Ein Leitfaden zum CNC-Fräsen gekrümmter Oberflächen

Das Fräsen einer gekrümmten Oberfläche fällt unter den Oberbegriff Profil-/Kontur-CNC-Fräsen. Dabei werden unregelmäßig geformte Profile oder durchgehende Rundungen mit unterschiedlichem Grad (entweder schräg, konkav oder konvex) bearbeitet. Dies ist ein entscheidender Prozess, um die meisten der einzigartig geformten kundenspezifischen Teile herzustellen, was erfordert, dass die Anbieter von CNC-Bearbeitungsdiensten über fortgeschrittene Kenntnisse der grundlegenden Bearbeitungsprinzipien und -programme verfügen.

Grundlagen zum Profil-CNC-Fräsen

1. Profil CNC-Fräsprozesse

Bevor das fertig bearbeitete Teil erreicht wird, wird es zunächst in verschiedene Kategorien unterteilt:Schruppen/Halbschruppen, Halbschlichten, Schlichten und Superschlichten. Je größer die Komponente, desto mehr Operationstypen werden beteiligt sein. Es ist wichtig, die Vorgänge bei der Bearbeitung eines Werkstücks in Unterkategorien einzuteilen, damit Sie das volle Potenzial der verwendeten Werkzeuge und Parameter maximieren können.

Schruppen- Dieser Vorgang ist immer die erste Stufe der Bearbeitung und beginnt normalerweise mit dem Schneiden des Rohmaterialblocks, um das Teil ungefähr in der Nähe der gewünschten Form oder des gewünschten Profils zu formen, wobei genügend Metallmaterial für weitere Vorgänge verbleibt.

Halbfertigbearbeitung- Dieser Prozess umfasst die Bearbeitung des Teils gemäß den Dimensionsanforderungen oder das Entfernen des Restmaterials auf dem Teil. Halbzeuge können auch einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden, um eine bestimmte Anforderung an die Oberflächengüte zu erreichen.

Fertigstellung- Dieser Prozess erfolgt nach dem Halbfertigbearbeitungsvorgang. Die Endbearbeitung wird durchgeführt, um die Oberflächengüte des Teils zu verbessern, indem offensichtliche Grate und andere Oberflächenfehler entfernt werden. Bei diesem Vorgang ist es wichtig, leistungsstarke Werkzeuge zu verwenden, da dies das endgültige Erscheinungsbild des Werkstücks erheblich beeinflusst.

Super-Finishing- Der Vorgang geht weiter bis zum Superfinish, wenn die Teile ein Hochglanzfinish oder ein superglattes Profil erfordern. Um dies zu erreichen, werden Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungstechniken und hochpräzise Werkzeuge verwendet.

2. Lernen Sie die Werkzeuge kennen, die beim CNC-Fräsen von gekrümmten Oberflächen verwendet werden

Um glatt gekrümmte Oberflächen auf einem zu fertigenden Teil zu erzielen, werden verschiedene Variationen von abgerundeten Schaftfräsern verwendet. Dazu gehören abgerundete Wendeschneidplatten, Kugelkopf-Wendeschneidplattenfräser und Kugelkopf-Vollhartmetall. Werkzeuge mit rundem Profil werden für Konturanwendungen bevorzugt, da sie keine offensichtlichen Spuren des Werkzeugwegs hinterlassen.

Wendeschneidplatten-Schaftfräser mit abgerundeten Wendeschneidplatten- Diese Werkzeuge sind oft in großen Werkzeugdurchmessern erhältlich. Schaftfräser mit abgerundeten Wendeplatten eignen sich aufgrund ihrer hohen Stabilität und beeindruckenden Produktivität gut für Schruppbearbeitungen.

Vollkugelkopffräser- Diese Schaftfräser können eine sehr schöne Oberflächengüte auf einem bearbeiteten Teil hinterlassen. Sie können aufgrund ihrer Struktur eine geringe Stabilität aufweisen. Aus diesem Grund werden sie häufiger zum Schlichten als zum Schruppen verwendet.

Wendeschneidkopf-Kugelkopffräser- Schaftfräser mit Wendeschneidplatten ähneln Vollhartmetall-Schaftfräsern, haben jedoch austauschbare Köpfe. Diese Spezialwerkzeuge haben ein abnehmbares Ende, das bei Bedarf ausgetauscht werden kann.

Allgemeine Tipps zum CNC-Fräsen gekrümmter Oberflächen

1. Notwendige Vorbereitungen

Bevor Sie sich entscheiden, Ihre kundenspezifischen Teile durch Profilfräsen herzustellen, ist es auch wichtig, dass Sie sich der verschiedenen Faktoren bewusst sind, die den gesamten CNC-Fräsprozess beeinflussen können. Darüber hinaus gibt es bestimmte Dinge, die Sie erkennen müssen, damit Sie die geeignete Bearbeitungstechnik richtig auswählen können. Nachfolgend finden Sie einige Dinge, auf die Sie vorbereitet sein müssen:

• Achten Sie auf die Hohlraumtiefen Ihrer Teilekonstruktionen - Dies spielt eine wichtige Rolle bei der Auswahl der richtigen Schneidwerkzeuge und der benötigten Messlänge.
• Wissen Sie, wie viel Material vom Rohblock abgezogen wird – Dies hilft Ihnen bei der Planung der für die Herstellung Ihres Werkstücks erforderlichen Arbeitsgänge und ob Sie nach dem Vorschlichten und Halbschruppen zusätzliche Verfahren benötigen.
• Überlegen Sie, wie Sie das Werkstück einspannen. Dies hilft Ihnen bei der Vorbereitung der notwendigen Vorrichtungen, die Sie benötigen werden.

2. Der Alte und der Klassiker:Richtige Feeds und Geschwindigkeiten

Vorschübe und Geschwindigkeiten bestimmen den Materialabtrag an den Teilen, weshalb sie einen erheblichen Einfluss auf das Erreichen einer hervorragenden Oberflächengüte haben. Dazu müssen Berechnungen durchgeführt werden. Die zu verwendenden Vorschübe können auch von der Schnitttiefe, den verwendeten Werkzeugen, dem zu schneidenden Material, dem Profil des zu bearbeitenden Teils und der erforderlichen Genauigkeit abhängen.

Haftungsausschluss:Wir werden in diesem Artikel keine tatsächlichen Werte für die Geschwindigkeiten und Vorschübe nennen, da diese Werte abhängig von mehreren Faktoren variieren können. Es wird dennoch empfohlen, sich auf vertrauenswürdige Referenzen für die tatsächliche Geschwindigkeit und die Vorschübe zu beziehen. Trotzdem hier die Faustregel:

Schnitttiefe und Vorschub variieren je nach Härte der zu bearbeitenden Materialien. Beachten Sie, dass bei härteren Materialien die Vorschübe und die Schnitttiefe viel geringer sind als bei weicheren Materialien wie Aluminium. Außerdem sollte die Schnittgeschwindigkeit umso höher sein, je härter das zu schneidende Material ist.

Vorschübe und Schnittiefen beim Schruppen sind viel aggressiver als beim Schlichten. Es ist die Kombination aus Hochgeschwindigkeitstechniken und den richtigen Werkzeugen, die eine hervorragende Oberflächengüte erzielen.

3. Werkzeugnutzung

Heutzutage gibt es viele Variationen von Werkzeugen auf dem Markt. Bei Schruppoperationen sollte der Werkzeugsteifigkeit Vorrang eingeräumt werden, um den aggressiven Schnitttiefen- und Vorschubanforderungen beim Schruppen standzuhalten. Andererseits sollten die Schaftfräser für Schlichtoperationen sehr scharf sein, um keine offensichtlichen Spuren des Werkzeugwegs zu hinterlassen. Ein weiterer Unterschied ist der verwendete Werkzeugdurchmesser. Typischerweise haben Schruppwerkzeuge einen größeren Durchmesser als die Schlichtwerkzeuge.

4. Minimieren Sie Vibrationen in Ihren CNC-Fräsprozessen

Vibrationen sind eine der Hauptursachen für unerwünschte Oberflächenbeschaffenheit, Rattern und Beschädigungen von Schneidwerkzeugen. Während eines Fräsvorgangs können die Vibrationen aus mehreren Quellen stammen, darunter Klemmstabilität, Werkzeugsteifigkeit, Materialhärte und Ungenauigkeiten in der Maschinenspindel. Im Folgenden finden Sie einige unserer Tipps zur Minimierung dieses Bearbeitungshindernisses:

• Werkzeuge mit guter Rundlaufgenauigkeit verwenden
• Vermeiden Sie beim Schruppen einen zu langen Überhang in Ihren Schaftfräsern. Verwenden Sie stattdessen Verlängerungsstangen oder Verlängerungswerkzeughalter
• Sichern Sie Ihre Werkstückhalterungen, indem Sie sicherstellen, dass während des Schneidvorgangs der richtige Halt und das richtige Gleichgewicht aufrechterhalten werden.
• Vermeiden Sie aggressive Schnitte beim Umgang mit Hartmetallen.

Schlussfolgerung

Das CNC-Fräsen von gekrümmten Oberflächen wird normalerweise in verschiedene Operationen (Schruppen, Vorschlichten, Schlichten und Superschlichten) unterteilt, damit das gewünschte Profil schrittweise erreicht wird. Die für diese Art des Fräsens verwendeten Werkzeuge haben typischerweise abgerundete Profile oder sogenannte Kugelkopffräser. Zusammenfassend beinhaltet das CNC-Fräsen einer gekrümmten Oberfläche die notwendigen Vorbereitungen, die richtigen Vorschübe und Geschwindigkeiten, die Berücksichtigung der verwendeten Werkzeuge und die Minimierung von Vibrationen.