Die Auswahl von CNC-Schneidwerkzeuge und die Bestimmung der Schnittparameter sind wichtige Aspekte der CNC-Bearbeitungstechnologie. Sie wirken sich nicht nur auf die Bearbeitungseffizienz von CNC-Werkzeugmaschinen aus, sondern wirken sich auch direkt auf die Bearbeitungsqualität aus.
Typen und Eigenschaften häufig verwendeter CNC-Bearbeitungswerkzeuge
CNC-Bearbeitungswerkzeuge müssen sich an die Eigenschaften von CNC-Werkzeugmaschinen wie hohe Geschwindigkeit, hohe Effizienz und hohen Automatisierungsgrad anpassen. Im Allgemeinen sollten sie allgemeine Werkzeuge, allgemeine Verbindungswerkzeughalter und eine kleine Anzahl spezieller Werkzeughalter umfassen. Der Werkzeughalter sollte mit dem Werkzeug verbunden und am Antriebskopf der Werkzeugmaschine installiert werden, sodass er nach und nach standardisiert und serialisiert wurde. Es gibt viele Möglichkeiten, CNC-Werkzeuge zu klassifizieren.
Nach der Werkzeugstruktur kann es unterteilt werden in:
- Integraler Typ.
- Eingelegter Typ. Es wird eine Schweiß- oder Maschinenklemmverbindung verwendet, und der Maschinenklemmtyp kann in nicht rotierende und rotierende Typen unterteilt werden. Spezialtypen, wie Verbundwerkzeuge, stoßdämpfende Werkzeuge usw.
Nach den zur Herstellung der Werkzeuge verwendeten Materialien können sie unterteilt werden in:
- Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl.
- Hartmetallwerkzeuge.
- Diamantwerkzeuge.
- Werkzeuge aus anderen Materialien, wie etwa Werkzeuge aus kubischem Bornitrid und Keramikwerkzeuge.
Vom Schneidprozess her kann man es unterteilen in:
- Drehwerkzeuge, die in Außenkreise, Innenlöcher, Gewinde, Schneidwerkzeuge usw. unterteilt sind.
- Bohrwerkzeuge, einschließlich Bohrer, Reibahlen, Gewindebohrer usw.
- Bohrwerkzeuge.
- Fräswerkzeuge usw.
Um den Anforderungen von CNC-Werkzeugmaschinen nach langlebigen, stabilen und leicht einstellbaren und austauschbaren Werkzeugen gerecht zu werden, werden in den letzten Jahren häufig maschinengespannte Wendeschneidwerkzeuge verwendet. Ihre Anzahl macht 301–401 TP3T aller CNC-Werkzeuge aus, und das Metallabtragsvolumen beträgt insgesamt 801–901 TP3T.
Im Vergleich zu den Werkzeugen herkömmlicher Werkzeugmaschinen müssen CNC-Werkzeuge viele unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Im Wesentlichen weisen sie die folgenden Merkmale auf:
- Gute Steifigkeit (insbesondere Schruppwerkzeuge), hohe Präzision, geringe Vibrationsbeständigkeit und thermische Verformung.
- Gute Austauschbarkeit, bequemer und schneller Werkzeugwechsel.
- Lange Lebensdauer, stabile Schneidleistung und zuverlässig.
- 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 des CNC-Bearbeitungswerkzeugs
Obwohl CNC-Bearbeitungswerkzeuge viele Vorteile haben, die gewöhnliche Werkzeuge nicht bieten können, kann ihre Wirksamkeit nur durch eine vernünftige Auswahl bei der Bearbeitung voll ausgeschöpft werden. Angesichts einer Vielzahl von Werkzeugen und komplexen Werkzeugmustern fühlen sich viele Bediener ratlos und wissen nicht, wie sie wählen sollen. Nach mehreren Jahren der Lehrerfahrung und Beratung von Bedienern und Technikern ist der Autor der Ansicht, dass bei der Auswahl von Werkzeugen Einsätze und Werkzeughalter entsprechend der Verarbeitungskapazität der Werkzeugmaschine, der Leistung des Werkstückmaterials, des Verarbeitungsverfahrens, der Schnittmenge und anderer damit verbundener Faktoren richtig ausgewählt werden sollten.
Im Allgemeinen sollten Sie bei der Auswahl zuerst den Einsatz und dann die Werkzeugleiste oder den Werkzeughalter entsprechend dem Einsatz und den Verarbeitungsbedingungen auswählen. Daher ist die Auswahl des Einsatzes der Schlüssel und die Voraussetzung für die Werkzeugauswahl, und die Auswahl des Einsatzes hat zwei Aspekte: Materialauswahl und Formauswahl. Die Materialauswahl basiert hauptsächlich auf den Materialeigenschaften der bearbeiteten Teile und den Verarbeitungsbedingungen, um das Material der Klinge auszuwählen. Wenn Sie Edelstahlteile bearbeiten möchten, müssen Sie zuerst eine Klinge aus beschichtetem Hartmetall (GC) auswählen. Die Verarbeitungsbedingungen sind Feinbearbeitung und erfordern eine höhere Oberflächenqualität.
Der Schlüssel zur Auswahl des Einsatzes ist die Auswahl der Klingenform und des Nuttyps. Form, Winkel und Spitzenradius der Klinge werden entsprechend dem Prozesstyp und dem Verarbeitungsteil ausgewählt. Bei der Auswahl sollten die Hauptablenkungswinkel, Zugänglichkeit und Vielseitigkeitsanforderungen berücksichtigt werden, die das kombinierte Werkzeug erfordert, z. B. ob die sekundäre Schneide des Werkzeugs die verarbeitete Oberfläche beeinträchtigt, die Stärke der Werkzeugspitze und die Oberflächenrauheit, die nach der Verarbeitung erreicht werden kann. Lassen Sie uns nun die Auswahlmethode und die wichtigsten Punkte der Werkzeug- (Klingen-)Form vorstellen.
Auswahl an Werkzeugen zum CNC-Drehen
Während des Bearbeitungsprozesses verwenden CNC-Drehmaschinen hauptsächlich Programme, um die verschiedenen Interpolationsbewegungen des Werkzeugs zu steuern und die Bearbeitung verschiedener Profile zu erreichen. Daher ist die Form der Werkzeugschneide nicht der Hauptfaktor, um die Bearbeitungsgenauigkeit sicherzustellen. Um die Auswahl und Verwaltung zu erleichtern, sind die Arten der häufig verwendeten CNC-Drehwerkzeuge (Wendeschneidplatten) relativ einfach. Im Allgemeinen gibt es drei Arten von Außendrehwerkzeugen und drei Arten von Innenlochdrehwerkzeugen. Je nach den unterschiedlichen Materialien des Werkstücks werden während der Bearbeitung unterschiedliche Klingenmaterialien verwendet, wodurch Drehwerkzeuge entstehen, die sich an unterschiedliche Bearbeitungsbedingungen anpassen. Daher besteht die Auswahl der Drehwerkzeuge hauptsächlich aus der Auswahl dieser drei Arten von Drehwerkzeugen.
Beim CNC-Drehen werden hauptsächlich einige geformte Oberflächen bearbeitet. Dabei ist vor allem zu berücksichtigen, ob der Werkzeugwinkel den zu bearbeitenden Teil des Werkstücks beeinträchtigt. Die relative Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück bei der Bearbeitung des äußeren Kreises und des inneren Lochs.
Im Folgenden werden die Anwendungseigenschaften der drei häufig verwendeten Außendrehwerkzeugeinsätze vorgestellt. Der Einfachheit halber klassifiziere ich sie nach den Winkeln und Eigenschaften der Werkzeugkomponenten.
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Der Hauptspanwinkel des für diesen Einsatz verwendeten Werkzeughalters beträgt meist 93°, und der Nebenspanwinkel des Werkzeugs nach der Kombination zu einem Werkzeug beträgt 7°. Das Werkzeug weist eine sehr gute Steifigkeit auf und eignet sich hauptsächlich für die Bearbeitung gestufter Wellenteile wie zylindrischer Stufenflächen. Es kann große Schnitttiefen erreichen und wird hauptsächlich für die Grobbearbeitung verwendet. Für die Vor- und Endbearbeitung können auch Klingen aus verschiedenen Materialien verwendet werden.
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Der für diese Art von Einsatz verwendete Werkzeughalter beträgt meist 93 °, und der sekundäre Spanwinkel des Werkzeugs nach der Kombination zu einem Werkzeug beträgt 52 °. Das Werkzeug weist eine geringe Steifigkeit auf, aber ein großer sekundärer Spanwinkel kann Störungen der bearbeiteten Oberfläche vermeiden. Es eignet sich hauptsächlich zum Bearbeiten einiger geformter Oberflächen und konkaver Konturen. Die Schnitttiefe jedes Schnitts ist gering, und die Vorschubgeschwindigkeit sollte ebenfalls kleiner gewählt werden, da sonst die Oberflächenrauheit groß ist. Zum Schruppen, Vorschlichten und Schlichten können unterschiedliche Klingen verwendet werden, werden jedoch im Allgemeinen zum Schlichten verwendet.
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Der Hauptspanwinkel des für diesen Einsatztyp ausgewählten Werkzeughalters beträgt 93°, und der Nebenspanwinkel des Werkzeugs nach der Kombination zu einem Werkzeug beträgt 32°. Die Steifigkeit des Werkzeugs ist durchschnittlich. Ein größerer Nebenspanwinkel kann Störungen der bearbeiteten Oberfläche vermeiden. Es kann einige geformte Oberflächen und Konturen mit einem geringen Grad an Konkavität bearbeiten und kann auch eine gute Steifigkeit beibehalten, um ein schnelles Schneiden zu erreichen. Seine Schneidleistung und sein Anwendungsbereich liegen zwischen 80°-Diamantklingen-Außenzylinderdrehwerkzeugen und 35°-Diamantklingen-Außenzylinderdrehwerkzeugen. Zum Schruppen, Vorschlichten und Schlichten können unterschiedliche Klingen verwendet werden. Es wird im Allgemeinen zum Vorschlichten und Schlichten verwendet.
Die Auswahlmethode und die Anforderungen für Innendrehwerkzeuge sind grundsätzlich dieselben wie für Außendrehwerkzeuge. Es muss auch darauf geachtet werden, ob die sekundäre Schneide des Werkzeugs die Bearbeitungsfläche stört und ob die Festigkeit der Werkzeugspitze den Anforderungen entspricht. Versuchen Sie außerdem bei der Auswahl, ein Werkzeug mit einem großen Werkzeugspitzenwinkel auszuwählen, damit das Werkzeug eine gute Steifigkeit aufweist. Im Allgemeinen kann der sekundäre Ablenkwinkel des Werkzeugs etwa 2° größer sein als der maximale Schnittwinkel der Werkstückkontur.
Im Allgemeinen ist das der Klinge entsprechende Werkzeuggriffmodell festgelegt und kann nicht ausgetauscht werden, selbst wenn die Form gleich ist, da sonst die Mittenhöhe des Werkzeugs nicht den Anforderungen entspricht. Nachdem die Form der Klinge ausgewählt wurde, sollte die Auswahl des Klingennuttyps berücksichtigt werden. Gängige Nuttypen von Klingen.
Eine sinnvolle Auswahl des Klingennuttyps kann die Produktionseffizienz verbessern. Die drei Klingen in Abbildung 3 sind innovative, hochproduktive Klingen für die Vor- und Endbearbeitung und werden nach und nach in verschiedenen Branchen eingesetzt. Durch eine geringfügige Änderung des Radius der Werkzeugspitze kann die Vorschubgeschwindigkeit verdoppelt werden, während die Oberflächenqualität gewährleistet bleibt. Es wird empfohlen, bei der Auswahl den empfohlenen Wert der Werkzeugprobe zu berücksichtigen.
Werkzeugauswahl für CNC-Bearbeitungszentren
Das allgemeine Prinzip bei der Auswahl von Werkzeugen für Bearbeitungszentren lautet: einfache Installation und Einstellung, gute Steifigkeit, hohe Haltbarkeit und Präzision. Unter der Voraussetzung, die Bearbeitungsanforderungen zu erfüllen, versuchen Sie, einen dickeren und kürzeren Werkzeuggriff zu wählen, um die Steifigkeit der Werkzeugbearbeitung zu verbessern.
Häufig verwendete Werkzeuge für Bearbeitungszentren sind hauptsächlich Fräswerkzeuge und Werkzeuge zur Lochbearbeitung. Zu den Fräswerkzeugen gehören Planfräser, Schaftfräser usw. Zu den Werkzeugen zur Lochbearbeitung gehören hauptsächlich Zentrierbohrer, Spiralbohrer, Bohrfräser, Gewindebohrer, Senker usw. Nun werden kurz die wichtigsten Punkte für die Auswahl dieser Werkzeuge vorgestellt.
Schaftfräser SWahl
Vollhartmetall-Schaftfräser haben Unter- und Seitenklingen. Sie werden hauptsächlich zum Bearbeiten von Stufenflächen, Nuten, Profilen und konkaven Konturen sowie geformten Oberflächen mit begrenzter Werkzeuggröße verwendet. Die Unter- und Seitenklinge des Werkzeugs können gleichzeitig zum Schneiden verwendet werden. Der Verarbeitungsbereich ist breit und die Verarbeitungsmethode flexibel. Sie werden häufig in der Produktion eingesetzt.
Es gibt viele Arten von häufig verwendeten Vollhartmetall-Schaftfräsern, und die Auswahl ist relativ einfach. Versuchen Sie bei der Auswahl, ein Werkzeug mit größerem Durchmesser zu wählen, damit das Werkzeug eine gute Steifigkeit und eine hohe Metallabtragsrate aufweist. Achten Sie bei der Auswahl darauf, dass der Werkzeugradius kleiner ist als der Radius der konkaven Kontur des Teils. CNC-Werkzeugmaschinen haben die Funktion der Kreisinterpolation. Versuchen Sie für die Bearbeitung konkaver Kreiskonturen, ein Werkzeug mit kleinem Durchmesser zu verwenden, und befolgen Sie für die Bearbeitung Kreisanweisungen. Verschiedene Schaftfräser haben unterschiedliche Zähnezahlen. Normalerweise werden zum Schlichten Fräser mit mehr Zähnen verwendet. Allgemeine Schaftfräser können nicht zum Bohren verwendet werden, wenn die Klinge nicht durch die Mitte geht. Beim Vorschub sollten andere Methoden verwendet werden. Wenn gebohrt werden muss, sollte ein Fräser oder ein Keilnutfräser mit einer Klinge verwendet werden, die durch die Mitte geht.
Bei der Auswahl eines Werkzeugs zum Fräsen sollte die Größe des Werkzeugs an die Oberflächengröße des zu bearbeitenden Werkstücks angepasst werden. In der Produktion werden Schaftfräser häufig verwendet, um die Umfangskonturen von flachen Teilen zu bearbeiten. Beim Fräsen von Ebenen sollten Hartmetall-Fräser ausgewählt werden. Bei der Bearbeitung von Vorsprüngen und Nuten sollten Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl ausgewählt werden. Bei der Bearbeitung von blanken Oberflächen oder groben Bearbeitungslöchern können Kornfräser mit Hartmetall-Klingen ausgewählt werden. Für die Bearbeitung einiger dreidimensionaler Oberflächen und Konturformen mit variablem Winkel werden häufig Kugelkopffräser, Ringfräser, Kegelfräser und Scheibenfräser verwendet.
Da bei der Bearbeitung von Freiformflächen (Formen) die Schnittgeschwindigkeit am Ende des Kugelkopfwerkzeugs Null beträgt, wird zur Gewährleistung der Bearbeitungsgenauigkeit der Schnittlinienabstand im Allgemeinen so gewählt, dass der Abstand am oberen Ende eng ist. Daher wird der Kugelkopf häufig für die Oberflächenbearbeitung verwendet. Flachkopfwerkzeuge sind Kugelkopfwerkzeugen in Bezug auf Oberflächenbearbeitungsqualität und Schnittleistung überlegen. Daher sollten Flachkopfwerkzeuge sowohl für die Grobbearbeitung als auch für die Endbearbeitung gekrümmter Oberflächen bevorzugt werden, solange sichergestellt ist, dass kein Überschnitt erfolgt. Darüber hinaus hängen Haltbarkeit und Genauigkeit des Werkzeugs eng mit seinem Preis zusammen. In den meisten Fällen erhöht die Auswahl eines guten Werkzeugs zwar die Werkzeugkosten, aber die daraus resultierende Verbesserung der Bearbeitungsqualität und -leistung kann die Gesamtbearbeitungskosten erheblich senken.
Auswahl von Hole PVerarbeitung Toools
Die Lochbearbeitung auf einem Bearbeitungszentrum ist normalerweise in drei Schritte unterteilt: Zuerst wird mit einem Zentrierbohrer das Mittelloch gebohrt, dann wird mit einem Bohrer das Loch gebohrt und schließlich wird das Loch mit einem Bohrwerkzeug und einer Reibahle fertiggestellt. Zentrierbohrer haben normalerweise nur φ1,5 und φ3. Versuchen Sie, einen größeren zu wählen. Achten Sie bei der Auswahl eines Bohrers darauf, einen Spielraum von 0,4 bis 0,6 mm für die Endbearbeitung zu lassen. Die Reibahle ist ein Werkzeug mit fester Größe und sollte entsprechend der mittleren Differenz des Teils ausgewählt werden. Der Schwerpunkt der Lochbearbeitung liegt auf der Auswahl der Bohrwerkzeuge. Häufig verwendete Bohrwerkzeuge werden in zwei Kategorien unterteilt: Schruppbohrwerkzeuge und Feinbohrwerkzeuge. Häufig verwendete Schruppbohrwerkzeuge sind meist Bohrwerkzeuge mit zwei Schneiden. Sie werden im Allgemeinen zum Bohren von Durchgangslöchern und Stufenlöchern verwendet. Einschneidiges Bohren kann ebenfalls verwendet werden. Feinbohrwerkzeuge sind mit einer Bohrlochdurchmesser-Einstellvorrichtung ausgestattet, und der Werkzeugkopf kann innerhalb eines bestimmten Bereichs eingestellt werden. Bei Verwendung sollte er auch an die mittlere Differenzgröße des Bohrlochs angepasst werden.
Bestimmung der Verschnittmenge bei der Bearbeitung
Die Auswahl der Schnittmenge ist der wichtigste Faktor zur Bestimmung der Verarbeitungseffizienz und der Oberflächenverarbeitungsqualität. Sie sollte während der Verarbeitung vernünftig ausgewählt werden. Das Hauptprinzip für die Auswahl der Schnittmenge besteht darin, dass sie bei der Grobverarbeitung im Allgemeinen auf der Verbesserung der Produktivität basiert, aber auch die Wirtschaftlichkeit und die Verarbeitungskosten berücksichtigt werden sollten; bei der Halbfertigbearbeitung und der Endbearbeitung sollten Schnittleistung, Wirtschaftlichkeit und Verarbeitungskosten berücksichtigt werden, während die Verarbeitungsqualität sichergestellt wird. Der spezifische Wert sollte gemäß dem Maschinenhandbuch und dem Schnittmengenhandbuch 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 der Teile 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. Bei der Verarbeitung kostengünstiger CNC-Werkzeugmaschinen beträgt der allgemeine Wertebereich von L: L = (0,6 ~ 0,9) d.
Schnittgeschwindigkeit v. Die Erhöhung von v ist ebenfalls eine Maßnahme zur Verbesserung der Produktivität, aber v hängt eng mit der Haltbarkeit des Werkzeugs zusammen. Mit zunehmendem v sinkt die Haltbarkeit des Werkzeugs stark. Daher hängt die Wahl von v hauptsächlich von der Haltbarkeit des Werkzeugs ab. Darüber hinaus hängt die Schnittgeschwindigkeit auch eng mit dem zu bearbeitenden Material zusammen. Beispielsweise beim Fräsen der Legierung 30Cr Ni2MO VA mit einem Schaftfräser, v kann etwa 8 m/min betragen; beim Fräsen von Aluminiumlegierungen mit demselben Schaftfräser kann v auf über 200 m/min eingestellt werden. Im Allgemeinen wird der empfohlene Schnittgeschwindigkeitswert für die ausgewählte Klinge in der Werkzeugprobe angegeben. Der Benutzer kann ihn entsprechend dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks auswählen. Die im Handbuch der Werkzeugmaschine empfohlenen Schnittgeschwindigkeitswerte sind relativ groß und es wird empfohlen, sie bei der Auswahl entsprechend zu reduzieren.
Spindeldrehzahl n (U/min). Die Spindeldrehzahl wird im Allgemeinen entsprechend der Schnittgeschwindigkeit v gewählt. Die Berechnungsformel lautet: v=πdn/1000. Das Bedienfeld der CNC-Werkzeugmaschine ist im Allgemeinen mit einem Spindeldrehzahlanpassungsschalter (Multiplikator) ausgestattet, mit dem die Spindeldrehzahl während der Verarbeitung um ein Vielfaches angepasst werden kann.
Vorschubgeschwindigkeit vf. vf sollte entsprechend der Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenrauheit des Werkstücks sowie der Messerform und des Werkstückmaterials ausgewählt werden. Eine Erhöhung von vf kann auch die Produktionseffizienz verbessern. Die Oberflächenrauheit wird jedoch stark reduziert, sodass vf bei geringen Anforderungen an die Grobbearbeitung und Oberflächenrauheit der Bearbeitung höher gewählt werden kann. Die Endbearbeitung wird im Allgemeinen basierend auf dem Oberflächenrauheitswert ausgewählt. CNC-Werkzeugmaschinen sind jetzt mit Einstellknöpfen für die Vorschubgeschwindigkeit ausgestattet, die während der Programmierung höher eingestellt werden können. Während der Bearbeitung werden manuelle Anpassungen über den Einstellschalter auf dem Bedienfeld der Maschine entsprechend dem spezifischen Bearbeitungsstatus vorgenommen. Die maximale Vorschubgeschwindigkeit unterliegt jedoch Einschränkungen wie der Steifigkeit der Ausrüstung und der Leistung des Vorschubsystems.
Mit der weit verbreiteten Anwendung von CNC-Werkzeugmaschinen in der tatsächlichen Produktion werden immer mehr Teile auf CNC-Werkzeugmaschinen bearbeitet. Auch die Materialien und Verarbeitungsanforderungen der Werkstücke sind unterschiedlich. Um die Verarbeitungsqualität sicherzustellen und die Verarbeitungseffizienz zu verbessern, müssen Bediener und Programmierer mit der Auswahlmethode der Werkzeuge und dem Prinzip der Bestimmung der Schnittmenge vertraut sein, die Vorteile von CNC-Werkzeugmaschinen voll ausschöpfen und den wirtschaftlichen Nutzen und das Produktionsniveau der Unternehmen verbessern.
