CNC-Werkzeugmaschinen: Typen, Materialien und Auswahltipps

CNC-Werkzeugmaschine
Jack Lüge Experte für CNC-Bearbeitung

Specialize in CNC-Fräsen, CNC-Drehen, 3d Drucken, Urethanguss, und Blechbearbeitung Services.


CNC-Maschinen sind sehr anpassungsfähige Maschinen. Ein großer Teil dieser Vielseitigkeit kann der großen Vielfalt an Schneidwerkzeugen zugeschrieben werden, die mit diesen Maschinen verwendet werden können. Vom Schaftfräser bis zum Gewindefräser gibt es für jede Operation einen Fräser, der es einer CNC-Maschine ermöglicht, eine Vielzahl von Schnitten und Einschnitten in einem Bauteil auszuführen.

Bevor Sie einen Vertrag mit einer CNC-Maschinenwerkstatt abschließen, müssen Sie den notwendigen Schritt durchführen, um sich mit den Aufgaben dieser Werkzeuge vertraut zu machen. In diesem Artikel werden elf verschiedene Arten von Fräsern, die verschiedenen Arten von Materialien, die zur Herstellung von Fräsern verwendet werden, und einige hilfreiche Hinweise behandelt, die bei der Auswahl von Fräsern zu beachten sind.

Grundlagen zu Schneidwerkzeugen

Eine CNC-Maschine schneidet ein Werkstück

Wann immer Sie Material von einem Block entfernen müssen, benötigen Sie ein Schneidwerkzeug. Das Schneidwerkzeug ist auf der Spindel einer numerisch computergesteuerten Maschine montiert, die sich dann in Reaktion auf die Anweisungen des Computers in die angegebene Richtung bewegt.

Material wird von dem Substrat durch Scherverformung durch das Schneidwerkzeug entfernt. Dies wird dadurch erreicht, dass sich das scharfe Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit dreht, am Werkstück absplittert und die Späne in die entgegengesetzte Richtung fliegt. Bei bestimmten Werkzeugen wird nur ein Kontaktpunkt hergestellt, während andere, wie z. B. Schaftfräser, viele Kontakte mit dem Werkstück herstellen.

Auf der Außenseite der meisten Schneidwerkzeuge, die in CNC-Maschinen verwendet werden, verlaufen in Längsrichtung mehrere spiralförmige Rillen oder „Rillen“. Sie können sich die Rillen als Täler der Klinge und die Zähne als Spitzen vorstellen. Vom Werkstück abgetragene Späne folgen beim Ausstoßen dem Weg der Spannuten.

Die optimale Schneidenzahl eines Schneidwerkzeugs muss auf das Material des Werkstücks abgestimmt sein. Für weichere Materialien ist ein Werkzeug mit weniger Spannuten wünschenswert, da die breitere Spannutbreite einen besseren Spanauswurf ermöglicht. Mehr Spannuten bedeuten schnelleres Schneiden, was für härtere Materialien großartig ist, aber die schmaleren Spannuten können zu Spanstau führen.

Die Vorschubrate und Spindeldrehzahl sowie die Art des verwendeten Schneidwerkzeugs haben alle einen Einfluss auf die endgültige Spangröße.

Arten von Fräsern

https://www.youtube.com/shorts/kb_rCTg-1k8

Es gibt eine Vielzahl von Fräsern, von denen jeder seine eigenen Eigenschaften und Anwendungen hat. Wenn Sie sich dieses Lehrvideo ansehen, werden Sie mit den CNC-Werkzeugen vertraut gemacht:

Wie im begleitenden Video gezeigt wurde, gehören zu den gängigsten Fräsern die folgenden:

1. Schaftfräser

Schaftfräser

Aufgrund ihrer Fähigkeit, Materialien in axialer Richtung zu schneiden, gehören Schaftfräser zu den gebräuchlichsten Arten von Fräsern. Sie sind in ihrer Funktionalität relativ mit Bohrmaschinen vergleichbar. Die CNC-Werkzeugmaschine gibt es in einigen unterschiedlichen Geschmacksrichtungen. Sie unterscheiden sich durch die Anzahl ihrer Flöten und die verschiedenen Arten von Nasen, die sie haben können. Einige könnten sogar mehr als acht Flöten in ihrer Sammlung haben. Unter den vielen Arten von Nasen sind:

  • Flach: Das universelle Werkzeug zum Entfernen von 2D-Features ist der Flachfräser.
  • Kugelkopf: Der Kugelkopffräser eignet sich zum Schneiden komplexer Formen wie 3D-Kurven und -Konturen.
  • Bull Nose: Diese Variante scheint ein flaches Ende und abgerundete Kanten zu haben, was sie ideal zum Schruppen und Filetieren sowie für andere ähnliche Aufgaben macht.

2. Stirnfräser

Gesichtsmühlen

Diese Art von Fräser hat ein breiteres Anwendungsspektrum. Es verfügt über einen flachen Kopf und die Schneidklingen sind aus austauschbarem Hartmetall. Da sich diese Schneiden auf der Fräserseite befinden, kann der Anwender nur in horizontaler und nicht in axialer Richtung schneiden. Planfräser sind die Werkzeuge der Wahl für Maschinisten, wenn es darum geht, flache Bereiche auf Rohmaterialien zu erzeugen.

Einer der Gründe, warum sie nach wie vor eine der besten Arten von Fräsern sind, ist, dass sie austauschbare Schneideinsätze enthalten. Diese Funktion ermöglicht eine noch längere Lebensdauer und eine höhere Arbeitsqualität über einen längeren Zeitraum. Es ist sehr einfach, die Einsätze auszutauschen, sodass Sie kein neues Werkzeug kaufen müssen.

3. Brammenwerke

Brammenwerke

Heutige Bearbeitungszentren verwenden diese spezielle Fräserart oft nicht. Da ihnen Seitenzähne fehlen, verwenden Maschinisten sie, um ebene Oberflächen auf verschiedenen Materialien zu erzeugen. Sie haben flache Oberflächen und sind für den Einsatz in schweren Anwendungen im Allgemeinen ausgelegt.

4. Evolventenzahnradschneider

Evolventenzahnradfräser

Wälzfräsmaschinen sind eine spezialisierte Art von Fräsmaschinen, die Maschinisten bei der Herstellung von Zahnradfräsern verwenden. Die Maschine, die zur Herstellung des Zahnrads verwendet wird, unterscheidet sich je nach Anzahl der Zähne, die im Zahnrad gewünscht werden.

5. Fliegenschneider

Fliegenschneider

Schlagmesser sind eine kostengünstigere Alternative zu Planfräsern. Sie bestehen aus dem primären Werkzeugkörper, mit dem entweder Einzel- oder Doppelwerkzeugeinsätze gleichzeitig verbunden sein können. Es gibt ein paar andere Namen für den Double-Tool-Bit-Fly-Cutter, einschließlich Double-End-Fly-Cutter und Fly-Bars. Maschinenbediener führen damit sowohl tiefe als auch flache Schnitte an dem Produkt durch, an dem sie arbeiten.

6. Kugelschneider

Kugelschneider

Kugelschneider sind leicht an der halbkugelförmigen Schneidspitze zu erkennen, die sich am Ende des Schneidwerkzeugs befindet. Diese Spitze wird verwendet, um Eckkrümmungen an senkrechten Seiten zu erzeugen.

7. Schruppfräser

Schrupp-Schaftfräser

Angenommen, Sie müssen in relativ kurzer Zeit eine beträchtliche Materialmenge aus dem Produkt entfernen. In diesem Fall sind Schruppfräser die CNC-Werkzeugmaschinen, an die Sie sich fast immer wenden sollten. Das schlechte Finish des Werkstücks und die mangelnde Genauigkeit des Schneidwerkzeugs sind die Ergebnisse, die auf Kosten der Geschwindigkeit erzielt werden. Aufgrund ihrer geringen Größe lassen sich die dabei entstehenden zerkleinerten Metallsplitter in der Regel problemlos entfernen.

8. Hohlmühlen

Hohle Mühlen

Diese Mühle scheint aufgrund ihres Rohrdesigns verkehrt herum gebaut worden zu sein. Formen wie Vollspitzen und Formradien können mit einem Hohlfräser bearbeitet werden, da sich die Fräserschneide an der Innenseite des Werkzeugs befindet.

9. Woodruff-Fräser

Waldmeister-Fräser

Scheiben- oder Keilnutfräser werden von Maschinisten verwendet, um Keilnuten in Komponenten wie Wellen herzustellen. Zur Herstellung passgenauer Nuten für Scheibenfedern sind die Fräser mit orthogonal zum Außendurchmesser verlaufenden Zähnen versehen.

10. Reibahlen

Reibahlen

Reibahlen, die eine wesentlich engere Toleranz als andere Werkzeuge haben, werden von Maschinisten verwendet, um bereits vorhandene Löcher im Werkstück auf die erforderliche Oberflächengüte und den erforderlichen Durchmesser zu vergrößern.

11. Seitenschneider

Seitenschneider

Diese spezielle Art von Schneidwerkzeug hat, wie der Name schon sagt, Zähne sowohl an der Seite als auch am Umfang seines Schneidwerkzeugs. Dieser Fräser wird von Maschinisten verwendet, um Schlitze und Nuten in verschiedenen Materialien zu formen. Obwohl sie eine ähnliche Leistung wie Schaftfräser erbringen, ist die Verwendung dieser Werkzeuge aufgrund des technologischen Fortschritts seltener geworden.

Aus welchen Materialien werden CNC-Werkzeugmaschinen hergestellt?

Um ein festes Werkstück zu schneiden, muss das Schneidwerkzeug aus einem steiferen Material als das Werkstückmaterial bestehen. Und da die CNC-Bearbeitung im Allgemeinen verwendet wird, um Teile aus sehr harten Materialien herzustellen, führt dies zu einer Begrenzung der Anzahl der verfügbaren Schneidwerkzeugmaterialien.

Gängige Materialien für Schneidwerkzeuge

  • Kohlenstoffstahl
    Kohlenstoffstahl ist ein kostengünstiger legierter Stahl, der 0,6-1,51 TP2T-Kohlenstoff zusammen mit Mangan und Silizium enthält.
  • Hochgeschwindigkeitsstahl
    Der teurere Schnellarbeitsstahl ist aufgrund einer Mischung aus Molybdän, Chrom und Wolfram härter und duktiler als Kohlenstoffstahl.
  • Hartmetall
    Oft mit einem anderen Metall wie Titan gesintert, sind Hartmetallwerkzeuge verschleiß- und hitzebeständig und bieten eine unglaubliche Oberflächengüte.
  • Keramik
    Keramikwerkzeuge werden zum Schneiden von Gusseisen, Superlegierungen und anderen zähen Materialien verwendet und sind korrosions- und hitzebeständig.

Beschichtung für Schneidwerkzeuge

Die Funktionalität eines Schneidwerkzeugs hängt von seiner Form und seinem Material ab, kann aber auch durch Beschichtungen auf dem Hauptmaterial eingestellt werden. Diese Beschichtungen können das Werkzeug härter machen, seine Lebensdauer verlängern oder es ermöglichen, mit hoher Geschwindigkeit zu schneiden, ohne das Teil zu beeinträchtigen.

Übliche Beschichtungen für Schneidwerkzeuge sind:

  • Titannitrid (TiN)
    Titannitrid ist eine Allzweckbeschichtung mit einer hohen Oxidationstemperatur, die dazu beiträgt, die Härte von Schneidwerkzeugen zu verbessern.
  • Titan-Carbo-Nitrid (TiCN)
    Titancarbonitrid erhöht die Oberflächenschmierfähigkeit und Härte von Schneidwerkzeugen.
  • Ultra-Life-Titannitrid (Al-TiN)
    Al-TiN erhöht die Hitzebeständigkeit von Hartmetall-Schneidwerkzeugen, insbesondere bei minimalem Kühlmitteleinsatz.
  • Diamant
    Die Diamantbeschichtung auf einem Schneidwerkzeug zeigt eine hohe Leistung beim Schneiden abrasiver Materialien.
  • Chromnitrid (CrN)
    Chromnitrid erhöht die Korrosionstoleranz und Härte von Schneidwerkzeugen.

Tipps, die Sie vor der Auswahl von Fräsern beachten sollten

Wenn Sie das Werkzeug bei hohen Temperaturen einsetzen oder besonders harte Materialien durchtrennen müssen, kann die Auswahl des geeigneten Schneidwerkzeugs für Ihre Arbeit eine Herausforderung darstellen. Bevor Sie den geeigneten Fräser auswählen, sollten Sie einige Dinge beachten, darunter die folgenden:

Das Material, aus dem das Werkzeug besteht

Schnellarbeitsstahl ist nach wie vor eine der besten verfügbaren Optionen für verschiedene Arten von Werkzeugen. In puncto Zähigkeit und Härte bietet es dem Anwender die Vorteile beider Welten. Die Art des Tools, das Sie wählen, kann jedoch von Ihren Anforderungen bestimmt werden. Beim Schneiden von Keramik oder zementierten Ceramiden könnten Sie besser abschneiden, wenn Sie ein sehr hartes Werkzeug für Arbeiten mit begrenzter Lebensdauer benötigen.

Werkzeugbeschichtung

Es ist wichtig, auf die Art der Werkzeugbeschichtung zu achten, die Ihr CNC-Bearbeitungswerkzeug besitzt. Die Verwendung von Beschichtungen wie Titannitrid verlängert die Lebensdauer des Werkzeugs, treibt aber auch seine Kosten in die Höhe. Darüber hinaus gibt es Beschichtungen, die die Werkzeugklebrigkeit verringern, den Bedarf an Schmierung bei der Arbeit minimieren und die Kosten weiter senken.

Anzahl der Flöten

Fräser haben Rillen oder Rillen, die das Schneiden ermöglichen. Die Vorschubgeschwindigkeit eines Fräsers wird durch die Anzahl der Nuten festgelegt, die er hat. Nichtsdestotrotz bedeutet ein großer Fräser mit einer großen Anzahl von Nuten weniger Platz für Metallspäne, um aus dem Werkstück zu entweichen.

Eine richtige Wahl für die CNC-Bearbeitung – Runsom Precision

Während dieser Artikel die verschiedenen Arten von Fräsern für CNC-Maschinen behandelt, gibt es noch viele andere Faktoren zu berücksichtigen, bevor Sie sich für den richtigen für Ihre Arbeit entscheiden. Eine richtige Wahl wird immer durch die Materialauswahl, die geometrische Komplexität Ihres Designs, die erforderliche Toleranz und andere bestimmt. Manchmal reicht ein Schneidwerkzeug; In anderen Fällen müssen Sie sich möglicherweise auf zwei oder mehr Schneidwerkzeuge verlassen, um Ihr Teil herzustellen.

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