Strategien zur Verringerung der Werkzeugdurchbiegung bei der CNC-Bearbeitung

Die Werkzeugdurchbiegung ist eine davon die gemeinsamen Herausforderungen in der CNC-Bearbeitung. Es kann zu Maschinenrattern führen, die Oberflächenbeschaffenheit eines bearbeiteten Teils ruinieren, die Maßhaltigkeit beeinträchtigen usw. Im Allgemeinen ist das Werkzeug fest im Spannfutter platziert, aber während des Betriebs übersteigt die Gegenkraft des Materials häufig die Betriebskraft des Werkzeugs es drückt oder lenkt das Werkzeug in eine unerwartete Richtung. Die Genauigkeit, die Oberflächenbeschaffenheit und der CNC-Bearbeitungsvorgang hängen jedoch bis zu einem gewissen Grad von der Werkzeugausrichtung ab. Wenn daher eine Werkzeugablenkung auftritt, kann dies mehrere Fehler im CNC-Bearbeitungsprozess verursachen. Aus diesem Grund muss man ein vollständiges Verständnis dafür haben, was Werkzeugablenkung ist, was ihre Ursachen sind und Strategien zu ihrer Reduzierung haben. In diesem Beitrag werden all diese Faktoren für eine möglichst geringe Werkzeugdurchbiegung erörtert.

Ein Überblick über die Werkzeugdurchbiegung und ihre Auswirkungen auf die CNC-Bearbeitung

Werkzeugablenkung ist genau das, was der Name sagt. Es ist die Abweichung des Werkzeugs von seiner erwarteten Ausrichtung. Das CNC-Bearbeitungswerkzeug wird freitragend zwischen dem Spannfutter eingespannt. Dies bedeutet, dass ein Ende des Werkzeugs im Futter gehalten wird und das andere Arbeitsende des Werkzeugs frei oder freitragend ist. Da bei CNC-Bearbeitungen das Werkzeug ständig eine Kraft auf das Werkstück ausübt, bietet auch das Werkstückmaterial eine Widerstandskraft. Zusammen mit der Widerstandskraft wird das CNC-Werkzeug von verschiedenen Betriebskräften beeinflusst, daher weicht das Werkzeug von seiner eingestellten Ausrichtung ab, wenn die Werkzeugsteifigkeit externen Kräften nicht standhält.

Die Werkzeugdurchbiegung kann bei der CNC-Bearbeitung durchaus zu folgenden Fehlern führen.

• Katastrophaler Ausfall von Werkzeug oder Werkstück
• Erschöpfung des Werkzeuglebenszyklus
• Maßungenauigkeit
• Raue Oberflächenbeschaffenheit oder potenzielle Oberflächenbeschädigung

Strategien zur Vermeidung oder Verringerung der Werkzeugdurchbiegung

Obwohl Werkzeugabweichungen nicht zu 100 % vermeidbar sind, können sie dennoch durch einige Strategien und Taktiken reduziert werden. Der CNC-Zerspaner kann die folgenden bewährten Strategien anwenden, um die Werkzeugdurchbiegung während der Arbeit zu reduzieren.

• Überhanglänge minimieren:

  Der Abstand zwischen dem Greifpunkt eines CNC-Werkzeugs und der Arbeitsspitze eines Werkzeugs wird als Überhanglänge bezeichnet. Da das Werkzeug als Kragbalken montiert ist, ist es immer auf Biegung und äußere vertikale und horizontale Kräfte beansprucht. Nach der Last-Spannungs-Theorie für einen Kragträger gilt:Je kürzer die Überhanglänge, desto geringer ist die Auswirkung der Biegespannung. Basierend auf diesem Konzept selbst hilft die Minimierung der Überhanglänge des Werkzeugs bei der Reduzierung der Werkzeugdurchbiegung.

• Stärke des Werkzeugkerns verbessern:

  Die Kernfestigkeit eines Werkzeugs hängt von seiner Schneidenlänge und Reichweite ab. Die Differenz zwischen Nutlänge und Reichweite definiert die Steifigkeit des Kerns. Daher eignen sich Werkzeuge mit langer Spannut gut für radial konsistente CNC-Bearbeitungsvorgänge. Der Kerndurchmesser bietet, wenn er dick gehalten wird, mehr Materialwand, um Scherspannungen aufzunehmen, daher erhöhen sich letztendlich die Kernfestigkeit und -steifigkeit.

• Steifigkeit des Werkzeugs verbessern:

  Im Allgemeinen werden CNC-Bearbeitungswerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (HSS) hergestellt. Schnellarbeitsstahl lässt sich gut zerspanen, bei höherer Belastung neigen die HSS-Werkzeuge jedoch zum Durchbiegen. Hartmetallwerkzeuge sind eine beachtliche Lösung gegenüber HSS-Werkzeugen, da Hartmetall dreimal steifer als HSS ist. Da Hartmetall jedoch ein spröder Werkstoff ist, kann es zur Reduzierung der Durchbiegung eingesetzt werden. Wenn Hartmetallwerkzeuge verwendet werden, muss der Bediener aufpassen, wenn das Werkzeug bricht.

Dies sind die Strategien zur Verringerung der Werkzeugdurchbiegung während der CNC-Bearbeitung. Eine hochwertige CNC-Maschine, ein hochwertiges Werkzeug und ein erfahrener Bediener können jedoch letztendlich dazu beitragen, die Werkzeugdurchbiegung zu reduzieren. Daher muss man CNC-Bearbeitungsdienste von vertrauenswürdigen Organisationen wie BDE, Inc. beziehen. Das Unternehmen ist für seine hochwertigen CNC-Teileproduktionsdienste und Präzisions-CNC-Bearbeitungsdienste bekannt.