Wie stellt man die Schnittkraft an einer CNC-Vertikaldrehmaschine ein?

Die Einstellung der Schnittkraft an einer CNC-Vertikaldrehmaschine ist ein entscheidender Aspekt für die Erzielung optimaler Bearbeitungsergebnisse. Als Lieferant von CNC-Vertikaldrehmaschinen verstehen wir die Bedeutung dieses Prozesses und sind hier, um Sie durch die damit verbundenen Schritte und Überlegungen zu führen.

Schnittkraft verstehen

Unter der Schnittkraft versteht man die Kraft, die das Schneidwerkzeug während des Bearbeitungsprozesses auf das Werkstück ausübt. Sie wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter dem Material des Werkstücks, der Geometrie des Schneidwerkzeugs, den Schneidparametern (z. B. Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe) und der Steifigkeit des Werkzeugmaschinensystems.

Eine zu hohe Schnittkraft kann zu mehreren Problemen führen. Eine zu hohe Schnittkraft kann zu Werkzeugverschleiß und -bruch führen, was die Werkzeugkosten und Ausfallzeiten für den Werkzeugwechsel erhöht. Dies kann auch zu einer schlechten Oberflächengüte des Werkstücks, Maßungenauigkeiten und sogar zu Schäden an der Maschine selbst führen. Wenn andererseits die Schnittkraft zu niedrig ist, kann der Bearbeitungsprozess ineffizient sein, was zu längeren Zykluszeiten und geringerer Produktivität führt.

Faktoren, die die Schnittkraft beeinflussen

Werkstückmaterial

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche mechanische Eigenschaften wie Härte, Zähigkeit und Duktilität. Härtere Materialien erfordern im Allgemeinen höhere Schnittkräfte, um Material zu entfernen. Beispielsweise erfordert die Bearbeitung von Edelstahl oder Titan typischerweise mehr Kraft als die Bearbeitung von Aluminium. Beim Umgang mit einem neuen Werkstückmaterial ist es wichtig, seine Eigenschaften zu recherchieren und Bearbeitungshandbücher zu Rate zu ziehen oder sich an Materialexperten zu wenden, um den geeigneten Schnittkraftbereich abzuschätzen.

Schneidwerkzeuggeometrie

Form und Design des Schneidwerkzeugs spielen eine wesentliche Rolle bei der Bestimmung der Schnittkraft. Werkzeuge mit einer scharfen Schneidkante und dem richtigen Spanwinkel können die Schnittkraft verringern. Ein positiver Spanwinkel hilft, das Material leichter zu scheren, was zu geringeren Kräften führt. Der Spanwinkel muss jedoch ausgeglichen sein, da ein zu großer positiver Spanwinkel die Werkzeugspitze schwächen und zu vorzeitigem Verschleiß führen kann. Der Nasenradius des Schneidwerkzeugs beeinflusst auch die Schnittkraft. Ein größerer Spitzenradius kann die Schnittkraft auf eine größere Fläche verteilen und so die Belastung der Werkzeugspitze verringern.

Schnittparameter

• Schnittgeschwindigkeit: Eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit verringert im Allgemeinen die Schnittkraft bis zu einem bestimmten Punkt. Bei höheren Geschwindigkeiten wird der Materialabtrag effizienter und die Spanbildung erfolgt leichter. Eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit kann jedoch zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung führen, was zu Werkzeugverschleiß und schlechter Oberflächengüte führen kann.
• Vorschubgeschwindigkeit: Der Vorschub ist die Strecke, die das Werkzeug pro Umdrehung entlang des Werkstücks zurücklegt. Eine höhere Vorschubgeschwindigkeit erhöht den Materialabtrag pro Zeiteinheit, was wiederum die Schnittkraft erhöht. Die Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit ist ein empfindliches Gleichgewicht zwischen Produktivität und Schnittkraftkontrolle.
• Schnitttiefe: Eine größere Schnitttiefe bedeutet, dass mehr Material in einem einzigen Durchgang entfernt wird, was zu höheren Schnittkräften führt. Eine Verringerung der Schnitttiefe kann dazu beitragen, die Schnittkraft zu verringern, kann aber auch die Anzahl der erforderlichen Durchgänge erhöhen, um den Bearbeitungsvorgang abzuschließen.

Steifigkeit des Maschinen- und Werkzeugsystems

Die Steifigkeit der CNC-Vertikaldrehmaschine und des Werkzeughaltesystems ist entscheidend für die Steuerung der Schnittkraft. Eine starre Maschine kann den Schnittkräften ohne übermäßige Vibrationen besser standhalten. Wenn das System Maschine – Werkzeug nicht steif genug ist, können die Schnittkräfte Vibrationen verursachen, die zu schlechter Oberflächengüte, Werkzeugverschleiß und sogar Schäden an der Maschine führen können. Eine regelmäßige Wartung der Maschine, einschließlich der Überprüfung der Ausrichtung der Achsen und des Zustands der Lager, ist für die Aufrechterhaltung ihrer Steifigkeit unerlässlich.

Methoden zur Einstellung der Schnittkraft

Schnittparameter anpassen

• Optimierung der Schnittgeschwindigkeit: Beachten Sie zunächst die Empfehlungen des Schneidwerkzeugherstellers für den geeigneten Schnittgeschwindigkeitsbereich für das Werkstückmaterial. Führen Sie innerhalb dieses Bereichs Probeschnitte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch und messen Sie die Schnittkraft mit einem Dynamometer. Wählen Sie basierend auf den Ergebnissen die Schnittgeschwindigkeit aus, die ein gutes Gleichgewicht zwischen Schnittkraft, Oberflächengüte und Werkzeugstandzeit bietet.
• Feineinstellung der Vorschubgeschwindigkeit: Passen Sie die Vorschubgeschwindigkeit ähnlich wie bei der Schnittgeschwindigkeit in kleinen Schritten an und überwachen Sie die Schnittkraft. Eine geringere Vorschubgeschwindigkeit kann die Schnittkraft verringern, aber möglicherweise die Bearbeitungszeit verlängern. Ziel ist es, die Vorschubgeschwindigkeit zu finden, die einen effizienten Materialabtrag ermöglicht und gleichzeitig die Schnittkraft in einem akzeptablen Bereich hält.
• Kontrolle der Schnitttiefe: Wenn die Schnittkraft zu hoch ist, sollten Sie eine Verringerung der Schnitttiefe in Betracht ziehen. Beachten Sie jedoch, dass hierfür möglicherweise zusätzliche Durchgänge erforderlich sind, um die gewünschten Endabmessungen zu erreichen. Berechnen Sie die Anzahl der Durchgänge und die Gesamtbearbeitungszeit, um sicherzustellen, dass die Anpassung dennoch kostengünstig ist.

Auswahl des richtigen Schneidwerkzeugs

• Werkzeugmaterial: Wählen Sie ein Schneidwerkzeugmaterial, das für das Werkstückmaterial geeignet ist. Beispielsweise werden Hartmetallwerkzeuge aufgrund ihrer hohen Härte und Verschleißfestigkeit häufig für die Bearbeitung einer Vielzahl von Materialien eingesetzt. Keramikwerkzeuge können für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung harter Materialien verwendet werden, sie sind jedoch spröder.
• Werkzeuggeometrie: Wählen Sie ein Schneidwerkzeug mit dem passenden Spanwinkel, Nasenradius und anderen geometrischen Merkmalen für den spezifischen Bearbeitungsvorgang. Wenden Sie sich an Werkzeughersteller oder Experten, um die beste Werkzeuggeometrie für Ihre Anwendung zu ermitteln.

Verbesserung der Steifigkeit des Maschinen- und Werkzeugsystems

• Werkzeug – Haltesystem: Stellen Sie sicher, dass das Werkzeug sicher im Werkzeughalter gehalten wird. Verwenden Sie hochwertige Werkzeughalter, die eine gute Spannkraft bieten und die Werkzeugdurchbiegung minimieren.
• Maschinenwartung: Überprüfen und warten Sie die CNC-Vertikaldrehmaschine regelmäßig, um ihre Steifigkeit sicherzustellen. Dazu gehört das Schmieren der beweglichen Teile, die Überprüfung der Ausrichtung der Achsen und der Austausch verschlissener Komponenten.

Überwachung und Messung der Schnittkraft

Um die Schnittkraft effektiv einzustellen, ist es wichtig, sie während des Bearbeitungsprozesses zu überwachen und zu messen. Zur Messung der Schnittkraft stehen verschiedene Methoden zur Verfügung:

Dynamometer

Dynamometer sind Geräte, die die Schnittkraft direkt messen können. Sie können zwischen Werkzeughalter und Maschinenspindel oder an der Werkstückaufnahme montiert werden. Es gibt verschiedene Arten von Dynamometern, beispielsweise piezoelektrische Dynamometer, die sehr genau sind und Kräfte in mehreren Richtungen messen können. Mithilfe eines Dynamometers können Sie Echtzeitdaten zur Schnittkraft erhalten und entsprechende Anpassungen vornehmen.

Leistungsüberwachung

Auch die Überwachung der Leistungsaufnahme der Maschinenspindel kann Aufschluss über die Schnittkraft geben. Mit zunehmender Schnittkraft steigt auch die erforderliche Leistung zum Antrieb der Spindel. Durch die Installation eines Leistungsmessers am Spindelmotor und den Vergleich der Leistungsmesswerte mit den erwarteten Werten für verschiedene Schnittbedingungen können Sie Änderungen der Schnittkraft erkennen.

Abschluss

Die Einstellung der Schnittkraft an einer CNC-Vertikaldrehmaschine ist ein komplexer, aber wesentlicher Prozess für die Erzielung qualitativ hochwertiger Bearbeitungsergebnisse. Indem Sie die Faktoren verstehen, die die Schnittkraft beeinflussen, geeignete Methoden zu deren Anpassung anwenden und die Kraft während des Bearbeitungsprozesses überwachen, können Sie die Leistung Ihrer CNC-Vertikaldrehmaschine optimieren.

Als Lieferant vonVertikale CNC-Drehmaschine,Vertikaldrehmaschine, UndCNC-VertikaldrehmaschineWir sind bestrebt, Ihnen die besten Maschinen und technischen Support ihrer Klasse zu bieten. Wenn Sie Fragen zur Einstellung der Schnittkraft an unseren CNC-Vertikaldrehmaschinen haben oder am Kauf unserer Produkte interessiert sind, können Sie sich gerne für weitere Gespräche und Verhandlungen an uns wenden.

Referenzen

• Kalpakjian, S. & Schmid, SR (2009). Fertigungstechnik und Technologie. Pearson Prentice Hall.
• Trent, EM, & Wright, PK (2000). Metallschneiden. Butterworth-Heinemann.