CNC-Bearbeitung: Häufige Probleme & effektive Lösungen für Drehzahl, Vorschub & Schnitttiefe

Ausgehend von der tatsächlichen Produktion fasst dieser Artikel häufige Probleme und Verbesserungsmethoden im CNC-Bearbeitungsprozess zusammen sowie die Auswahl der drei entscheidenden Faktoren Drehzahl, Vorschub und Schnitttiefe in verschiedenen Anwendungsbereichen – zur Orientierung.

Werkstück wird überbearbeitet (Overcut)

Ursachen:

1. Werkzeugschlagen: Werkzeugfestigkeit zu lang oder zu klein, verursacht Werkzeugschlagen
2. Unsachgemäße Bedienung durch den Bediener
3. Ungleichmäßige Schnittzugabe (z. B. 0,5 an der Freifläche, 0,15 am Boden)
4. Ungeeignete Schnittparameter (z. B. Toleranz zu groß, SF-Einstellung zu schnell)

Verbesserung:

1. Prinzip Werkzeugeinsatz: groß lieber als klein, kurz lieber als lang
2. Eckenbereinigungsprogramm hinzufügen, Zugabe so gleichmäßig wie möglich halten (Seiten- und Bodenzugabe gleich)
3. Schnittparameter vernünftig anpassen, Ecken mit großer Zugabe runden
4. SF-Funktion der Maschine nutzen, Bediener justiert Drehzahl fein für optimalen Schneideffekt

Anreißproblem (Scoring)

Ursachen:

1. Ungenaue manuelle Bedienung durch den Bediener
2. Grate am Formwerkzeug
3. Zentrierstift magnetisch
4. Vier Seiten des Formwerkzeugs nicht senkrecht

Verbesserung:

1. Manuelle Bedienung sorgfältig wiederholt prüfen, Messpunkte möglichst auf gleicher Höhe
2. Formwerkzeugperipherie mit Ölstein oder Feile entgraten, mit Lappen reinigen, finally per Hand bestätigen
3. Zentrierstift vor Zentrieren entmagnetisieren (Keramik-Zentrierstift oder andere nutzen)
4. Kalibrieren, ob vier Seiten des Formwerkzeugs senkrecht sind (großer Senkrechtfehler → Plan mit Werkzeugmacher besprechen)

Werkzeugeinstellproblem

Ursachen:

1. Ungenaue manuelle Bedienung
2. Falsches Werkzeugspannen
3. Falsche Schneide am Fräser (Fräser hat inhärenten Fehler)
4. Fehler zwischen R-Fräser, Planfräser und Fräser

Verbesserung:

1. Manuelle Bedienung sorgfältig wiederholt prüfen, Werkzeugeinstellung möglichst am selben Punkt
2. Beim Spannen Werkzeug mit Druckluft ausblasen oder mit Lappen abwischen
3. Eine Schneide kann verwendet werden, wenn die obere Schneide des Fräsers am Schaft und der glatten Bodenfläche gemessen werden muss
4. Separates Werkzeugeinstellprogramm vermeidet Fehler zwischen R-Fräser, Planfräser und Fräser

Kollision – Programmierung

Ursachen:

1. Sicherheitshöhe unzureichend oder nicht gesetzt (Werkzeug oder Spannfutter kollidiert bei G00-Schnellhub mit Werkstück)
2. Werkzeug im Programmblatt und im eigentlichen Programm falsch notiert
3. Werkzeuglänge (Schneidenlänge) und tatsächliche Bearbeitungstiefe im Programmblatt falsch notiert
4. Z-Achsen-Zustellung und tatsächliche Z-Achsen-Zustellung im Programmblatt falsch notiert
5. Falsche Koordinateneinstellung bei der Programmierung

Verbesserung:

1. Werkzeughöhe genau messen, Sicherheitshöhe über Werkstück sicherstellen
2. Werkzeug im Programmblatt muss mit tatsächlichem Programmwerkzeug übereinstimmen (automatisches Programmblatt oder Bildanzeige nutzen)
3. Tatsächliche Bearbeitungstiefe am Werkstück messen, Werkzeuglänge und Schneidenlänge im Programmblatt klar notieren (Schafthöhe generell 2–3 mm über Werkstück, Schneidenlänge 0,5–1,0 mm)
4. Tatsächliche Z-Achsen-Zahl am Werkstück nehmen, klar im Programmblatt notieren (meist manuell, wiederholtes Prüfen nötig)

Kollision – Bediener

Ursachen:

1. Z-Achsen-Werkzeugeinstelltiefe fehlerhaft
2. Anzahl der Schläge und Operationen bei der Teilung falsch (z. B. kein Einfahrradius bei einseitiger Messung)
3. Falsches Werkzeug verwendet (z. B. D4-Werkzeug mit D10 bearbeitet)
4. Programmfehler (z. B. A7.NC läuft als A9.NC)
5. Handrad in falsche Richtung gedreht bei manueller Bedienung
6. Falsche Richtung bei manuellem Schnellvorschub gedrückt (z. B. -X statt +X)

Verbesserung:

1. Bei Z-Achsen-Werkzeugeinstellung auf Werkzeugposition achten (Boden, Oberfläche, Analysefläche etc.)
2. Nach Zählen und Operationen wiederholt prüfen
3. Beim Spannen Werkzeug wiederholt mit Programmblatt und Programm abgleichen vor dem Laden
4. Programm der Reihe nach ablaufen lassen
5. Bei manueller Bedienung: Bediener soll Maschinenbedienkompetenz stärken
6. Bei manuellem Schnellhub: Z-Achse erst anheben über Werkstück, dann bewegen

Freiformflächen-Genauigkeit

Ursachen:

1. Unvernünftige Schnittparameter, raue Werkstückoberfläche
2. Schneide des Werkzeugs nicht scharf
3. Werkzeugspannung zu lang, Schneide zu lang zum Freischneiden
4. Spanabfuhr, Luftblasen, Ölspülung nicht gut
5. Programmierte Werkzeugbewegungsart (Gleichlauffräsen so weit wie möglich nutzen)
6. Werkstück hat Grate

Verbesserung:

1. Schnittparameter, Toleranzen, Zugaben, Drehzahl-Vorschub-Einstellungen vernünftig wählen
2. Werkzeug erfordert unregelmäßige Prüfung und Austausch durch Bediener
3. Beim Spannen: so kurz wie möglich spannen, Schneide nicht zu lang
4. Bei Planfräsern, R-Fräsern, Rundschneidfräsern: Drehzahl-Vorschub vernünftig einstellen
5. Werkstückgrate: direkt abhängig von Maschine, Werkzeug, Schnittmethode. Maschinenleistung verstehen, Grate nachbessern

Ausbrüche (Crumble)

Ursachen & Verbesserungen:

1. Vorschub zu schnell → geeigneten Vorschub verringern
2. Vorschub zu schnell zu Schnittbeginn → Vorschub am Schnittanfang verringern
3. Loses Spannen (Werkzeug) → Spannen
4. Loses Spannen (Werkstück) → Spannen
5. Unzureichende Steifigkeit (Werkzeug) → kürzestes zulässiges Werkzeug nutzen, Schaft tiefer spannen, Gleichlauffräsen versuchen
6. Schneide zu scharf → empfindlichen Schneidenwinkel ändern, einmal Kante brechen
7. Unzureichende Steifigkeit von Maschine und Werkzeughalter → steife Maschine und Halter nutzen

Verschleiß (Wear)

Ursachen & Verbesserungen:

1. Maschinendrehzahl zu hoch → Drehzahl reduzieren, ausreichend Kühlschmierstoff zuführen
2. Gehärtetes Material → hochwertige Schneidwerkzeuge und Werkzeugmaterialien, Oberflächenbehandlung verstärken
3. Spananhaftung → Vorschub ändern, Spänchengröße oder Kühlöl/Druckluft zur Späneentfernung nutzen
4. Ungeeigneter Vorschub (zu niedrig) → Vorschub erhöhen, Gleichlauffräsen versuchen
5. Unpassender Schneidewinkel → passenden Schneidewinkel wählen
6. Erster Freiwinkel des Werkzeugs zu klein → größeren Freiwinkel wählen

Bruch (Damage)

Ursachen & Verbesserungen:

1. Vorschub zu schnell → Vorschub verringern
2. Zu großer Schnitt → kleinere Schneidmenge pro Schneide nutzen
3. Schneidenlänge und Gesamtlänge zu groß → Schaft tiefer spannen, kurzes Werkzeug nutzen, Gleichlauffräsen versuchen
4. Zu starker Verschleiß → rechtzeitig nachschleifen

Ratermarken (Chatter Marks)

Ursachen & Verbesserungen:

1. Vorschub und Schnittgeschwindigkeit zu hoch → Vorschub und Schnittgeschwindigkeit korrigieren
2. Unzureichende Steifigkeit (Maschine und Halter) → bessere Maschinen und Halter nutzen oder Schnittbedingungen ändern
3. Freiwinkel zu groß → kleineren Freiwinkel wählen, Schneide bearbeiten (einmal mit Ölstein Kante brechen)
4. Loses Spannen → Werkstück spannen

Drehzahl und Vorschub berücksichtigen

Das Wechselspiel der drei Faktoren Drehzahl, Vorschub und Schnitttiefe ist der wichtigste Faktor für den Schneideffekt. Unpassender Vorschub und Drehzahl führen oft zu reduzierter Produktion, schlechter Werkstückqualität und großem Werkzeugschaden.

Niedrigen Drehzahlbereich nutzen für:

• Hohe Härte Materialien
• Unberechenbare Materialien
• Schwer zerspanbare Materialien
• Schwere Schnitte
• Minimaler Werkzeugverschleiß
• Längste Werkzeugstandzeit

Hohen Drehzahlbereich nutzen für:

• Weiche Materialien
• Bessere Oberflächenqualität
• Kleinere Werkzeugaußendurchmesser
• Leichte Schnitte
• Spröde Teile
• Manuelle Bedienung
• Maximale Bearbeitungseffizienz
• Nichtmetallische Materialien

Hohen Vorschub nutzen für:

• Schwere und Schruppschnitte
• Stahlkonstruktionen
• Leicht zerspanbare Materialien
• Schruppwerkzeug
• Planfräsen
• Niedrige Zugfestigkeit Materialien
• Grobe Fräser

Niedrigen Vorschub nutzen für:

• Leichte Bearbeitung, Feinschnitte
• Spröde Strukturen
• Schwer zerspanbare Materialien
• Kleine Werkzeuge
• Tiefe senkrechte Nuten
• Hohe Zugfestigkeit Materialien
• Finishwerkzeug