Der Einfluss von Werkzeugverschleiß auf CNC-Bearbeitungsfehler

Verschleiß am Bohrer.

Die CNC-Bearbeitung ist ein weit verbreiteter Herstellungsprozess, bei dem automatisierte CNC-Maschinen zur Herstellung präziser und komplexer Teile eingesetzt werden. Trotz ihrer Präzision ist die CNC-Bearbeitung oft anfällig für mehrere Fehler, und eine der Hauptursachen ist der Werkzeugverschleiß.

Die Auswirkungen des Werkzeugverschleißes auf CNC-Bearbeitungsfehler ist ein bedeutendes Problem in der Fertigung, da es die Produktionseffizienz, Genauigkeit und Rentabilität beeinträchtigt. In diesem Artikel werden die durch Werkzeugverschleiß verursachten Mängel eingehend untersucht, einschließlich der Ursachen, der Erkennung des Verschleißes und vielem mehr.

 

Was versteht man unter Bearbeitungsfehlern?

Bearbeitungsfehler beziehen sich auf alle Abweichungen vom beabsichtigten Design während des CNC-Bearbeitungsprozesses. Dies bedeutet, dass Bearbeitungsfehler unerwünscht sind und sich auf verschiedene Aspekte der Bearbeitung von Teilen oder Produkten auswirken. Werkzeugverschleiß erhöht Schnittkraft, Vibration und Temperatur beim Schaftfräsen und verringert die Oberflächengüte des bearbeiteten Werkstücks (S, 2010).

Im Folgenden sind einige häufige Mängel die bei der CNC-Bearbeitung auftreten können.

• Werkzeugspuren auf der Oberfläche

Werkzeugspuren auf der Oberfläche

Werkzeugspuren sind der häufigste Bearbeitungsfehler, der auftritt, wenn das Schneidwerkzeug Spuren auf der Oberfläche des bearbeiteten Teils hinterlässt. Dies kann durch eine falsche Werkzeugauswahl, verschlissene oder beschädigte Schneidwerkzeuge oder falsche Schneidparameter verursacht werden.

• Risse oder Materialverformungen

Risse können durch zu hohe Schnittkräfte, falsche Werkzeugauswahl oder Werkstückmaterialfehler entstehen. Dies kann auf ungeeignete Schnittbedingungen, Variationen des Werkstückmaterials oder Wärmestau während des Bearbeitungsprozesses zurückzuführen sein.

• Hohe Rauheit

Die Oberflächenrauheit ist ein weiterer möglicher Bearbeitungsfehler und bezieht sich auf die Unregelmäßigkeit oder Unebenheit der Oberflächenstruktur eines bearbeiteten Teils. Dies ist auf falsche Schnittbedingungen, Werkzeugverschleiß oder Durchbiegung zurückzuführen.

 

Was versteht man unter Werkzeugverschleiß?

Werkzeuge sind bei jedem CNC-Bearbeitungsvorgang unerlässlich, um das Material zu schneiden und zu formen. Gängige Arten von Werkzeugen Zu den in der CNC-Bearbeitung verwendeten Werkzeugen gehören Schaftfräser, Bohrer und Drehwerkzeuge. Diese sind typischerweise auf einer Spindel montiert, die sich mit hoher Geschwindigkeit dreht und entlang einer programmierten Bahn geführt wird, um eine gewünschte Form oder Form zu erzeugen.

Unter Werkzeugverschleiß bei der CNC-Bearbeitung versteht man den allmählichen Materialabbau an der Schneidkante des Werkzeugs während des Bearbeitungsprozesses. Es handelt sich um ein häufiges Phänomen, das auf mehrere Faktoren zurückzuführen ist, wie z wiederholter Kontakt mit dem Werkstück, Reibung und Hitze, die durch den Schneidvorgang entsteht.

Wenn die Schneide stumpf oder beschädigt wird, nimmt die Qualität der bearbeiteten Teile ab und das Werkzeug muss ausgetauscht oder nachgeschärft werden. In einigen Fällen kann übermäßiger Werkzeugverschleiß zu einem vorzeitigen Werkzeugausfall führen, was zu längeren Produktionszeiten, höheren Produktionskosten und der Notwendigkeit häufiger Werkzeugwechsel führt.

Daher ist es wichtig, den Werkzeugverschleiß bei der CNC-Bearbeitung zu überwachen und zu kontrollieren, um mögliche Bearbeitungsfehler zu minimieren oder zu beseitigen.

 

Wie führt Werkzeugverschleiß zu Bearbeitungsfehlern in der CNC?

Werkzeugverschleiß verringert die Schärfe der Schneidkante, verändert die Werkzeuggeometrie und erfordert mehr Schnittkraft für die Durchführung von CNC-Bearbeitungsvorgängen.

1. Werkzeugverschleiß verringert die Schneidschärfe

Werkzeugverschleiß verringert die Schärfe der Schneide. Wenn die Schneidkante des Werkzeugs stumpf oder beschädigt wird, verringert sich seine Fähigkeit, effektiv Material vom Werkstück zu entfernen. Dadurch verringert sich die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit, was sich in Form von Rauheit, Kratzern oder anderen Unvollkommenheiten auf der Oberfläche der bearbeiteten Teile bemerkbar macht.

Wenn die Schneidkante außerdem stumpfer wird, entsteht mehr Wärme, was zu zusätzlichen Schäden am Werkzeug und am Werkstück führt, was zu einem erhöhten Risiko von Werkzeugbrüchen und anderen Bearbeitungsfehlern führt.

Da der Verschleiß des Werkzeugs mit der Zeit immer weiter zunimmt, wird es so stumpf, dass das Werkzeug keinen effektiven Materialabtrag mehr durchführen kann. Darüber hinaus kann eine flache Schneidkante dazu führen, dass das Werkzeug am Werkstück reibt, anstatt es zu schneiden, was zu erhöhter Reibung, Hitze und Verschleiß sowohl am Werkzeug als auch am Werkstück führt. Dies kann die Qualität der bearbeiteten Teile weiter verschlechtern und das Risiko eines Werkzeugbruchs erhöhen.

2. Werkzeugverschleiß erhöht die Schnittkräfte

Wenn die Schneide des CNC-Werkzeugs stumpf oder beschädigt wird, erhöhen sich die Kräfte, die zum Abtragen von Material vom Werkstück erforderlich sind. Beispielsweise führen die hohen Schnittgeschwindigkeiten beim Drehen im Vergleich zu höheren Vorschüben zu einem schnelleren Werkzeugverschleiß (Bhushan, 2022).

Lassen Sie uns nun einige CNC-Bearbeitungsfehler besprechen, die durch eine Erhöhung der Schnittkräfte verursacht werden können.

Werkzeugrattern	Es handelt sich um ein Schwingungsphänomen, das die Schnittkräfte erhöht, da es die erheblichen Schwingungen verstärkt und zu Oberflächenrauheit, ungleichmäßiger Textur, Dimensionsinstabilität und dem Risiko eines Werkzeugbruchs oder -versagens führt.
Werkzeugbruch oder -fehler	Wenn die Schnittkraft bei der CNC-Bearbeitung zunimmt, kann dies zu einer übermäßigen Belastung des Werkzeugs und damit zum Bruch des Werkzeugs führen. Dies kann darüber hinaus zu erheblichen Produktionsausfällen, erhöhten Produktionskosten und der Notwendigkeit häufiger Werkzeugwechsel führen.
Verformung des Werkstücks	Hohe Schnittkräfte können außerdem zu einer Verformung des Werkstücks führen, was Einfluss auf die Maßhaltigkeit und die Qualität der vorgesehenen Teile hat.

3. Werkzeugverschleiß wirkt sich auf die Werkzeuggeometrie aus

Da die Bearbeitungswerkzeuge mit der Zeit verschleißen, können sie ihre ursprüngliche Form und Geometrie verändern, was zu Abweichungen von der gewünschten Form oder Gestalt der bearbeiteten Teile führen kann. Dies kann zu vielen Bearbeitungsfehlern führen;

• Eine Änderung der Werkzeuggeometrie kann zu Abweichungen von den vorgegebenen Maßen der bearbeiteten Teile führen, was zu Maßfehlern und schlechterer Qualität führt.
• Änderungen in der Werkzeuggeometrie können sich auch auf die Oberflächengüte der bearbeiteten Teile auswirken und zu Rauheit, Kratzern oder anderen Fehlern führen.

4. Werkzeugverschleiß verringert die Schnittleistung.

Eine verminderte Schnittleistung ist eine Folge des Werkzeugverschleißes bei der CNC-Bearbeitung. Mit zunehmender Alterung und Abnutzung verliert das Werkzeug seine optimale Fähigkeit, Material vom Werkstück abzutragen. Dies führt zu erhöhtem Werkzeugverschleiß, hohen Zykluszeiten, schlechter Produktionsqualität und verringerter Schnittgeschwindigkeit.

Das häufige Auswirkungen einer geringen Schnittleistung Zu den Werkzeugen in der CNC-Bearbeitung gehören:

• Die Schnittgeschwindigkeit kann aufgrund schlechter Schnittleistung, längerer Produktionszeiten und verringerter Produktionseffizienz verringert werden.
• Die Herstellung jedes Artikels dauert länger, was zu längeren Zyklen und einer weniger produktiven Fertigung führt.
• Eine verringerte Schnittleistung kann zu mehr Werkzeugverschleiß, häufigem Werkzeugwechsel und kürzerer Werkzeuglebensdauer führen.
• Die Reduzierung von Leistungsproblemen kann zu einer verminderten Produktqualität, mehr Produktionsfehlern und einer weniger effizienten Produktion führen.

 

Wie kann der Werkzeugverschleiß bei der CNC-Bearbeitung minimiert werden?

Wie bereits erwähnt, wissen wir, dass Werkzeugverschleiß die Hauptursache für viele CNC-Bearbeitungsfehler ist. Für ein qualitativ hochwertiges Ergebnis ist es daher wichtig, Verschleiß zu verhindern oder zu minimieren.

Im Folgenden finden Sie einige Möglichkeiten, den Werkzeugverschleiß bei der CNC-Bearbeitung zu minimieren.

Wählen Sie das richtige Werkzeug: Die Auswahl des richtigen Werkzeugs entsprechend den Arbeitsanforderungen ist entscheidend für die Reduzierung des Werkzeugverschleißes. Die Art des Werkzeugs, seine Geometrie und das Material haben direkten Einfluss auf die Lebensdauer und Verschleißfestigkeit. Berücksichtigen Sie daher die Materialart des Werkstücks, die gewünschten Schnittparameter und die Oberflächenbeschaffenheit.

Optimieren Sie die Schnittparameter: Auch ungeeignete Schnittparameter wie Schnittgeschwindigkeit, Spindeldrehzahl und Schnitttiefe führen zum Verschleiß der Werkzeuge und damit zu mehreren Bearbeitungsfehlern. Dadurch sollten die Schnittparameter optimal auf das jeweilige Bearbeitungsprojekt abgestimmt werden.

Tragen Sie die Beschichtung auf: Die Beschichtung mit Titannitrid, Chromnitrid oder anderen Hartstoffen verbessert die Haltbarkeit des Werkzeugs und minimiert den Verschleiß. Diese Beschichtungen können die Reibung verringern, die Härte erhöhen und die Verschleißfestigkeit verbessern.

Geeignete Kühlmittel verwenden: Wärmestau ist eine der Hauptursachen für Werkzeugverschleiß. Die richtige Verwendung von Kühlmittel und die regelmäßige Wartung des Kühlmittelsystems können dazu beitragen, Reibung und Wärmestau zu reduzieren und so den Verschleiß des Werkzeugs zu verringern. Kühlmittel kann auch dabei helfen, Späne und Ablagerungen aus dem Schneidbereich zu entfernen.

Werkzeugwartung: Die regelmäßige Wartung von Werkzeugen wie Reinigen und Schärfen trägt zu einer längeren Lebensdauer bei und minimiert den Werkzeugverschleiß. Außerdem ist es wichtig, die Werkzeuge richtig zu handhaben und aufzubewahren.

 

Wie erkennt man den Werkzeugverschleiß bei der CNC-Bearbeitung?

Ungleichmäßige Oberflächenstruktur

Nur wenn man Probleme bei der CNC-Bearbeitung erkennt, kann man ihnen entgegenwirken. Ebenso ist es wichtig, den Werkzeugverschleiß zu erkennen, um das Risiko möglicher Bearbeitungsfehler auszuschließen.

Hier sind einige Möglichkeiten, den Werkzeugverschleiß bei der CNC-Bearbeitung zu erkennen:

• Visuelle Inspektion ist eine der besten Techniken, um den Werkzeugverschleiß sicherzustellen. Sie können es auf Verschleißerscheinungen wie stumpfe Schnittkanten, Späne oder Risse untersuchen.
• Analyse der Oberflächengüte An bearbeiteten Teilen treten auch Verschleißerscheinungen auf, wie z. B. Werkzeugspuren, unerwartete Rauheitsgrade und ungleichmäßige Textur.
• Vibration ist eine weitere Möglichkeit, Werkzeugverschleiß zu erkennen. Es besteht die Möglichkeit von Werkzeugverschleiß, wenn Teile der CNC-Maschine, des Schneidwerkzeugs und des Werkzeugs selbst vibrieren.

 

Summieren

Der Werkzeugverschleiß beeinflusst sowohl die Qualität bearbeiteter Produkte als auch die Schwere von Bearbeitungsfehlern erheblich – ein zentraler Aspekt bei der zuverlässigen Fertigung. CNC-BearbeitungsserviceZu den Gründen für den Verschleiß gehören unter anderem die folgenden: Alter des Werkzeugs, Schnittbedingungen, Werkzeugauswahl und Schnittparameter.

Ein proaktiver Ansatz zur Bewältigung des Werkzeugverschleißes, wie die Auswahl der richtigen Schneidwerkzeuge, die Verwendung geeigneter Schneidparameter und die Überwachung der Schnittkräfte, ist der beste Weg, mögliche Bearbeitungsfehler zu vermeiden.

Bei Boda legen wir größten Wert auf die Überwachung des Werkzeugverschleißes und möglicher Defekte. Unsere erfahrenen Ingenieure und Bediener arbeiten eng mit dem Qualitätskontrollteam zusammen, um das Risiko möglicher Bearbeitungsfehler im CNC-Bearbeitungsprojekt auszuschließen.

 

Häufig gestellte Fragen

Was sind die häufigsten Bearbeitungsfehler?

Werkzeugverschleiß kann sich auf die Oberflächengüte, die Maßhaltigkeit und die Gesamtqualität der Teile auswirken. Es ist die Hauptursache für Rauheit, Risse, Werkzeugspuren, Maßfehler und Werkzeugbruch.

Wie wirkt sich Werkzeugverschleiß auf CNC-Bearbeitungsfehler aus?

Werkzeugverschleiß verringert die Schärfe der Schneidkante, erhöht die Schnittkräfte und verändert die Werkzeuggeometrie. Die Folge sind erhöhte Reibung, Hitze und die Gefahr eines Werkzeugbruchs.

Was sind die ultimativen Folgen eines übermäßigen Werkzeugverschleißes bei der CNC-Bearbeitung?

Übermäßiger Werkzeugverschleiß bei der CNC-Bearbeitung kann zu vorzeitigem Ausfall, längeren Produktionszeiten, hohen Produktionskosten und häufigen Werkzeugwechseln führen.