess. Für optimale Ergebnisse ist die Wahl des richtigen Werkzeugs entscheidend. Mit der richtigen Maschine lässt sich die Bearbeitung optimieren und Zeit sparen. Die Bearbeitung eines Teils mit dem richtigen Werkzeug trägt zudem zur Oberflächengüte des Teils bei und reduziert den Werkzeugverschleiß.
Stellen Sie sicher, dass die Konstruktionsmerkmale, die Sie dem Teil hinzufügen, mit Standardwerkzeuggrößen erstellt werden. Wenn Sie beispielsweise Löcher in einem Teil konstruieren, achten Sie darauf, dass Sie einen Bohrer verwenden, der allgemein verfügbar ist und eine Standardgröße hat, nicht einen zu kleinen oder zu großen.
Es ist außerdem hilfreich, möglichst Löcher gleicher Größe zu verwenden, um sicherzustellen, dass die Konstruktionsmerkmale identisch sind. Wichtiger ist, dass man mit gängigen Werkzeugen umgeht. So kann der Konstrukteur die Geometrie des bearbeiteten Teils gut planen.
Standard-Schneidwerkzeuge für CNC-Werkzeugmaschinen
Es gibt viele Arten von CNC-Werkzeugmaschinen, jede mit ihren eigenen Funktionen und Eigenschaften. Im Folgenden stellen wir die Standard-Schneidwerkzeuge für CNC-Werkzeugmaschinen vor:
CNC-Fräswerkzeuge
In CNC-Fräsen, Diese Werkzeuge werden zur Herstellung vieler verschiedener Teile verwendet. Sie werden auch als CNC-Schneidwerkzeuge bezeichnet. CNC-Fräswerkzeuge sind sehr präzise und genau. Im Folgenden sind einige der gängigen CNC-Schneidwerkzeuge aufgeführt:
Schaftfräser
Schaftfräser sind gängige Werkzeuge für das CNC-Fräsen. Diese CNC-Schneidwerkzeuge sind, ähnlich wie Bohrer, vielseitig einsetzbar. Sie können zum Bohren von Löchern in Materialien verwendet werden, um Werkstücke ohne Löcher zu bearbeiten. Es gibt viele Arten von Schaftfräsern, jeder mit einer unterschiedlichen Anzahl von Spitzen oder Nuten.
Schlitzsägen
Eine Kreissäge ist ein CNC-gesteuertes Schneidwerkzeug, das wie ein flacher Kreis mit einem Loch in der Mitte und Zähnen an der Außenseite aussieht. Sie werden manchmal mit einem Dorn verwendet, auch als Schneid- oder Schlitzsäge bekannt. Kreissägen können mehr Material in einem kleineren Kreis schneiden, was für Aufgaben wie Trennen oder Schlitzen nützlich ist.
Brammenwalzwerk
CNC-Werkzeuge, sogenannte Plattenfräser oder -schneider, schneiden flache Objekte. Sie haben nur gezackte Kanten und eignen sich am besten zum Schneiden von Werkstücken unterschiedlicher Breite.
Planfräser
Diese CNC-Schneidwerkzeuge haben flache Seiten mit austauschbaren Diamantschneiden. CNC-Planfräser können nur horizontal schneiden, da sich die Schneide seitlich befindet. Die Hauptaufgabe eines Planfräsers besteht darin, Werkstücke in flache Teile zu zerlegen. Ein Vorteil von Planfräsern ist die Austauschbarkeit der Schneide. Dies gewährleistet eine längere Werkzeugstandzeit und Arbeitszeit.
Gewindefräser
Mit diesen CNC-Werkzeugen lassen sich Gewinde schneiden. Während ein Gewindebohrer zum Erstellen von Innengewinden verwendet wird, erfüllt ein Gewindefräser im Wesentlichen die gleiche Funktion wie ein Gewindebohrer. Gewindefräser können sowohl Innen- als auch Außengewinde bearbeiten. Sie sollten diese Werkzeuge verwenden, wenn Sie harte Materialien oder unebene Teile schneiden müssen.
Fliegende Schere
Dies ist ein CNC-Werkzeug mit einem starren Körper und einem oder zwei Schneidköpfen. Die Hauptaufgabe eines Schlagfräsers besteht darin, breite oder kurze Schnitte in das Werkstück zu schneiden. Für die Bearbeitung ist es jedoch besser, Schlagfräser mit zwei Schneiden zu verwenden. Dies liegt daran, dass diese größere Werkstückabschnitte bearbeiten können.
Außenradiusfräser
Dies ist ein spezieller CNC-Einsatz mit halbrunder Schneide. Um der Außenkante einer Taschenkante einen Radius zu verleihen, ist ein Außenradiusfräser das perfekte Werkzeug. Maschinenbauer verwenden diese Werkzeuge, um die Kanten des Werkstücks zu glätten und zu ebnen und so Spannungsaufbau und scharfe Ecken zu vermeiden.
CNC-Drehwerkzeuge
Drehmaschinen werden üblicherweise in Verbindung mit CNC-Drehwerkzeugen eingesetzt. Die Drehmaschine dreht das Werkstück mit hoher Drehzahl, während das Werkzeug es in die gewünschte Form bringt. Die Form des Werkstücks wird jedoch durch die Art des verwendeten Werkzeugs und die Drehmethode bestimmt. Dies sind die Standard-Drehwerkzeuge, die von Maschinenbedienern für CNC-Bearbeitungen verwendet werden:
Anfaswerkzeuge
Anfaswerkzeuge werden zum Entfernen von Graten, Fasen und scharfen Kanten von Fertigteilen verwendet. Ihre abgewinkelte Schneidfläche entfernt scharfe Kanten und sorgt für eine bessere Optik des Teils.
Trennwerkzeuge
Viele CNC-Maschinenbediener verwenden an ihrer CNC-Drehmaschine ein Trennwerkzeug, um Material vom fertigen Teil zu entfernen. Die Klinge dieses Werkzeugs trennt das Ende des fertigen Teils vom restlichen Material, das im Spannfutter der CNC-Drehmaschine eingespannt ist.
Bohrwerkzeuge
Drehbohrstangen werden zum Bohren von Löchern in bereits gebohrte, mit Gewinde versehene oder gerichtete Produkte verwendet. Diese Bohrwerkzeuge berühren das Werkstück meist nur geringfügig, was das präzise Reiben der Löcher erleichtert. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Bohrstangen rattern oder vibrieren können, was die Oberfläche des Werkstücks beschädigen kann.
Rändelwerkzeuge
Rändelwerkzeuge werden häufig verwendet, um der Oberfläche eines bearbeiteten Teils rautenförmige, diagonale oder gerade Zacken oder Muster hinzuzufügen. Dadurch kann das Teil ästhetisch ansprechender aussehen.
Weiterführende Literatur:CNC-Fräsen vs. CNC-Drehen
CNC-Bohrwerkzeuge
Maschinenbediener verwenden Standardwerkzeuge, sogenannte CNC-Bohrer, um Löcher in Werkstücke unterschiedlicher Größe zu bohren. Zum Bohren von Löchern verfügen diese Werkzeuge über Nuten und Schneidspitzen. Die Nuten und Schneidspitzen werden mit der Zeit kleiner. Die meisten Bohrer gibt es in drei verschiedenen Ausführungen:
Zentrierbohrer
CNC-Maschinenbediener verwenden einen Zentrierbohrer, um präzise Löcher in ein Werkstück zu bohren. Mit anderen Bohrern werden die Löcher dann vergrößert. Mit einem Zentrierbohrer bohren Bediener präzise kleine Löcher in ein Werkstück.
Spiralbohrer
Ein Spiralbohrer ist ein kreisförmiges Bohrwerkzeug mit spiral- oder helixförmigen Löchern. Diese CNC-Schneidwerkzeuge werden üblicherweise aus Schnellarbeitsstahl (HSS) hergestellt. Sie eignen sich für allgemeine Schneidarbeiten, insbesondere zum Bohren von Löchern in Werkstücken aus Metall, Holz und Kunststoff.
Saugstrahlbohrer
CNC-Werkzeuge, sogenannte Strahlsaugbohrer, werden häufig zum Bohren von Löchern in größere und tiefere Objekte verwendet. Maschinenbauer nutzen diese Werkzeuge häufig zum Tieflochbohren.
Bei der Herstellung von CNC-Schneidwerkzeugen verwendete Materialien
Die optimale Schnittgeschwindigkeit und der optimale Vorschub beim CNC-Drehen hängen vom Material der CNC-Werkzeuge ab. Um Ineffizienzen in der Produktion zu vermeiden, verwenden Maschinenbauer üblicherweise CNC-Werkzeuge aus härteren Werkstoffen zum Schneiden des Werkstückmaterials. Einige der gängigen Materialien für CNC-Schneidwerkzeuge sind unten aufgeführt:
Keramik
Schneidkeramik ist das härteste Material für CNC-Werkzeuge. Diese Materialien rosten und schmelzen nicht und eignen sich daher ideal zum Schneiden härtester Werkstücke. Wie bei Werkzeugen aus Hartmetall halten diese Schneidwerkzeuge länger. Schneidkeramik ist zwar sehr hart, wird aber aufgrund ihrer hohen Bruchempfindlichkeit nur selten für CNC-Bearbeitungswerkzeuge verwendet.
Hartmetall
Da Hartmetall aus Karbiden und Metallen wie Titan besteht, hält Hartmetall im Vergleich zu HSS höheren Temperaturen stand. Risse oder Absplitterungen an der Werkzeugoberfläche können jedoch die Lebensdauer des Werkzeugs verkürzen. Zudem ist die Lebensdauer kürzer als bei HSS-Werkzeugen. Aus diesem Grund wird Hartmetall zur Herstellung von Werkzeugen für die Feinbearbeitung von Teilen verwendet.
Schnellarbeitsstahl
HSS besteht aus Metallen wie Chrom, Wolfram und Molybdän. Aufgrund seiner längeren Lebensdauer ist es das beste Material für CNC-Werkzeugmaschinen. HSS hat einen Schmelzpunkt von 600 Grad Celsius und ist hochtemperaturbeständig. Daher empfiehlt sich der Einsatz von HSS-CNC-Werkzeugen für die Schwerzerspanung.
Kohlenstoffstahl
Kohlenstoff, Silizium und Mangan sind in diesem Material miteinander vermischt. Es ist zudem kostengünstiger als andere in CNC-Maschinen verwendete Materialien. Leider ist dieses Material, obwohl deutlich günstiger, nicht so langlebig. Der niedrige Schmelzpunkt von Kohlenstoffstahl (200 °C) bedeutet zudem, dass sich dieses Metall nicht für die Schwerzerspanung eignet. Dies liegt daran, dass Kohlenstoffstahlwerkzeuge bei Schwerzerspanung schneller schmelzen. Beim Schneiden von leichten Materialien wie Schaumstoff, Kunststoffen und Weichmetallen verwenden Maschinenbauer üblicherweise Werkzeuge aus Kohlenstoffstahl.
Zu berücksichtigende Faktoren bei der Auswahl von CNC-Schneidwerkzeugen
Bei der CNC-Bearbeitung kann sich die Werkzeugauswahl auf die folgenden Schlüsselfaktoren beziehen:
- Werkstückstoff: Das Werkstückmaterial bestimmt die Wahl des Werkzeugmaterials und die geometrischen Parameter des Schneidbereichs. Es beeinflusst außerdem die Bearbeitungsgenauigkeit des Endprodukts und dessen Funktionalität.
- Art der Produktion: Die Art der Fertigung bezieht sich hier auf die Losgröße des Bauteils, wobei die Bearbeitungskosten und die Auswirkungen der Werkzeugwahl im Vordergrund stehen. Beispielsweise kann der Einsatz von Spezialwerkzeugen in der Massenproduktion kosteneffektiv sein. Bei Einzelteilen oder Kleinserienfertigung, ist es besser, Standardwerkzeuge zu verwenden.
- Bearbeitungsgenauigkeit:Die Bearbeitungsgenauigkeit beeinflusst die Art der Auswahl des Endbearbeitungswerkzeugs und die Strukturform. So kann die Endbearbeitung des Lochs je nach Genauigkeit durch Bohren, Reiben oder andere Bearbeitungsmethoden erfolgen.
- Bearbeitungsprogramm: Verschiedene Bearbeitungsprogramme Sie können zwischen verschiedenen Bearbeitungswerkzeugen wählen. Beispielsweise können einige große Löcher mit Bohr- und Reibbohrern bearbeitet werden, sie können auch mit einem Bohrwerkzeug bearbeitet werden, und Sie können zur Bearbeitung auch einen Fräser verwenden.
- Schnittparameter: Unterschiedliche Werkstoffe erfordern unterschiedliche Schnittparameter. Beispielsweise ist bei der Bearbeitung von Freiformflächen die Schnittgeschwindigkeit eines Kugelkopfwerkzeugs Null. Aus diesem Grund werden Kugelkopfwerkzeuge üblicherweise zur Oberflächenbearbeitung eingesetzt.
- Werkstückgröße und -form: Auch Größe und Form des Werkstücks beeinflussen die Werkzeugauswahl. Schaftfräser bearbeiten beispielsweise die Kanten flacher Teile. Zum Fräsen ebener Flächen eignen sich Hartmetall-Wendeschneidplattenfräser. Für Hochgeschwindigkeitsfräsen sollten konvexe oder geriffelte Fräser gewählt werden.
- Genauigkeit der Bearbeitungsoberfläche: Die Rauheit beeinflusst die Werkzeugform und die Schnittmenge. Verwenden Sie zum Schruppfräsen einen grobzahnigen Fräser. Zum Feinfräsen verwenden Sie einen feinzahnigen Fräser. Für die Bearbeitung rauer Oberflächen oder Löcher verwenden Sie einen Kornfräser mit Hartmetalleinsätzen.
Toolkonfiguration und -einrichtung
Im allgemeinen Produktionsprozess ist das Einrichten und Installieren guter Werkzeuge für die Teileherstellung von entscheidender Bedeutung. Ein automatischer Werkzeugwechsler kann eingesetzt werden, um mehrere Bearbeitungsvorgänge in einer einzigen Werkstückspannung durchzuführen, Nebenzeiten zu verkürzen und Fehler durch mehrmaliges Installieren des Werkstücks zu reduzieren.
Zunächst müssen die Bearbeitungswerkzeuge einzeln in Standard-Werkzeughalter montiert werden. Anschließend werden sie nach der Vorkalibrierung außerhalb der Maschine auf eine beliebige Art und Weise im Werkzeugmagazin platziert.
Beim Werkzeugwechsel wird das erste Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin entnommen. Der Werkzeugwechsler entnimmt das Werkzeug anschließend aus dem Magazin oder der Spindel und setzt es wieder ein. Er lädt das neue Werkzeug in die Spindel und legt das alte Werkzeug zurück in das Werkzeugmagazin. Das Werkzeugmagazin verfügt über ein großes Fassungsvermögen und kann seitlich oder oberhalb des Spindelgehäuses montiert werden.
Die CNC-Maschine verfügt über einen automatischen Werkzeugwechsler mit Werkzeugmagazin. Der Spindelkasten enthält nur eine Spindel. Die Spindelteile müssen robust sein, um den Anforderungen der Präzisionsbearbeitung gerecht zu werden. Das Werkzeugmagazin enthält zudem zahlreiche Werkzeuge. Dies ermöglicht die Mehrprozessbearbeitung komplexer Teile. Die Anpassungsfähigkeit und Effizienz der Werkzeugmaschine wird deutlich verbessert. Automatische Werkzeugwechselsysteme mit Werkzeugmagazin eignen sich für CNC-Bohrzentren und Bearbeitungszentren.
Erweiterte Strategien zur Werkzeugauswahl
Bei der CNC-Bearbeitung gelten Werkzeuge als kritische Komponente des Produktionsprozesses. Zu den wichtigsten Auswahlkriterien für kritische Werkzeuge zählen einfache Montage und Justierung, Robustheit und Bearbeitungsgenauigkeit. Um die Bearbeitungsanforderungen zu erfüllen, empfiehlt sich ein kürzerer Schaft. Dies erhöht die Werkzeugsteifigkeit. Bei der Werkzeugauswahl sollte die Werkzeuggröße an die Oberflächengröße des zu bearbeitenden Werkstücks angepasst werden.
Zum Schruppen von unebenen Oberflächen oder Bohrungsflächen können Hartmetall-Wendeschneidplatten verwendet werden. Für bestimmte 3D-Oberflächen und variable Fasenkonturen eignen sich unter anderem Kugel-, Ring-, Kegel- und Trapezfräser. Bei der Oberflächenbearbeitung sollte ein Kugelfräser gewählt werden, dessen Radius kleiner als der minimale Krümmungsradius der Oberfläche sein muss. Die Schnittgeschwindigkeit eines Kugelfräsers beträgt null. Um Genauigkeit zu gewährleisten, müssen die Schnittreihen sehr eng beieinander liegen. Hinsichtlich Oberflächenqualität und Schnittleistung sind Flachfräser Kugelfräsern überlegen. Daher sollte nach Sicherstellung der Bearbeitungsgenauigkeit ein Flachfräser zum Schruppen oder Schlichten verwendet werden.
Die Werkzeugauswahl muss auch an die spezifischen Bearbeitungsaufgaben angepasst werden. In der Massenproduktion können Sie hochwertige Werkzeuge mit guter Verschleißfestigkeit wählen. Diese Werkzeuge können zwar mehr kosten, können aber durch die Steigerung von Qualität und Effizienz die Gesamtbearbeitungskosten deutlich senken.
Wartung & Pflege für CNC-Werkzeuge
Auch die Wartung von CNC-Werkzeugen ist ein wichtiger Bestandteil des Bearbeitungsprozesses. Im gesamten Prozess der Teilebearbeitung müssen folgende Bereiche optimal umgesetzt werden:
- Reinigen Sie das Werkzeug regelmäßig: Im Produktionsprozess haften an der Werkzeugoberfläche leicht Schneidflüssigkeit, Öl, Metallspäne und andere Verunreinigungen. Diese Verunreinigungen beeinträchtigen nicht nur die Schneidleistung des Werkzeugs, sondern können auch die Werkzeugmaschine beschädigen. Daher sollte das Werkzeug regelmäßig gereinigt werden, um seine Oberfläche sauber zu halten.
- Werkzeuge regelmäßig auf Verschleiß prüfen und gegebenenfalls austauschen: Anhand der Einsatzhäufigkeit bzw. Einsatzdauer eines Werkzeugs können Sie einen Werkzeugwechselzyklus planen und so einen zeitnahen Austausch durchführen.
- Sinnvolle Lagerung nach den Anforderungen: Lagern Sie Messer an einem trockenen, belüfteten und staubfreien Ort. Vermeiden Sie direkte Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit. Gleichzeitig sollten Werkzeuge kategorisiert und gelagert werden, um Verwechslungen und Beschädigungen zu vermeiden. Gute Wartungs- und Präventionsmaßnahmen sind daher wichtig. Sie verlängern die Werkzeuglebensdauer und verbessern die Qualität der Teilebearbeitung.
Abschluss
Werkstoffe für Metallbearbeitungswerkzeuge werden heute in fünf Hauptgruppen unterteilt: Schnellarbeitsstahl, Hartmetall, Keramik, kubisches Bornitrid und polykristalliner Diamant. Beim Drehen oder Fräsen von hochfestem Stahl, Titanlegierungen und Edelstahl empfiehlt sich die Verwendung von Hartmetallwerkzeugen mit höherer Verschleißfestigkeit.
- Beim Schruppen sollten harte, unpräzise Werkzeuge verwendet werden, um überschüssige Teile des Rohlingsmaterials zu entfernen.
- Während der Vor- und Endbearbeitungsphasen werden langlebige Präzisionswerkzeuge verwendet, um die Genauigkeit und Qualität des Teils sicherzustellen.
Verwenden Sie beim Schruppen die ungenauesten Werkzeuge und beim Schlichten die genauesten. Wenn Sie für das Schruppen und Schlichten dasselbe Werkzeug verwenden, empfiehlt es sich, das Schruppen vom Schlichten auszuschließen, da beim Schlichten der größte Teil des Werkzeugverschleißes an der Kante beseitigt wird. Der Beschichtungsverschleiß wird nur geringfügig repariert. Die weitere Verwendung beeinträchtigt zwar die Bearbeitungsqualität des Schlichtprozesses, hat aber nur geringe Auswirkungen auf das Schruppen.
Heutzutage entwickelt sich die CNC-Werkzeugtechnik rasant weiter. Immer mehr Werkzeugtypen kommen auf den Markt und bieten verbesserte Möglichkeiten für vielfältige Bearbeitungsanforderungen. Bei der Werkzeugauswahl ist es daher unerlässlich, sich über neue Erkenntnisse und Spitzentechnologien auf dem Laufenden zu halten. Dies gewährleistet optimale Leistung und Präzision bei der Fertigung. kundenspezifisch gefertigte Teile.
Yonglihao Machinery verfügt über umfassende Erfahrung und Expertise in der Branche und bietet maßgeschneiderte Lösungen für Ihre CNC-Bearbeitungsanforderungen. Ob Schruppen oder Schlichten – wir stellen sicher, dass die richtigen Werkzeuge zum Einsatz kommen, um erstklassige Ergebnisse zu erzielen. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns gerne – wir helfen Ihnen jederzeit gerne weiter!
Häufig gestellte Fragen
Welche Anzeichen deuten darauf hin, dass ein CNC-Werkzeug ausgetauscht werden muss?
Wenn wir bei der CNC-Bearbeitung feststellen, dass Werkzeuge abgenutzt sind, Teile zu groß sind, die Bearbeitungseffizienz nachlässt und die Oberflächengüte der bearbeiteten Teile nachlässt, müssen wir möglicherweise die Werkzeuge austauschen, um sicherzustellen, dass die Qualität der bearbeiteten Teile den Anforderungen der Zeichnungen entspricht.
Welchen Einfluss haben unterschiedliche CNC-Schneidwerkzeuge auf die Qualität des Endprodukts?
Geometrie, Material und Herstellung des Werkzeugs beeinflussen maßgeblich die Genauigkeit und Oberflächenqualität des Werkstücks. Verschiedene CNC-Schneidwerkzeuge wirken sich unterschiedlich auf die Qualität des Endprodukts aus. Ein hochpräzises Werkzeug kann beispielsweise sicherstellen, dass die Abmessungen und Formen des Werkstücks im zulässigen Bereich liegen. Hochwertige Werkzeugmaterialien reduzieren den Verschleiß bei der Bearbeitung und gewährleisten eine gute Oberflächengüte.
Können dieselben CNC-Werkzeuge für unterschiedliche Materialien verwendet werden?
Ja, dasselbe Werkzeug kann für verschiedene Materialien verwendet werden, da einige Drehwerkzeuge universell einsetzbar sind. Beispielsweise eignen sich Hartmetallwerkzeuge für eisenhaltige und nichteisenhaltige Werkstücke. Bei manchen ist dies jedoch nicht der Fall. HSS-Drehwerkzeuge eignen sich beispielsweise nur für weiche Materialien wie Aluminium.
