Die Auswahl der Werkzeuge und die Bestimmung der Schnittmenge sind wichtige Inhalte im CNC-Bearbeitungsprozess. Es beeinflusst nicht nur die Bearbeitungseffizienz von CNC-Werkzeugmaschinen, sondern wirkt sich auch direkt auf die Bearbeitungsqualität aus. Die Entwicklung der CAD/CAM-Technologie ermöglicht die direkte Nutzung von CAD-Konstruktionsdaten in der CNC-Bearbeitung, insbesondere die Verbindung zwischen Mikrocomputern und CNC-Werkzeugmaschinen. Der gesamte Prozess von Konstruktion, Prozessplanung und Programmierung wird am Computer durchgeführt, und in der Regel müssen keine speziellen Prozessdateien ausgegeben werden.
Heutzutage bieten viele CAD/CAM-Softwarepakete automatische Programmierfunktionen. Diese Software bietet in der Regel die Möglichkeit, relevante Aspekte der Prozessplanung direkt in der Programmieroberfläche anzuzeigen. Beispielsweise kann das NC-Programm automatisch generiert und an die CNC-Maschine übertragen werden, sobald der Programmierer die entsprechenden Parameter für Werkzeugauswahl, Bearbeitungswegplanung und Schnittmengenbestimmung eingestellt hat. Werkzeugauswahl und Schnittmengenbestimmung bei der CNC-Bearbeitung erfolgen daher in Mensch-Maschine-Interaktion, was einen deutlichen Unterschied zur herkömmlichen Bearbeitung mit Werkzeugmaschinen darstellt. Programmierer müssen die Grundprinzipien der Werkzeugauswahl und Schnittmengenbestimmung beherrschen und die Besonderheiten der CNC-Bearbeitung bei der Programmierung berücksichtigen. Dieser Artikel untersucht die Aspekte der Werkzeugauswahl und Schnittmengenbestimmung bei der CNC-Programmierung, gibt einige Grundsätze und Vorschläge und diskutiert die zu beachtenden Aspekte.
Typen und Eigenschaften häufig verwendeter Werkzeuge für die CNC-Bearbeitung
CNC-Bearbeitungswerkzeuge müssen den hohen Geschwindigkeits-, Effizienz- und Automatisierungsanforderungen von CNC-Werkzeugmaschinen gerecht werden. Sie umfassen in der Regel Standardwerkzeuge, Standard-Anschlusswerkzeughalter und eine kleine Anzahl Spezialwerkzeughalter. Der Werkzeughalter wird mit dem Werkzeug verbunden und am Antriebskopf der Werkzeugmaschine montiert. Daher wurde er schrittweise standardisiert und serialisiert. Es gibt viele Möglichkeiten, CNC-Werkzeuge zu klassifizieren.
Nach der Werkzeugstruktur kann es unterteilt werden in:
- Integraltyp.
- Eingelegter Typ, durch Schweißen oder Maschinenklemmung verbunden. Der Maschinenklemmtyp kann in nicht indexierbare und indexierbare Typen unterteilt werden.
- Sondertypen wie Verbundwerkzeuge, stoßdämpfende Werkzeuge usw.
Nach den zur Herstellung der Werkzeuge verwendeten Materialien können diese unterteilt werden in:
- Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl.
- Hartmetallwerkzeuge.
- Diamantwerkzeuge.
- Werkzeuge aus anderen Materialien, wie etwa Werkzeuge aus kubischem Bornitrid, Keramikwerkzeuge usw.
Vom Schneidprozess her kann man es unterteilen in:
- Drehwerkzeuge, unterteilt in Außenkreise, Innenlöcher, Gewinde, Schneidwerkzeuge usw.
- Bohrwerkzeuge, einschließlich Bohrer, Reibahlen, Gewindebohrer usw.
- Bohrwerkzeuge.
- Fräswerkzeuge usw.
Um den Anforderungen von CNC-Werkzeugmaschinen an langlebige, stabile, leicht einstellbare und austauschbare Werkzeuge gerecht zu werden, wurden in den letzten Jahren häufig maschinengespannte Wendeschneidwerkzeuge eingesetzt. Sie machen 30 bis 40 % aller CNC-Werkzeuge aus und der Metallabtrag beträgt 80 bis 90 % der Gesamtmenge.
Im Vergleich zu den Werkzeugen herkömmlicher Werkzeugmaschinen weisen CNC-Werkzeuge viele unterschiedliche Anforderungen auf, die sich hauptsächlich durch die folgenden Merkmale auszeichnen:
- 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
Die Werkzeugauswahl erfolgt im Rahmen der Mensch-Maschine-Interaktion der CNC-Programmierung. Die Werkzeuge und Werkzeughalter sollten entsprechend der Bearbeitungskapazität der Werkzeugmaschine, der Leistung des Werkstückmaterials, der Bearbeitungsverfahren, der Schnittmenge und weiterer relevanter Faktoren ausgewählt werden. Das allgemeine Prinzip der Werkzeugauswahl ist einfache Installation und Einstellung, gute Steifigkeit, hohe Haltbarkeit und Präzision. Um die Bearbeitungsanforderungen zu erfüllen, sollten Sie einen kürzeren Werkzeughalter wählen, um die Steifigkeit der Werkzeugbearbeitung zu verbessern.
Bei der Werkzeugauswahl sollte die Werkzeuggröße an die Oberflächengröße des zu bearbeitenden Werkstücks angepasst werden. In der Produktion werden häufig Schaftfräser zur Bearbeitung der Umfangskonturen ebener Teile eingesetzt. Beim Fräsen von Flächen sollten Hartmetallfräser gewählt werden. Für die Bearbeitung von Noppen und Nuten sollten Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl gewählt werden. Für die Bearbeitung blanker Flächen oder die Grobbearbeitung von Löchern können Kornfräser mit Hartmetallschneiden gewählt werden. Für die Bearbeitung einiger dreidimensionaler Oberflächen und variabler Fasenkonturformen werden häufig Kugelkopffräser, Ringfräser, Kegelfräser und Scheibenfräser verwendet.
Bei der Bearbeitung von Freiformflächen ist die Schnittgeschwindigkeit am Ende des Kugelkopfwerkzeugs Null. Um die Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten, ist der Abstand der Schnittlinien daher in der Regel sehr gering, weshalb Kugelköpfe häufig zum Schlichten gekrümmter Oberflächen verwendet werden. Flachkopfwerkzeuge sind Kugelkopfwerkzeugen hinsichtlich Oberflächenbearbeitungsqualität und Schnittleistung überlegen. Daher sollten Flachkopfwerkzeuge sowohl für die Schrupp- als auch für die Schlichtbearbeitung gekrümmter Oberflächen bevorzugt werden, solange ein Überschnitt gewährleistet ist. Darüber hinaus hängen Haltbarkeit und Genauigkeit des Werkzeugs eng mit seinem Preis zusammen. Es ist zu beachten, dass die Auswahl guter Werkzeuge in den meisten Fällen zwar die Werkzeugkosten erhöht, die dadurch verbesserte Bearbeitungsqualität und -leistung jedoch die Gesamtbearbeitungskosten erheblich senken kann.
Im Bearbeitungszentrum sind verschiedene Werkzeuge im Werkzeugmagazin installiert. Werkzeugauswahl und Werkzeugwechsel erfolgen jederzeit programmgesteuert. Daher müssen Standardwerkzeughalter verwendet werden, damit Standardwerkzeuge für Bohr-, Ausdreh-, Aufweit-, Fräs- und andere Bearbeitungsvorgänge schnell und präzise an der Werkzeugmaschinenspindel oder im Werkzeugmagazin installiert werden können. Programmierer sollten die Baumaße, Einstellmöglichkeiten und den Einstellbereich der an der Werkzeugmaschine verwendeten Werkzeughalter kennen, um die radialen und axialen Abmessungen des Werkzeugs während der Programmierung bestimmen zu können. Derzeit wird in den Bearbeitungszentren in China das TSG-Werkzeugsystem verwendet. Die Werkzeughalter sind in drei Ausführungen (Stirnrad) und vier Ausführungen (Kegel) erhältlich und umfassen 16 Werkzeughalter für unterschiedliche Zwecke.
Bei der wirtschaftlichen CNC-Bearbeitung erfolgt das Schärfen, Messen und Auswechseln von Werkzeugen meist manuell und ist zeitaufwändig. Daher muss die Reihenfolge der Werkzeuge sinnvoll gewählt werden. Generell sollten folgende Grundsätze beachtet werden:
- Minimieren Sie die Anzahl der Werkzeuge.
- Nachdem ein Werkzeug eingespannt wurde, sollte es alle Bearbeitungsschritte abschließen, die es durchführen kann.
- Werkzeuge für die Grob- und Feinbearbeitung sollten getrennt verwendet werden, auch wenn es sich um Werkzeuge gleicher Größe handelt.
- Erst fräsen und dann bohren.
- Führen Sie zuerst die Oberflächenbearbeitung und dann die zweidimensionale Konturbearbeitung durch.
- Wenn möglich, sollte die automatische Werkzeugwechselfunktion von CNC-Werkzeugmaschinen so weit wie möglich genutzt werden, um die Produktionseffizienz usw. zu verbessern.
Die genaue Schneidmenge bei der CNC-Bearbeitung
Das Prinzip der rationalen Auswahl von Schnittparametern besteht darin, dass bei der Schruppbearbeitung in der Regel die Produktivität im Vordergrund steht, aber auch Wirtschaftlichkeit und Bearbeitungskosten berücksichtigt werden sollten. Beim Vorschlichten und Schlichten sollten Schnittleistung, Wirtschaftlichkeit und Bearbeitungskosten unter Berücksichtigung der Bearbeitungsqualität berücksichtigt werden. Der spezifische Wert sollte anhand des Werkzeugmaschinenhandbuchs, des Schnittparameterhandbuchs und der Erfahrung ermittelt werden.
Schnitttiefe t. Wenn die Steifigkeit von Werkzeugmaschine, Werkstück und Werkzeug es zulässt, entspricht t der Bearbeitungszugabe. Dies ist eine wirksame Maßnahme zur Verbesserung der Produktivität. Um die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenrauheit der Teile zu gewährleisten, sollte grundsätzlich eine gewisse Zugabe für die Endbearbeitung einbehalten werden. Die Endbearbeitungszugabe von CNC-Werkzeugmaschinen kann etwas geringer sein als die von herkömmlichen Werkzeugmaschinen.
