Verständnis der Spanbildung bei der CNC-Bearbeitung

Spanbildung tritt typischerweise dort auf, wo eine Werkzeugmaschine die Kante des zu schneidenden Materials berührt. Dies ist Teil des computernumerisch gesteuerten (CNC) Bearbeitungsprozesses, der in der Fertigung üblicherweise mit Fräs-, Schleif-, Hon- und Drehsystemen erfolgt. Bei diesen Techniken erfolgt die Spanbildung meist auf ähnliche Weise. Die Bewegung eines Werkzeugs erzeugt typischerweise eine Scherebene und je nach Materialart können unterschiedliche Arten der erzeugten Späne auftreten. Sie können diskontinuierlich oder kontinuierlich sein, während ein diskontinuierlicher Chip mit aufgebauter Kante eine andere Variante ist; Jeder Typ wird sorgfältig untersucht, da er häufig die Maschinenfunktion und die Qualität des Endprodukts beeinflusst.

Die Art des bearbeiteten Materials kann einen Einfluss auf die Spanbildung haben. Stärkere Materialien brechen im Allgemeinen nicht so leicht wie schwächere, sodass sich die Späne in einem kontinuierlichen Band ablösen können. Bei spröden Stoffen bilden sich typischerweise kleinere Späne, die dazu führen, dass an einer bestimmten Stelle weitere abbrechen.

Bei spröden Materialien kommt es am häufigsten zu einer diskontinuierlichen Spanbildung, die auch dann auftreten kann, wenn Materialien in kleinen Winkeln oder bei niedrigen Geschwindigkeiten geschnitten werden. Die Oberflächengüte des geschnittenen Materials ist in der Regel von schlechter Qualität, während ein kontinuierlicher Span beim maschinellen Schneiden häufig als am effizientesten angesehen wird. Ein gezahnter Span ist ein weiterer Typ, der häufig aus Metallen mit gemischten Scherzonen entsteht. Von einem kontinuierlichen Span mit eingebauter Kantenbildung spricht man, wenn Metallspäne am Schneidwerkzeug haften bleiben und bei ausreichender Hitze sogar mit diesem verschweißen können. Dieses Phänomen tritt am häufigsten bei weichen Metallen auf und kann dazu führen, dass sich die Kanten lösen und möglicherweise das Werkzeug und das Werkstück beschädigen.

Wenn sich Kanten bilden, können Hersteller Schmiermittel hinzufügen, schärfere Werkzeuge installieren oder ein Ultraschallvibrationssystem verwenden, um das Auftreten von Problemen zu verhindern. Manchmal wird ein Spanbrecher verwendet, der die Form einer Nut hinter der Schneidkante haben kann, um zu verhindern, dass Späne am Werkzeug haften bleiben oder sich darin verfangen. Auch andere Formen oder Vorrichtungen können das Problem der Spanbildung in Werkzeugmaschinen lösen.

Die Spanbildung wird von Herstellern häufig untersucht, insbesondere bei Bearbeitungsvorgängen, die eine höhere Präzision erfordern. Eine solche Analyse kann schwierig sein, da die CNC-Bearbeitung typischerweise mit einer hohen Dehnungsrate einhergeht, während Teile- oder Werkzeugmaterial, Temperatur und verwendete Flüssigkeiten einen Einfluss auf die Analyse und das Phänomen haben können. Der Werkzeugschneider kann im Vergleich zu Formprozessen, bei denen die Materialbildung in einem geschlossenen Bereich erfolgt, auch die Analyse der Spanbildung erschweren.

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