So wählen Sie Schneidwerkzeuge für CNC-Werkzeugmaschinen aus

Mit der weit verbreiteten Anwendung elektronischer Technologie in der industriellen Verarbeitung hat sich die Leistung von Verarbeitungsgeräten sprunghaft entwickelt. In der Metallverarbeitungsindustrie ist die Entstehung von CNC-Werkzeugmaschinen hat nicht nur die Bearbeitbarkeit komplexer Produkte verbessert, sondern auch die Qualität und Verarbeitungseffizienz der Produkte erheblich verbessert. Unabhängig davon, wie fortschrittlich die Leistung der Geräte ist, wird der endgültige Schneidvorgang jedoch durch Schneidwerkzeuge abgeschlossen. Wie das Sprichwort sagt: „Wenn Sie Ihre Arbeit gut machen möchten, müssen Sie zuerst Ihre Werkzeuge schärfen.“ Die Auswahl der Werkzeuge spielt eine große Rolle für die Leistung und Effizienz von CNC-Geräten. Unabhängig davon, wie fortschrittlich die verwendeten Geräte sind, kann die Leistung der Geräte nicht nachgewiesen werden, wenn keine entsprechende Unterstützung für Schneidwerkzeuge vorhanden ist.

Typen und Eigenschaften häufig verwendeter Schneidwerkzeuge für die CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitungsschneidwerkzeuge müssen sich an die Eigenschaften von CNC-Werkzeugmaschinen wie hohe Geschwindigkeit, hohe Effizienz und einen hohen Automatisierungsgrad anpassen. Im Allgemeinen sollten sie Allzweckwerkzeuge, Allzweck-Verbindungswerkzeughalter und eine kleine Anzahl spezieller Werkzeughalter umfassen. Der Werkzeughalter sollte mit dem Werkzeug verbunden und an der Werkzeugspindel der Maschine installiert werden. Es wurde jetzt standardisiert und serialisiert.

Klassifizierung von CNC-Schneidwerkzeugen

• Je nach verwendeter Ausrüstung kann es in CNC-Drehwerkzeuge, CNC-Fräsmaschinenwerkzeuge und Werkzeuge für Bearbeitungszentren unterteilt werden.
• Nach den zur Herstellung der Werkzeuge verwendeten Materialien können sie in Schnellarbeitsstahlwerkzeuge, Hartmetallwerkzeuge und Werkzeuge aus Hartmetall unterteilt werden.

Diamantwerkzeuge, Werkzeuge aus kubischem Bornitrid, Keramikwerkzeuge usw.

• Nach dem Schneidverfahren kann man unterscheiden in:

Drehwerkzeuge, einschließlich Außenkreis-, Innenloch-, Gewinde-, Einstechwerkzeuge usw.:

Bohrwerkzeuge, einschließlich Bohrer, Reibahlen, Gewindebohrer usw.:

Bohrwerkzeuge;

Fräswerkzeuge usw.

Um den Anforderungen von CNC-Werkzeugmaschinen hinsichtlich langlebiger, stabiler, leicht einstellbarer und austauschbarer Werkzeuge gerecht zu werden, werden in den letzten Jahren häufig maschinengespannte Wendeschneidwerkzeuge verwendet. Ihre Anzahl erreicht 301–401 TP3T aller CNC-Werkzeuge, und die Metallabtragsmenge beträgt insgesamt 801–901 TP3T.

Eigenschaften von CNC-Werkzeugen

Im Vergleich zu Werkzeugen, die auf gewöhnlichen Werkzeugmaschinen verwendet werden, gelten für CNC-Werkzeuge viele unterschiedliche Anforderungen, darunter vor allem die folgenden Eigenschaften:

• Gute Steifigkeit (insbesondere Schruppwerkzeuge), hohe Präzision, geringe Vibrationsbeständigkeit und thermische Verformung.
• Gute Austauschbarkeit, einfacher und schneller Werkzeugwechsel.
• Lange Lebensdauer, stabile und zuverlässige Schneidleistung.
• Die Größe des Werkzeugs lässt sich leicht anpassen, um die Anpassungszeit für den Werkzeugwechsel zu verkürzen.
• Das Werkzeug sollte in der Lage sein, Späne zuverlässig zu brechen oder zu rollen, um die Spanabfuhr zu erleichtern.
• Serialisierung und Standardisierung zur Vereinfachung der Programmierung und Werkzeugverwaltung.

Auswahl an CNC-Bearbeitungswerkzeugen

Grundprinzipien der Werkzeugauswahl

Bei der Auswahl von Schneidwerkzeugen müssen viele Aspekte berücksichtigt werden und es gibt viele entsprechende Prinzipien, wie beispielsweise das Effizienzprinzip, das Prinzip der Bearbeitungsgenauigkeit, das Stabilitätsprinzip, das Wirtschaftlichkeitsprinzip usw.

Das Effizienzprinzip ist eigentlich untrennbar mit anderen Prinzipien verbunden, insbesondere mit dem Prinzip der Wirtschaftlichkeit. Der Hauptzweck der Forderung nach Effizienz besteht darin, die Wirtschaftlichkeit der gesamten Verarbeitung sicherzustellen. Effizienz ist jedoch besonders wichtig, daher wird sie getrennt und separat diskutiert.

Das Effizienzprinzip ist in erster Linie Effizienz unter der Prämisse, sicherzustellen, dass die Anforderungen an die Verarbeitungsgenauigkeit des Produkts erfüllt werden und die Stabilität innerhalb eines bestimmten Zeitraums gewährleistet ist. Ohne diese Grundvoraussetzung ist Effizienz nicht möglich. So wie wir hoffen, dass unsere Transportmittel (z. B. Autos) uns schnellere Geschwindigkeit bringen können, steht die Sicherheit oft an erster Stelle.

Zweitens werden wir nicht unter allen Umständen auf Effizienz Wert legen. Es gibt einige Einschränkungen beim Streben nach Effizienz. Die Verbesserung der Verarbeitungseffizienz eines Teils muss an die Effizienz anderer Teile angepasst werden, und die Verbesserung der Effizienz eines Prozesses muss an die Effizienz anderer Prozesse angepasst werden. Wenn diese Einschränkungen ignoriert werden und die Effizienz blind verfolgt wird, ist das undankbar. Beispiel: Bei der Fließbandproduktion müssen wir den „Engpass“-Prozess in der gesamten Produktionslinie lösen. Solange die Produktionskapazität dieses Prozesses verbessert wird und der Takt mit anderen Geräten übereinstimmt, kann die Produktionskapazität der gesamten Produktionslinie verbessert werden, die Produktionskapazität des gesamten Produkts kann verbessert werden und der Herstellungszyklus kann verkürzt werden.

Die Anforderungen an Einzelmaschinen oder flexible Fertigungssysteme sind jedoch unterschiedlich. Die meisten von ihnen übernehmen die Produktionsaufgaben der Herstellung von vielen verschiedenen Stückzahlen und kleinen Chargen. Gleichzeitig unterliegen sie weniger Einschränkungen, das heißt, sie sind weniger mit anderen Prozessen verbunden. Oftmals kann ein einzelnes oder sehr wenige Geräte die Verarbeitung der gesamten Komponente abschließen. Aufgrund der Flexibilität bedeutet die Verkürzung des Herstellungszyklus einer bestimmten Komponente oder eines bestimmten Prozesses oft, dass die Ausrüstung für die Herstellung anderer Teile oder anderer Prozesse eingesetzt werden kann, wodurch mehr Vorteile entstehen.

Neben dem Grundsatz der Bearbeitungseffizienz muss auch der Einfluss der Schneidwerkzeuge auf die Bearbeitungsgenauigkeit berücksichtigt werden, insbesondere bei Anwendungen wie der Endbearbeitung, bei denen relativ hohe Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität gestellt werden.

Unter groben Verarbeitungsbedingungen wenden wir im Allgemeinen zuerst das Prinzip der Effizienz an. In dieser Phase ist das schnelle Entfernen der Verarbeitungszugabe auf dem Werkstückrohling und das schnelle Annähern an den Zustand „Nettogröße“ der fertigen Größe des Werkstücks der erste Faktor, den wir bei der Werkzeugauswahl und den Verarbeitungsparametern berücksichtigen. Unter den Bedingungen der Endbearbeitung wird die Situation jedoch ganz anders sein. Beim Fertigstellen sollten wir zuerst das Prinzip der Genauigkeit anwenden, d. h. zuerst die Maßgenauigkeit, Oberflächenrauheit und Oberflächenqualität der Verarbeitung sicherstellen.

Spezifische Auswahl des Schneidwerkzeugs

Die Auswahl eines bestimmten Werkzeugs sollte auf der Verarbeitungskapazität der Werkzeugmaschine, der Leistung des Werkstückmaterials, dem Verarbeitungsverfahren, der Schnittmenge und anderen damit verbundenen Faktoren basieren, um das richtige Werkzeug und den richtigen Werkzeughalter auszuwählen. Das allgemeine Prinzip der Werkzeugauswahl lautet: einfache Installation und Einstellung, gute Steifigkeit, hohe Haltbarkeit und Präzision. Unter der Voraussetzung, die Verarbeitungsanforderungen zu erfüllen, versuchen Sie, einen kürzeren Werkzeughalter zu wählen, um die Steifigkeit der Werkzeugverarbeitung zu verbessern. Im Folgenden werden einige Grundprinzipien für die Auswahl eines bestimmten Werkzeugs entsprechend der Klassifizierung des Schneidprozesses erläutert.

Drehen Toools

Die Drehwerkzeuge werden in der spezifischen Auswahl in Drehwerkzeugstangen und Hartmetalleinsätze unterteilt. Drehwerkzeuge sind die am stärksten standardisierten aller CNC-Werkzeuge. Unter ihnen sind Hartmetalleinsätze für gewöhnliche Außenkreise, Innenlöcher, Endflächen und Profilbearbeitungswerkzeuge fast vollständig universell. Daher sollten Werkzeugstangen von einigen großen Unternehmen mit guter Qualität, vollständigen Spezifikationen und Varianten sowie schneller Lieferung ausgewählt werden.

Gleichzeitig ist das Werkzeugzubehör großer Unternehmen garantiert. Sie müssen wissen, dass während des gesamten Nutzungszyklus der Werkzeugleiste viel Zubehör benötigt wird. Die Produkte einiger kleiner Unternehmen ändern sich häufig. Wenn Sie kein Drehwerkzeugzubehör kaufen können, können Sie es nur verschrotten. Einsätze basieren auf den Eigenschaften der verarbeiteten Produkte. Wählen Sie nach tatsächlichen Schnittvergleichen Produkte mit höherem Preis-Leistungs-Verhältnis. Wenn neue Materialklingen erscheinen, können diese verwendet werden, ohne die Werkzeugleiste zu ändern.

Die Vielseitigkeit von Nutwerkzeugen ist sehr gering und die Produkte der einzelnen Unternehmen sind fast nicht universell. Daher müssen Sie vor der Auswahl einen Schneidversuch durchführen und dann nach dem Vergleich eine Wahl treffen.

Bohren Toools

Die Spindeldrehzahl und Verarbeitungsgenauigkeit von CNC-Geräten sind sehr hoch. Versuchen Sie daher beim Bohren, Hartmetallwerkzeuge zu verwenden, um die Schneidleistung beim Bohren zu verbessern. Wenn U-Bohrer verwendet werden können, verwenden Sie im Allgemeinen keine integrierten Legierungsbohrer. Dies kann nicht nur die Verarbeitungseffizienz verbessern, sondern auch den Schleifvorgang des Bohrers einsparen und den Werkzeugwechsel vereinfachen. Verwenden Sie Hartmetalleinsätze, wenn die Werkzeugmaschine eingeschränkt ist.

Versuchen Sie, bei der Gewindebearbeitung beschichtete Gewindebohrer zu verwenden, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit um 20% bis 30% erhöht werden kann. Die Qualität inländischer Gewindebohrer ist im Allgemeinen schlecht, daher können importierte Gewindebohrer entsprechend ausgewählt oder in China unter Verwendung von Hochleistungsmaterialien nicht standardmäßige Anpassungen vorgenommen werden.

Langweilig Toools

Man unterscheidet zwischen Aufbohrwerkzeugen für die Grobbearbeitung und Feinaufbohrwerkzeugen.

Wenn beim Grobbohren die Produktcharge groß und die Lochstruktur komplex ist, z. B. Stufenlöcher, können Sie sich für die Verwendung von nicht standardmäßigen Bohrwerkzeugen entscheiden. Lassen Sie den Hersteller ein Werkzeug mit mehreren Schneidkanten entsprechend der Struktur des bearbeiteten Lochs entwerfen, sodass die Grobbearbeitung komplexer Löcher während der Bearbeitung in einem Durchgang abgeschlossen werden kann.

Feinbohrwerkzeuge sind die komplexesten und präzisesten Werkzeuge unter allen CNC-Werkzeugen und natürlich auch die wertvollsten. Bei der Auswahl müssen drei Punkte beachtet werden: Erstens muss die Größeneinstellung des Bohrwerkzeugs genau sein, und die Größe nach der Werkzeugeinstellung muss sich genau im bearbeiteten Loch widerspiegeln, da es sonst unmöglich ist, Präzisionslöcher zu bearbeiten. Zweitens muss die Genauigkeit des Bohrwerkzeugs über lange Zeit erhalten bleiben. Drittens müssen die Spezifikationen des Bohrwerkzeugs vollständig sein. Beispielsweise muss ein Bohrwerkzeug für kleine Löcher mit Bohrstangen verschiedener Größen und verschiedener Bohrtiefen ausgestattet sein.

Mahlen Cäußerst

Hartmetall Schaftfräser sind die teuersten Werkzeuge bei der Verarbeitung. Gleichzeitig sind sie auch die Werkzeuge mit der höchsten Metallabtragsrate. Versuchen Sie, Werkzeuge mit kleinem Durchmesser und dichten Zähnen zu wählen, um eine maximale Produktionseffizienz zu erzielen. Gleichzeitig müssen die verwendeten Legierungseinsätze mehrere Schneidkanten haben, um die Verarbeitungskosten zu minimieren. Vor dem Einsatz in großen Mengen müssen mehrere Verarbeitungsvergleiche und Feldverarbeitungsexperimente durchgeführt werden, und basierend auf den Verarbeitungsergebnissen muss der kostengünstigste Fräser ausgewählt werden.

Werkzeug HÄltere

In Bearbeitungszentren sind verschiedene Werkzeuge in Werkzeugmagazinen installiert, und Werkzeugauswahl und Werkzeugwechsel können jederzeit gemäß den Programmvorschriften durchgeführt werden. Daher müssen Standardwerkzeughalter verwendet werden, damit Standardwerkzeuge, die beim Bohren, Aufbohren, Aufweiten, Fräsen und anderen Prozessen verwendet werden, schnell und genau an der Werkzeugmaschinenspindel oder im Werkzeugmagazin installiert werden können. Programmierer sollten die strukturellen Abmessungen, Einstellmethoden und den Einstellbereich der an Werkzeugmaschinen verwendeten Werkzeughalter kennen, um die radialen und axialen Abmessungen des Werkzeugs während der Programmierung bestimmen zu können.

Derzeit verwenden die meisten Werkzeughalter der von uns verwendeten importierten oder inländischen Bearbeitungszentren den japanischen MAS403BT-Standard, aber einige importierte Geräte verwenden auch den ANSIB5.50CAT-Standard. Die Kegelschaftgrößen sind 30, 35, 40, 45, 50 und 60. Die am häufigsten verwendeten inländischen sind BT40- und BT50-Schäfte. Die Produktionsmuster verschiedener Hersteller umfassen fast alle Werkzeughalterformen, aber die meisten Hersteller haben nur BT40- und BT50-Schäfte auf Lager. Daher ist es sehr wichtig, bei der Bestellung von Werkzeugmaschinen die Form des Werkzeughalters zu bestimmen. Versuchen Sie, universelle Werkzeughalter zu verwenden, und innerhalb eines Unternehmens sollten alle Werkzeugmaschinen einen Standardwerkzeughalter verwenden. Auf diese Weise ist es relativ einfach, den Werkzeughalter der Werkzeugmaschine auszurüsten, Werkzeuge zwischen Werkzeugmaschinen auszuleihen und Ersatzwerkzeuge zu verwenden.

Bei der Verarbeitung kostengünstiger CNC-Werkzeugmaschinen erfolgt das Schärfen, Messen und Ersetzen von Werkzeugen meist manuell, was viel Zeit in Anspruch nimmt. Daher muss die Reihenfolge der Werkzeuganordnung sinnvoll festgelegt werden. Im Allgemeinen sollten die folgenden Grundsätze befolgt werden:

• Minimieren Sie die Anzahl der Werkzeuge.
• Nach dem Einspannen eines Werkzeugs sollte dieses alle möglichen Bearbeitungsschritte absolvieren.
• Werkzeuge für die Grob- und Feinbearbeitung sollten getrennt verwendet werden, auch wenn es sich um Werkzeuge gleicher Größe handelt.
• Erst fräsen und dann bohren.

Die Haltbarkeit und Genauigkeit des Werkzeugs hängen eng mit seinem Preis zusammen. Es muss beachtet werden, dass in den meisten Fällen die Auswahl guter Werkzeuge zwar die Kosten der Werkzeuge erhöht, die dadurch erzielte Verbesserung der Verarbeitungsqualität und -effizienz jedoch die Gesamtverarbeitungskosten erheblich senken kann. Die Entwicklung der Werkzeuge ändert sich mit jedem Tag. Jedes Jahr erscheinen viele neue Werkzeuge und neue Verarbeitungsmethoden. Wir müssen sie mutig ausprobieren. Die Verbesserung der Technologie wird die Verarbeitungseffizienz erheblich verbessern.

Verbesserung der Bearbeitungseffizienz

Beim Bearbeitungsprozess ist die sinnvolle Auswahl der Schnittmenge ein wichtiger Faktor zur Verbesserung der Bearbeitungseffizienz. Das Prinzip der sinnvollen Auswahl der Schnittmenge lautet: Bei der Grobbearbeitung liegt der Schwerpunkt im Allgemeinen auf der Verbesserung der Produktivität, aber auch Wirtschaftlichkeit und Bearbeitungskosten sollten berücksichtigt werden. Beim Vorschlichten und Schlichten sollten Schnittleistung, Wirtschaftlichkeit und Bearbeitungskosten unter der Prämisse der Gewährleistung der Bearbeitungsqualität berücksichtigt werden. Der Wert des Bereichs sollte gemäß dem Handbuch der Werkzeugmaschine und dem Handbuch zur Schnittmenge bestimmt und mit Erfahrung kombiniert werden. Die folgenden Faktoren sollten insbesondere berücksichtigt werden.

Schnitttiefe ap. Wenn die Steifigkeit der Werkzeugmaschine, des Werkstücks und des Werkzeugs es zulässt, entspricht ap der Bearbeitungszugabe, was eine wirksame Maßnahme zur Verbesserung der Produktivität ist. Um die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenrauheit von Teilen sicherzustellen, sollte im Allgemeinen eine gewisse Zugabe für die Endbearbeitung verbleiben. Die Endbearbeitungszugabe von CNC-Werkzeugmaschinen kann etwas kleiner sein als die von gewöhnlichen Werkzeugmaschinen.

Schnittbreite L. Im Allgemeinen ist L proportional zum Werkzeugdurchmesser d und umgekehrt proportional zur Schnitttiefe. Beim Bearbeitungsprozess kostengünstiger CNC-Werkzeugmaschinen beträgt der allgemeine Bereich von L L = (0,6 bis 0,9) d.

Schnittgeschwindigkeit V. Eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit ist ebenfalls eine wirksame Maßnahme zur Verbesserung der Produktivität, allerdings ist die Beziehung zwischen Schnittgeschwindigkeit und Werkzeughaltbarkeit relativ eng. Mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit sinkt die Werkzeughaltbarkeit stark, sodass die Wahl der Schnittgeschwindigkeit hauptsächlich von der Werkzeughaltbarkeit abhängt. Darüber hinaus hängt die Schnittgeschwindigkeit auch eng mit dem zu verarbeitenden Material zusammen. Beispielsweise bei Verwendung eines Schaftfräser Beim Fräsen der Legierung 30Cr Ni2MO VA beträgt die Schnittgeschwindigkeit etwa 8 m/min. Beim Fräsen einer Aluminiumlegierung mit demselben Schaftfräser kann die Schnittgeschwindigkeit auf über 200 m/min eingestellt werden.

Die Schnittgeschwindigkeiten der Werkzeuge verschiedener Werkzeughersteller variieren stark. Es sollten möglichst Werkzeuge mit hohen Schnittgeschwindigkeiten ausgewählt werden, um die Leistung der CNC-Ausrüstung voll auszuschöpfen und die Verarbeitungseffizienz zu verbessern. Bei der Bohrbearbeitung stehen beispielsweise zwei U-Bohrer zur Auswahl. Ihr Vorschub ist der gleiche, aber einer verwendet eine Geschwindigkeit von 1000 U/min und der andere eine Geschwindigkeit von 3000 U/min. Offensichtlich beträgt das Verhältnis ihrer Bohreffizienz 1:3, was sehr unterschiedlich ist. Experimente zeigen, dass eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit um 20% die Gesamtkosten pro Teil um 15% reduziert; wenn die Schnittgeschwindigkeit reduziert und die Werkzeuglebensdauer um 50% erhöht wird, reduzieren sich die Gesamtkosten pro Teilbearbeitung nur um 1%.

Spindeldrehzahl n (U/min). Die Spindeldrehzahl wird im Allgemeinen entsprechend der Schnittgeschwindigkeit v gewählt. Das Bedienfeld der CNC-Werkzeugmaschine ist im Allgemeinen mit einem Spindeldrehzahleinstellungsschalter (Multiplikator) ausgestattet, mit dem die Spindeldrehzahl während des Bearbeitungsvorgangs in ganzzahligen Vielfachen eingestellt werden kann.

Vorschubgeschwindigkeit Vf. Vf sollte entsprechend der Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenrauheit des Teils sowie des Werkzeug- und Werkstückmaterials ausgewählt werden. Eine Erhöhung von V kann auch die Produktionseffizienz verbessern. Wenn die Anforderungen an die Oberflächenrauheit gering sind, sollte V größer sein. Während der Bearbeitung kann Vf manuell über den Einstellmechanismus auf dem Maschinenbedienfeld eingestellt werden, die maximale Vorschubgeschwindigkeit wird jedoch durch die Gerätesteifigkeit und die Leistung des Vorschubsystems begrenzt.

Die Auswahl von CNC-Fräswerkzeugen ist das Ergebnis einer umfassenden Berücksichtigung verschiedener Einflussfaktoren. Unter der Prämisse, die Grundprinzipien zu befolgen, wählen Sie das geeignete Werkzeug entsprechend der jeweiligen Situation aus. Wählen Sie gleichzeitig in Kombination mit den tatsächlichen Bedingungen der ausgewählten Werkzeuge und Geräte die Verarbeitungsparameter angemessen aus, um die Verarbeitungseffizienz zu maximieren und die Gesamtverarbeitungskosten zu senken. Gleichzeitig bleibt jede Wahl, die zu einem bestimmten Zeitpunkt als die beste angesehen wird, nicht immer unverändert und sollte rechtzeitig entsprechend den bei der Verarbeitung auftretenden Problemen und der Entwicklung neuer Verarbeitungsmethoden und -werkzeuge angepasst werden.