Ein schneller Vergleich von CNC-Werkzeugmaschinen

CNC-Maschinen sind äußerst vielseitige Geräte, zum großen Teil dank der Auswahl an Schneidwerkzeugen, die sie aufnehmen können. Von Schaftfräsern bis hin zu Gewindefräsern gibt es für jeden Vorgang ein Werkzeug, mit dem eine CNC-Maschine eine Vielzahl von Schnitten und Einschnitten in einem Werkstück ausführen kann.

Das Kennenlernen dieser Schneidwerkzeuge ist eine großartige Möglichkeit, die CNC-Bearbeitung im Allgemeinen zu verstehen. Und ein besseres Verständnis der Bearbeitung hilft Ihnen, Teile zu entwerfen, die besser für den Fertigungsprozess geeignet sind.

Dieser Artikel befasst sich mit einigen der am häufigsten verwendeten Schneidwerkzeuge für die CNC-Bearbeitung, obwohl es neben den besprochenen noch viele weitere gibt.

Grundlagen von Schneidwerkzeugen

Ein Schneidwerkzeug ist ein Gerät, das verwendet wird, um Material von einem festen Materialblock zu entfernen. Es wird an der Spindel einer CNC-Maschine angebracht, die den Computeranweisungen folgt, um das Schneidwerkzeug dorthin zu führen, wo es hin muss.

Schneidwerkzeuge entfernen Material vom Werkstück durch einen Prozess der Scherverformung. Das heißt, das scharfe Werkzeug dreht sich mit hoher Geschwindigkeit und schneidet viele winzige Späne vom Werkstück, die dann vom Werkstück weggeschleudert werden. Einige Werkzeuge berühren das Werkstück nur an einem Punkt, während andere, wie z. B. Schaftfräser, das Material an mehreren Punkten treffen.

Die meisten CNC-Schneidwerkzeuge verfügen über mehrere Nuten , bei denen es sich um spiralförmige Rillen handelt, die an der Außenseite des Werkzeugs nach unten verlaufen. Die Spannuten können als Mulden des Schneidwerkzeugs betrachtet werden, während die Zähne , die scharfen Grate zwischen jeder Flöte, sind ihre Spitzen. Vom Werkstück geschnittene Späne wandern beim Auswurf die Spannuten hinunter.

Die ideale Schneidenzahl eines Schneidwerkzeugs hängt vom Werkstoff des Werkstücks ab. Bei weichen Werkstoffen ist ein Werkzeug mit weniger Spannuten vorzuziehen, da durch die größere Spannutbreite größere Späne ausgeworfen werden können. Eine höhere Schneidenzahl kann die Geschwindigkeit erhöhen und ist für härtere Materialien geeignet, kann aber zu Spanstau führen, da jede Nut schmaler ist.

Die Art des Schneidwerkzeugs wirkt sich auf die Größe der vom Werkstück entfernten Späne aus, ebenso wie die Spindeldrehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit.

Materialien für Schneidwerkzeuge

Um das massive Werkstück zu durchtrennen, müssen Schneidwerkzeuge aus einem härteren Material als das Werkstückmaterial bestehen. Und da die CNC-Bearbeitung regelmäßig verwendet wird, um Teile aus sehr harten Materialien herzustellen, begrenzt dies die Anzahl der verfügbaren Schneidwerkzeugmaterialien.

Übliche Materialien für Schneidwerkzeuge sind:

Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl ist eine erschwingliche Stahllegierung, die 0,6–1,5 % Kohlenstoff sowie Silizium und Mangan enthält.

Schnellarbeitsstahl

Das teurere HSS ist dank seiner Mischung aus Chrom, Wolfram und Molybdän härter und zäher als Kohlenstoffstahl.

Karbid

Gewöhnlich mit einem anderen Metall wie Titan gesintert, sind Hartmetallwerkzeuge verschleißfest und hitzebeständig und bieten eine hervorragende Oberflächengüte.

Keramik

Keramikwerkzeuge werden zum Schneiden von Superlegierungen, Gusseisen und anderen starken Materialien verwendet und sind korrosions- und hitzebeständig.

Schneidwerkzeugbeschichtungen

Die Funktion eines Schneidwerkzeugs hängt von seiner Form und seinem Material ab, kann aber auch durch eine Beschichtung des Hauptmaterials angepasst werden.

Diese Beschichtungen können Werkzeuge härter machen, ihre Lebensdauer erhöhen oder es ihnen ermöglichen, mit höheren Geschwindigkeiten zu schneiden, ohne das Teil zu beeinträchtigen.

Übliche Beschichtungen für Schneidwerkzeuge umfassen:

Titannitrid (TiN)

TiN ist eine Allzweckbeschichtung mit einer hohen Oxidationstemperatur, die die Härte eines Schneidwerkzeugs erhöht.

Titan-Carbo-Nitrid (TiCN)

TiCN verleiht einem Schneidwerkzeug Oberflächenschmierung und Härte.

Extrem langlebiges Titannitrid (Al-TiN)

Al-TiN verleiht Hartmetall-Schneidwerkzeugen Hitzebeständigkeit, insbesondere wenn nur wenig Kühlmittel verwendet wird.

Diamant

Diamond bietet eine Hochleistungsbeschichtung zum Schneiden abrasiver Materialien.

Chromnitrid (CrN)

CrN verleiht Schneidwerkzeugen Korrosionsbeständigkeit und Härte.

1. Schaftfräser

Der Schaftfräser ist das am weitesten verbreitete Werkzeug für die vertikale CNC-Bearbeitung. Mit Schneidzähnen an einem Ende und an den Seiten können Schaftfräser große Materialmengen in kurzer Zeit entfernen.

Schaftfräser gibt es in vielen Formen. Einige haben nur eine einzige Flöte, während andere bis zu acht oder sogar mehr haben können. (Jenseits von vier Spannuten kann die Spanentfernung jedoch zu einem Problem werden.)

Zu den Arten von Schaftfräsern gehören:

• Flach:Allzweckwerkzeug mit flacher Oberfläche, geeignet für 2D-Features
• Kugelnase:Werkzeug mit kugelförmigem Ende, das sich für 3D-Konturen und Rundungen eignet
• Bullnase:Werkzeug mit flachem Boden und abgerundeter Ecke, geeignet zum Filetieren und Schruppen

2. Schruppfräser

Ein Schrupp-Schaftfräser ist eine Art Schaftfräser, der zum Entfernen größerer Materialmengen mit weniger Präzision als ein Standard verwendet wird Schaftfräser.

Das Werkzeug hat gezahnte Zähne, die große Materialabschnitte entfernen, aber eine raue Oberfläche auf dem Teil hinterlassen. Es erzeugt kleine Späne, die leicht zu entfernen sind.

3. Stirnfräser

Planfräser bestehen aus einem festen Körper mit auswechselbaren Schneideinsätzen, normalerweise aus Hartmetall. Sie werden verwendet, um flache Abschnitte auf dem Werkstück herzustellen, oft bevor eine andere Art von Fräser verwendet wird, um detaillierte Merkmale herzustellen.

Da sich die Schneidkanten von Planfräsern an den Seiten befinden, muss das Schneiden horizontal erfolgen.

Planfräser können jedoch kostengünstiger sein als andere Schneidwerkzeuge, da Variationen im Schneidprofil erreicht werden können, indem die kleinen Schneideinsätze und nicht das gesamte Werkzeug ausgetauscht werden.

4. Fliegenschneider

Fliegenschneider bestehen aus einem oder zwei Werkzeugbits, die in einem festen Körper enthalten sind. Die Werkzeugspitzen eines Schlagmessers machen breite, flache Schnitte und erzeugen eine glatte Oberfläche.

Es ist üblicher, Schlagmesser mit einem Werkzeugeinsatz zu finden, aber solche mit zwei Werkzeugeinsätzen – manchmal auch „Flybars“ genannt – bieten einen größeren Schwung.

Preisgünstiger als Planfräser, können Schlagmesser dennoch für ähnliche Zwecke verwendet werden.

5. Gewindefräser

Viele Ingenieure ziehen es vor, Gewinde mit Gewindebohrern herzustellen, aber Gewinde können auch mit einer CNC-Maschine hergestellt werden, die mit einem Gewinde ausgestattet ist Mühle.

Gewindefräser können Innen- oder Außengewinde schneiden und sind möglicherweise besser als Gewindebohrer zum Durchdringen sehr harter Metalle oder asymmetrischer Teile.

6. Bohrer

CNC-Maschinen können mit einer Vielzahl von Bohrern für verschiedene Schneidvorgänge ausgestattet werden. Bohrer haben eine oder mehrere Spannuten und eine konische Schneidspitze.

Zu den in der CNC-Bearbeitung verwendeten Bohrern gehören:

• Spiralbohrer:Wird verwendet, um Löcher in das Werkstück zu bohren
• Zentrierbohrer:Wird verwendet, um ein Loch vor dem Bohren genau zu lokalisieren
• Ejektorbohrer:Wird zum Tieflochbohren verwendet

7. Reibahle

Reibahlen werden verwendet, um vorhandene Löcher im Werkstück zu erweitern, wodurch ein exakter Lochdurchmesser und eine hervorragende Oberflächengüte erzielt werden.

Reibahlen können Löcher mit viel engeren Toleranzen erzeugen als andere Schneidwerkzeuge.

8. Hohlmühle

Hohlfräser sind rohrförmige Schneidwerkzeuge, die wie umgekehrte Schaftfräser sind. Ihre Schneiden befinden sich auf der Innenseite der Rohrform, und sie können verwendet werden, um Formen wie Vollspitzen und Formradien zu erzeugen.

9. Seitenschneider

Seitenschneider haben Zähne sowohl an der Seite als auch am Umfang und eignen sich für unwuchtige Schnitte.

Diese Schneidwerkzeuge können zum Schneiden von Schlitzen und Nuten mit schnellen Vorschüben verwendet werden. Ihre Zähne können gerade oder versetzt sein.

10. Zahnradschneider

CNC-Fräsen werden manchmal verwendet, um Metallzahnräder für die Fertigungsindustrie herzustellen. Zur Herstellung dieser Zahnräder können spezielle Verzahnungswerkzeuge verwendet werden.

Das Schneiden von Zahnrädern erfordert manchmal eine spezielle Art von Fräsmaschine, die als Wälzfräsmaschine bekannt ist.

11. Brammenwalzwerk

Plattenfräser oder Flachfräser werden zum Fräsen von ebenen Flächen verwendet, normalerweise mit parallel zum Maschinentisch montierter Zielfläche.

Diese Schneidwerkzeuge haben keine Seitenzähne und können für allgemeine oder schwere Bearbeitungsvorgänge verwendet werden.

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