Schneidwerkzeuge für CNC-Drehmaschinen, ein umfassender Leitfaden!

Eine Drehmaschine wird zum Formen und Schneiden von Holz und Metall verwendet, indem das Werkstück gedreht und unerwünschtes Material entfernt wird. CNC-Drehmaschinen haben jedoch das Spiel völlig verändert und revolutioniert, indem sie die Effizienz steigern und eine höhere Präzision bei den Schneidvorgängen ermöglichen.

Apropos Schneidwerkzeuge: Sie sind das Kernelement der CNC-Drehmaschine, da sie das Endprodukt definieren und formen. Daher ist die Auswahl des richtigen Schneidwerkzeugs von immenser Bedeutung für die Herstellung hochwertiger Teile, die Verlängerung der Werkzeuglebensdauer und die Optimierung der Effizienz.

Dieser Leitfaden befasst sich mit den verschiedenen Schneidwerkzeugen für CNC-Drehmaschinen, ihren Merkmalen, ihren Eigenschaften und wann und wie sie verwendet werden sollten. Darüber hinaus erfahren Sie am Ende des Artikels auch, wie Sie diese Tools pflegen und warum genau dies die Kriterien für die Auswahl sein sollten. Lass uns eintauchen.

Einführung in Drehschneidwerkzeuge

Mit der Aufrüstung manueller Dreh- und Schneidemaschinen auf CNC-Drehmaschinen erobern sie jede Fertigungsindustrie wie alles andere. CNC-Maschinen sind vollständig automatisiert und werden von einem Datensteuerungsprogramm gesteuert, das die Schneidwerkzeuge und -vorgänge steuert, um Präzision und Effizienz sicherzustellen. Immer mehr Branchen und die optimale Nutzung von CNC-Drehmaschinen; Automobil-, Elektronik- und Möbelindustrie, um nur einige zu nennen.

Angesichts der zunehmenden Abhängigkeit und Bedeutung von CNC-Drehmaschinen sollte man sich darüber im Klaren sein, dass ihr Schlüsselelement die daran befestigten Schneidwerkzeuge sind. Das sind die Werkzeuge, die die eigentliche Arbeit erledigen, zum Beispiel Schneiden, Bohren, Bohren, Gewindeschneiden und alles, was das Werkstück benötigt.

Kategorisierung von Drehwerkzeugen

Die große Auswahl an Schneidwerkzeugen kann weiter in Kategorien unterteilt werden, was letztendlich bei der Bestimmung des genauen Bedarfs hilft. Die Klassifizierung erfolgt nach Material, Verwendungszweck oder benötigten Schneidkanten.

Basierend auf dem Werkzeugmaterial

Das Material, mit dem die CNC-Drehmaschine arbeitet, wirkt sich auf das ausgewählte Schneidwerkzeug aus. Dies liegt daran, dass unterschiedliche Materialien unterschiedlich auf verschiedene Arten reagieren. Daher sollte berücksichtigt werden, welches Material mit dem Schneidwerkzeug in Kontakt kommt, um eine höhere Effizienz zu gewährleisten. Schneidwerkzeuge haben einen großen Einfluss auf die Leistung, einschließlich der Verschleißfestigkeit, der Schneidfähigkeit und der Hitzebeständigkeit.

1. Schnellarbeitsstahl (HSS)

HSS-Werkzeuge sind für ihre Steifigkeit und Langlebigkeit bekannt. Sie werden dort eingesetzt, wo die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung nicht erforderlich ist und die Kosten eher eine Rolle spielen. Obwohl sie weniger kosten als die anderen Materialien, weisen sie auch eine geringere Hitze- und Verschleißbeständigkeit auf, was bedeutet, dass sie schneller verschleißen.

2. Keramik

Keramische Schneidwerkzeuge sind äußerst hitzebeständig und eignen sich daher perfekt für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von gehärtetem Material. Sie halten hohen Schnittgeschwindigkeiten auch ohne Kühlmittel stand, können jedoch bei hoher mechanischer Beanspruchung reißen.

3. Hartmetall

Dies ist das am häufigsten verwendete Schneidwerkzeug in CNC-Drehmaschinen. Es besteht aus Wolframkarbid und wird wegen seiner Härte, Verschleißfestigkeit und der Gewährleistung der Schärfe bei hohen Schnittgeschwindigkeiten stark geschätzt. Dieser Schneidstoff ist ideal für Metallwerkstücke. Allerdings kann es bei starker Belastung auch zu Absplitterungen kommen.

4. Cermet

Dieses Schneidwerkzeug ist eine Mischung aus keramischen und metallischen Materialien, die es letztendlich ideal für den Umgang mit Zähigkeit machen. Cermet-Schneidwerkzeug ermöglicht gute Endbearbeitung.

Basierend auf der durchgeführten Operation

Ein weiteres Kriterium für CNC-Drehwerkzeuge ist der Bearbeitungsvorgang. Daher sollten die Arbeitsabläufe bei der Betrachtung der Werkzeuge eine Rolle spielen.

1. Drehwerkzeuge

Dieses Werkzeug wird bei Drehvorgängen verwendet, bei denen eine bestimmte Form oder Abmessung des Werkstücks durch Materialabtrag vom Außendurchmesser eines zylindrischen Werkstücks erreicht wird. Drehen ist der häufigste Vorgang und kann je nach Materialabtragsrate und Oberflächengüte weiter unterteilt werden.

Beispielsweise sind Schruppdrehwerkzeuge für die Entfernung großer Mengen von Material konzipiert, da sie einen größeren Spitzenradius haben. Sie verfügen außerdem über stärkere Schneidkanten, die eine einfache Bewältigung hoher Schnittkräfte ermöglichen.

Als nächstes kommen Schlichtdrehwerkzeuge zum Einsatz, die einen kleineren Spitzenradius haben und nach dem Schruppen für eine glatte Oberfläche sorgen. Allerdings erzielen sie im Vergleich zum Schruppen einen geringeren Materialabtrag.

Das letzte ist ein Profildrehwerkzeug, das für komplexe Außenprofile verwendet wird und eine präzise Geometrie erfordert, um dem vorgegebenen Profil zu folgen und die Genauigkeit beizubehalten.

2. Langweilige Werkzeuge

Bohrwerkzeuge sind für die Innenbearbeitung erforderlich, da sie vorgebohrte Löcher in einem Werkstück erweitern oder fertigstellen, was zu exakten Innendurchmessern und hochwertigen Oberflächengüten führt.

Grobbohrwerkzeuge sollen in der Anfangsphase große Materialmengen entfernen und so die grundlegende Innenform ergeben.

Nach dem Vorbohren werden Schlichtbohrwerkzeuge eingesetzt, um die Präzision und Oberflächenqualität zu erhöhen und sicherzustellen, dass die Endabmessungen genau den Spezifikationen entsprechen.

Präzisionsbohrstangen werden für die hochpräzise Innenbearbeitung verwendet, da sie eine präzise Steuerung und enge Toleranzen ermöglichen, die bei Anwendungen, die höchste Präzision erfordern, von entscheidender Bedeutung sind. Diese Werkzeuge sind für die Erstellung glatter, präziser Innenflächen unerlässlich.

3. Werkzeuge zum Abstechen und Einstechen

Werkzeuge zum Abstechen und Einstechen erfüllen einzigartige Aufgaben, werden jedoch in CNC-Drehmaschinen häufig austauschbar eingesetzt. Trennwerkzeuge, auch Trennwerkzeuge genannt, sind schmale, scharfkantige Werkzeuge, die zum Trennen von Bauteilen von einem größeren Werkstück durch Schneiden entlang einer einzigen Achse verwendet werden.

Nutwerkzeuge hingegen sind dazu gedacht, Nuten oder Kanäle in die Oberfläche eines Werkstücks zu schneiden. Diese können innenliegend sein, beispielsweise Löcher oder Bohrungen, oder außenliegend, entlang des Durchmessers oder der Fläche des Werkstücks, mit Profilen, die an unterschiedliche Nutgeometrien angepasst sind.

4. Bohrwerkzeuge

Bohrwerkzeuge werden zum Erstellen runder Löcher im Werkstück verwendet und sind häufig der erste Arbeitsschritt bei der CNC-Drehbearbeitung und legen den Grundstein für weitere Prozesse wie Bohren oder Gewindeschneiden. Der Spiralbohrer ist der gebräuchlichste Typ und verfügt über eine Spiralform, die die Spanentfernung beim Schneiden durch das Material unterstützt. Spiralbohrer sind vielseitig einsetzbar und werden für eine Vielzahl von Materialien beim ersten Bohren von Löchern verwendet. Zentrierbohrer hingegen erzeugen kleine Führungslöcher, die größere Spiralbohrer führen, um sicherzustellen, dass der Bohrer zentriert bleibt und eine Ablenkung während der Bearbeitung verhindert wird.

5. Gewindeschneidwerkzeuge

Gewindeschneidwerkzeuge werden zum Schneiden schraubenartiger Gewinde auf der Außen- oder Innenfläche eines Werkstücks mit spezifischen Geometrien verwendet, um genaue und gleichmäßige Gewindeprofile zu gewährleisten. Außengewindewerkzeuge dienen zum Schneiden von Gewinden am Außendurchmesser zylindrischer Werkstücke. Ihre Schneidkanten sind entsprechend dem erforderlichen Gewindeprofil geformt, wobei die CNC-Programmierung eine präzise Steigung und Tiefe gewährleistet. Innengewindewerkzeuge erfüllen die gleiche Funktion in Bohrungen oder Löchern und erzeugen Innengewinde, die für eine ordnungsgemäße Passung genau zum Außengewindeprofil passen müssen, was sie für Anwendungen, die Gewindekomponenten erfordern, von entscheidender Bedeutung ist.

6. Rändelwerkzeuge

Rändelwerkzeuge werden verwendet, um strukturierte oder gemusterte Oberflächen auf zylindrischen Werkstücken zu erzeugen, hauptsächlich aus ästhetischen oder funktionalen Gründen, wie zum Beispiel zur Verbesserung der Griffigkeit von Griffen oder Befestigungselementen. Gerade Rändelwerkzeuge erzeugen parallele Rillen entlang der Oberfläche und sorgen so für ein einfaches lineares Muster. Diamant-Rändelwerkzeuge hingegen erzeugen ein kreuzförmiges oder rautenförmiges Muster auf der Oberfläche des Werkstücks, das üblicherweise für besseren Halt verwendet wird und sich daher ideal für Anwendungen eignet, bei denen Handhabung oder Reibung wichtig sind. Diese Muster können für verschiedene funktionale oder dekorative Zwecke sowohl auf Metall- als auch auf Kunststoffwerkstücke aufgebracht werden.

Basierend auf der Anzahl der Schneidkanten

1. Einpunkt-Schneidwerkzeuge

Einschneidewerkzeuge verfügen über eine einzige Schneidkante, die mit dem Werkstück interagiert, wodurch sie für Aufgaben wie Drehen, Bohren, Gewindeschneiden und Anfasen geeignet sind. Diese Werkzeuge eignen sich ideal für einfache Bearbeitungsanwendungen, die Präzision in einer Richtung erfordern. Aufgrund ihrer Grundgeometrie sind sie einfach herzustellen und eignen sich ideal für Präzisionsbearbeitungen, bei denen große Genauigkeit erforderlich ist.

2. Mehrschneidwerkzeuge

Mehrschneidenwerkzeuge verfügen, wie der Name schon sagt, über viele Schneidkanten, die gleichzeitig in das Werkstück eingreifen, was zu höheren Materialabtragsraten und geringerem Werkzeugverschleiß führt. Sie werden häufig bei Arbeiten eingesetzt, die eine hohe Produktivität erfordern, wie z. B. Bohren, Mahlen, und Reiben.

Die vielen Schneidkanten verbessern außerdem die Wärmeableitung und erhöhen so die Langlebigkeit und Leistung des Werkzeugs. Man sollte auch wissen, dass sie zwar effizienter sind als Einzelschneidwerkzeuge, aber auch eine kompliziertere Geometrie aufweisen.

Geometrie der Drehschneidewerkzeuge

Apropos Geometrie: Bei CNC-Drehmaschinen und ihren Schneidwerkzeugen ist sie sehr wichtig, da sie bestimmt, wie sie mit dem Werkstück interagiert und verschiedene Bearbeitungsergebnisse beeinflusst.

Der Spanwinkel oder der Winkel zwischen der Stirnfläche des Schneidwerkzeugs und der Werkstückoberfläche ist ein wichtiger geometrischer Aspekt. Der Spanwinkel hat erheblichen Einfluss auf die Schnittkraft, die Spanbildung und den gesamten Werkzeugverschleiß. Ein positiver Spanwinkel wird üblicherweise bei der Bearbeitung weicherer Materialien verwendet, da er den Schnittwiderstand minimiert und die Spanproduktion erleichtert. Bei härteren Materialien ist ein negativer Spanwinkel wünschenswert, da er die Festigkeit des Werkzeugs und die Spanfestigkeit erhöht.

Ein weiteres wesentliches Element ist der Freiwinkel, also der Winkel, der zwischen der Schneidkante und der Werkstückoberfläche gebildet wird. Dieser Winkel verhindert, dass das Werkzeug am Werkstück reibt, wodurch Reibung und Verschleiß minimiert werden. Die Wahl des geeigneten Freiwinkels ist jedoch von entscheidender Bedeutung. Wenn der Freiwinkel zu groß ist, wird das Werkzeug schwächer und die Wahrscheinlichkeit, dass es zerbricht, steigt. Andererseits kann ein kleiner Freiwinkel zu übermäßiger Reibung führen, was zu Überhitzung und vorzeitigem Werkzeugverschleiß führt.

Der Schneidenradius beeinflusst auch das Endfinish der bearbeiteten Oberfläche. Ein größerer Radius führt zu einer besseren Oberflächengüte, erfordert jedoch eine höhere Schnittkraft. Im Gegensatz dazu erzeugt ein kleinerer Schneidkantenradius schärfere, aggressivere Schnitte, liefert jedoch möglicherweise keine so feine Oberflächenqualität. Schließlich stärkt der Nasenradius (die abgerundete Spitze des Schneidwerkzeugs) das Werkzeug und verbessert die Oberflächenglätte. Bei unsachgemäßer Handhabung kann ein größerer Spitzenradius jedoch den Schnittdruck erhöhen und Werkzeugrattern verursachen, was die Werkzeuglebensdauer und die Werkstückqualität verringert.

Werkzeugeinsätze und -halter

Schneidwerkzeuge werden häufig auf Werkzeughaltern in CNC-Drehmaschinen montiert, die für Stabilität und genaue Bearbeitungsprozesse unerlässlich sind. Werkzeughalter dienen dazu, das Schneidwerkzeug fest an Ort und Stelle zu halten und gleichzeitig den idealen Schnittwinkel für effiziente Ergebnisse beizubehalten. Wendeschneidplattenhalter gehören zu den am häufigsten verwendeten Werkzeughaltervarianten. Diese Halter verwenden Wendeschneidplatten, das sind auswechselbare Schneidplatten aus Keramik oder Hartmetall.

Sie stellen vielmehr eine kostengünstigere Möglichkeit dar, die Federn auszutauschen, wenn sie nicht mehr funktionieren, anstatt die gesamte Maschine auszutauschen.

Bei Einzelpunkt-Schneidaufgaben wie Drehen oder langweiligDabei sind Steifigkeit und Genauigkeit entscheidend. Schnellwechsel-Werkzeughalter werden häufig bei der CNC-Bearbeitung großer Stückzahlen verwendet, um Ausfallzeiten beim Werkzeugwechsel zu minimieren. Diese Halter sind äußerst nützlich für Anwendungen, bei denen zur Aufrechterhaltung der Effizienz häufige Werkzeugwechsel erforderlich sind, da sie einen schnellen Werkzeugwechsel ohne Neukalibrierung ermöglichen.

Die eigentlichen Wendeschneidplatten sind in drei verschiedenen Formen erhältlich: rund, quadratisch und dreieckig, die jeweils für eine bestimmte Bearbeitungsaktivität geeignet sind. Darüber hinaus stehen für sie verschiedene Beschichtungen wie diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC) und Titannitrid (TiN) zur Verfügung, die die Verschleißfestigkeit erhöhen, die Reibung verringern und die Werkzeugstandzeit verlängern.

Auswahlkriterien für CNC-Drehwerkzeuge

Um bei CNC-Dreharbeiten die besten Ergebnisse zu erzielen, muss das richtige Schneidwerkzeug ausgewählt werden. Das Werkstückmaterial ist eine der wichtigsten Variablen, da unterschiedliche Materialien unterschiedliche Werkzeugqualitäten erfordern. Während weichere Materialien wie Kunststoff oder Aluminium mit Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl (HSS) bearbeitet werden können, die kostengünstiger, aber weniger verschleißfest sind, erfordern härtere Materialien wie Titan oder Edelstahl robuste Werkzeugmaterialien wie Hartmetall oder Keramik, um hohen Temperaturen standzuhalten tragen.

Darüber hinaus sind Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit von entscheidender Bedeutung, da höhere Geschwindigkeiten zu erhöhtem Verschleiß und höherer Hitze führen. HSS eignet sich besser für langsamere Bearbeitungen, während Hartmetallwerkzeuge bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung eine bessere Leistung erbringen. Schließlich sind die Kosten und die Werkzeuglebensdauer wichtige Faktoren. Obwohl Hochleistungswerkzeuge wie Wendeplatten aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrid (CBN) teurer sind, halten sie länger und minimieren Werkzeugwechsel und Ausfallzeiten, was die Gesamtproduktionskosten senkt.

Werkzeugwartung und -handhabung Um eine präzise Bearbeitung zu gewährleisten und die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern, ist eine ordnungsgemäße Wartung unerlässlich. Es ist wichtig, regelmäßig auf Verschleiß, Absplitterungen oder Brüche zu prüfen. Es ist am besten, beschädigte Werkzeuge sofort zu reparieren, um Qualitätsproblemen bei der Bearbeitung vorzubeugen. Wendeschneidplatten sollten in der Originalverpackung gelagert werden, um Beschädigungen zu vermeiden. Rost und Korrosion können durch die Lagerung in trockenen, sauberen Umgebungen vermieden werden. Nachschärfbare Werkzeuge wie HSS können durch Nachschleifen länger halten; Abgenutzte Hartmetall- und Keramikeinsätze müssen ausgetauscht werden. Das Auftragen der richtigen Kühlmittelmenge minimiert außerdem den Werkzeugverschleiß, verringert die Hitze und verbessert die Oberflächengüte.
Fazit: Um die Produktivität und Effizienz der CNC-Bearbeitung zu maximieren und gleichzeitig Kosten und Werkzeugverschleiß zu senken, ist es wichtig, die richtige Auswahl und Wartung von Drehschneidwerkzeugen zu verstehen. Es kommt aber auch auf die Qualität der Schneidwerkzeuge für die CNC-Drehmaschine an, die Sie in Ihrer Branche verwenden. Die beste Anlaufstelle für alle Ihre CNC-Drehmaschinen-bezogenen Dinge ist CNC Yangsen. Mit mehr als 20 Jahren Erfahrung und strengsten Qualitätskontrollmaßnahmen stellen wir sicher, dass Ihre Bedürfnisse genau so erfüllt werden, wie Sie es sich wünschen.