CNC-Zerspanen meistern: 30 praxiserprobte Lösungen für häufige Probleme

In der CNC-Zerspanung treten immer wieder Probleme auf. Diese 30 Punkte zu beherrschen, wird Ihre Bearbeitungsarbeit spürbar verbessern.

1. Einfluss auf Schneidetemperatur: Schnittgeschwindigkeit > Vorschub > Schnitttiefe.
2. Einfluss auf Schnittkraft: Schnitttiefe > Vorschub > Schnittgeschwindigkeit.
3. Einfluss auf Werkzeugstandzeit: Schnittgeschwindigkeit > Vorschub > Schnitttiefe.

2. Verdopplung der Schnitttiefe → Schnittkraft verdoppelt sich.
3. Verdopplung des Vorschubs → Schnittkraft steigt ~70 %.
4. Verdopplung der Schnittgeschwindigkeit → Schnittkraft sinkt allmählich.
5. Bei G99 (Vorschub pro Umdrehung): Erhöhte Schnittgeschwindigkeit ändert Schnittkraft kaum.

3. Schnittkraft beurteilbar an Späneform und ob Schneidetemperatur im Normalbereich liegt.
4. Wenn gemessener Ist-Wert X und Zeichnungsdurchmesser Y Differenz > 0,8 mm: Bei Konkavbogen > 0,8 mm kann Wendeplatte mit 52° Nebenwinkel (35° Hauptwinkel, 93° Einstellwinkel) am Ansatz anreiben.

5. Spänenfarbe = Temperaturindikator

• Weiß < 200 °C
• Gelb 220–240 °C
• Dunkelblau 290 °C
• Blau 320–350 °C
• Violett-schwarz > 500 °C
• Rot > 800 °C

6. FANUC Oi MTC Standard-G-Codes:

• G69: (nicht eindeutig)
• G21: Metrischer Eingabe
• G25: Spindeldrehzahl-Schwankungserkennung aus
• G80: Festzyklus abbrechen
• G54: Werkstückkoordinatensystem Standard
• G18: ZX-Ebene wählen
• G96 (G97): Konstante Schnittgeschwindigkeit
• G99: Vorschub pro Umdrehung
• G40: Radiuskorrektur aus (G41/G42)
• G22: Hubbegrenzung ein
• G67: Makro-Modalaufruf aus
• G64: (nicht eindeutig)
• G13.1: Polarkoordinaten-Interpolation aus

7. Außengewinde: i. d. R. 1,3 × P; Innengewinde: 1,08 × P.
8. Gewindedrehzahl: S = 1200 / Steigung × Sicherheitsfaktor (üblich 0,8).
9. Manuelle Radiuskorrektur Formel: Fase unten→oben: Z = R × (1 - tan(α/2)); X = R × (1 - tan(α/2)) × tan(α). Oben→unten: Vorzeichen umkehren.
10. Vorschub +0,05 → Drehzahl -50 bis -80 U/min. Grund: niedrigere Drehzahl → weniger Verschleiß, Schnittkraft steigt langsamer → kompensiert Vorschuberhöhung.
11. Schnittgeschwindigkeit und Schnittkraft entscheidend für Werkzeug. Übermäßige Schnittkraft = Hauptgrund für Ausbruch.

Zusammenhang: Höhere Schnittgeschwindigkeit → Vorschub konstant → Schnittkraft sinkt langsam. Aber: höhere Geschwindigkeit → schnellerer Verschleiß → Schnittkraft steigt, Temperatur steigt → bei zu hoher Kraft/innerer Spannung bricht Schneide (auch durch Spannungs-/Härteabfall durch Temperatur).

12. Besondere Aufmerksamkeit bei CNC-Bearbeitung:

• (1) Wirtschaftliche CNC-Drehmaschinen in China: oft 3-Phasen-Asynchronmotor + Frequenzumrichter für stufenlose Drehzahl. Ohne mechanische Untersetzung: Drehmoment bei niedriger Drehzahl oft unzureichend. Zu hohe Schnittlast → „Langsamwerden“ (Boring/Stottern). Manche Maschinen haben Getriebe dagegen.
• (2) Werkzeug soll idealerweise ein Teil oder eine Schicht komplett bearbeiten. Bei Großteile-Schlichten: Werkzeugwechsel mittendrin vermeiden – Einmalbearbeitung sicherstellen.
• (3) CNC-Gewindedrehen: Möglichst hohe Drehzahl für Qualität & Effizienz.
• (4) G96 (konstante Schnittgeschwindigkeit) möglichst nutzen.
• (5) High-Speed Machining (HSM): Vorschub > Wärmeleitgeschwindigkeit → Schneidewärme mit Spänen abführen → Werkstück bleibt kühl. Sehr hohe Vc, hoher Vorschub, kleine Schnitttiefe.
• (6) Radiuskorrektur (R-Kompensation) beachten.

13. Häufig benötigte Tabellen/Formeln:

• Werkstoff-Zerspanbarkeitstabelle
• Gewindeschneid-Pässe & Schnitttiefen
• Geometrische Berechnungsformeln
• Zoll-mm-Umrechnungstabelle

14. Nuten: Vibration & Werkzeugbruch. Grund: Erhöhte Schnittkraft + unzureichende Werkzeugsteifigkeit. Kürzerer Überstand, kleinerer Freiwinkel, größere Schneidenfläche → bessere Steifigkeit. Breiteres Nutwerkzeug trägt mehr Kraft, aber eigene Kraft steigt auch. Schmaleres Nutwerkzeug → weniger Kraft, aber auch weniger Tragfähigkeit.

15. Vibrationsursachen beim Nuten:

• (1) Überstand zu lang → Steifigkeitsverlust.
• (2) Vorschub zu niedrig → spezifische Schnittkraft steigt → große Vibration. Formel: P = F / (ap × f). P = spez. Schnittkraft, F = Schnittkraft. Zu hohe Drehzahl → Vibration.
• (3) Maschine nicht steif genug: Werkzeug hält Kraft, Maschine nicht. Neue Maschinen selten betroffen. Alte Maschinen oder „Maschinenkiller“ (unsachgemäße Bedienung).

16. Maßänderung nach Stunden: Anfangs OK, nach Stunden Maßabweichung/Instabilität. Grund: Neue Werkzeuge → geringe Schnittkraft. Nach Verschleiß steigt Kraft → Werkstück verschiebt sich auf Spannfutter → Maß instabil.
17. G71: P und Q dürfen nicht die höchste Programmzeilennummer überschreiten → Alarm „G71–G73 Formatfehler“ (mind. bei FANUC).
18. Zwei Unterprogramm-Formate bei FANUC:

• (1) Paaa bbbb: erste 3 Stellen = Wiederholungen, letzte 4 = Programmnummer.
• (2) Paaaa Lbbb: erste 4 = Programmnummer, L + letzte 3 = Wiederholungen.

19. Bogenanfang fest, Ende um a mm in Z versetzt → Bogenscheiteldurchmesser versetzt sich um a/2.
20. Tieflochbohren: Bohrer keine Spannut schleifen → erleichtert Spanabfuhr.
21. Werkzeughalter für Bohren: Bohrer drehen → Bohrungsdurchmesser ändern.
22. Edelstahl-Zentrierbohrung/Bochnung: Bohrer/Zentrierbohrer muss klein sein, sonst kein Schnitt. Cobaltbohrer: keine Spannut schleifen → Verhindert Anlaufen beim Bohren.
23. Nach Fertigungsablauf 3 Abstech-Strategien: 1 Stück = 1 Rohling, 2 Stück = 1 Rohling, Ganzer Stab = 1 Rohling.
24. Ellipse beim Gewindeschneiden: Material locker → Zahnmeißel, mehrmals nachschneiden.
25. Systeme mit Makroprogrammierung: Makros ersetzen Unterprogrammschleifen → Programmnummern sparen, Probleme vermeiden.
26. Bohrer zum Ausbohren, aber Bohrung springt stark → Flachbodenbohrer für Ausbohren nutzen, aber Spiralbohrer kurz für Steifigkeit.
27. Bohrer direkt auf Bohrmaschine: Bohrung kann abweichen. Aber wenn Bohrung nicht auf Bohrmaschine läuft, z. B. 10 mm Bohrer zum Aufbohren → Aufbohrdurchmesser ca. 3/100 mm (3 Drähte) Toleranz.
28. Kleine Bohrung (Durchgangsbohrung) beim Drehen: Späne als kontinuierliche Locken aus Hinterende austragen lassen.

Spänelocken-Erzeugung:

• (1) Werkzeugposition leicht anheben.
• (2) Geeigneter Freiwinkel, Schnitttiefe, Vorschub. Werkzeug nicht zu tief – sonst Spanbruch. Großer Nebenwinkel → Bruchspäne klemmen nicht im Werkzeug. Zu kleiner Nebenwinkel → gebrochene Späne klemmen im Schaft → Gefahr.

29. Größerer Querschnitt des Bohrstabs → weniger Vibration. Starkes Gummiband am Bohrstab dämpft Vibrationen.
30. Kupferbohrung: Spitzenradius R größer wählen (R0,4–R0,8), besonders bei Konus – Eisen unproblematisch, Kupfer klemmt stark.