Arten von CNC-Schneidwerkzeugen für die Bearbeitung von Teilen: Ein detaillierter Leitfaden

Die Auswahl der richtigen CNC-Zerspanungswerkzeuge ist entscheidend für erfolgreiche CNC-Bearbeitungen. Es gibt verschiedene Arten von CNC-Bearbeitungswerkzeugen, vom Fräsen über das Drehen und Schleifen bis hin zu Drehwerkzeugen. Jede dieser CNC-Werkzeugmaschinen hat ihre eigenen Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten. Es ist jedoch wichtig, die richtigen CNC-Werkzeugmaschinen für Ihr Projekt zu kennen, um ein besseres Ergebnis zu erzielen.

In diesem Artikel werden die Arten von CNC-Schneidwerkzeugen, Spezialwerkzeuge für bestimmte Anwendungen und die für die Herstellung von CNC-Werkzeugmaschinen verwendeten Materialien ausführlich beschrieben. Sie erfahren auch etwas über die typische Beschichtung von Schneidwerkzeugen.

Inhaltsübersicht

Arten von CNC-Bearbeitungswerkzeugen

Bei den CNC-Bearbeitungswerkzeugen, die bei der Bearbeitung eingesetzt werden, gibt es verschiedene Kategorien, die jeweils unterschiedliche Merkmale und Funktionen aufweisen. CNC-Zerspanungswerkzeuge werden in die folgenden Hauptkategorien unterteilt.

1. CNC-Schneidwerkzeuge (Fräsen)

CNC-Fräswerkzeuge sind zweifellos ein weit verbreitetes CNC-Bearbeitungswerkzeug in der CNC-Industrie. Obwohl diese Werkzeuge auch als Schneidewerkzeuge bezeichnet werden, wird bei der CNC-Bearbeitung statt des Schneidens ein Fräsvorgang durchgeführt. Als solche werden CNC-Schneidwerkzeuge üblicherweise als CNC-Fräser oder CNC-Fräser.

Das Fräsen ist ein beliebtes Verfahren, bei dem Bearbeitungswerkzeuge eingesetzt werden. Die große Vielfalt an CNC-Werkzeugen, die üblicherweise beim Fräsen verwendet werden, ermöglicht es, eine hohe Genauigkeit wie beim Drehen zu erreichen. CNC-Fräswerkzeuge werden häufig mit einer CNC-Fräsmaschine verwendet. Diese Fräsmaschinen verwenden rotierende CNC-Fräser, um Material von einem festen Werkstück zu entfernen.

Hier sind die gängigen Typen von CNC-Fräswerkzeugen:

Schaftfräser

Schaftfräser sind beliebte Werkzeuge in CNC-Fräsverfahren. Sie sind vielseitig einsetzbar und den Bohrern sehr ähnlich. Daher können sie Löcher in Materialien ohne vorgebohrte Stellen herstellen. Zerspanungsmechaniker verwenden verschiedene Arten von Schaftfräsern mit unterschiedlicher Anzahl von Spannuten und Nasentypen.

Es gibt drei Arten von Schaftfräsern, die nach ihrer Nase klassifiziert werden: Kugel-, Nasen-, Bullnose- und Flachfräser. 8 ist die Mindestanzahl von Spannuten, die ein Schaftfräser haben kann.

Gesicht Mühlen

Planfräser sind CNC-Schneidwerkzeuge mit ebenen Flächen und auswechselbaren Schneiden aus Hartmetall. Ein Planfräser kann ein Werkstück nur horizontal schneiden, da seine Schneiden an der Seite liegen. Daher glätten Planfräser die Oberfläche von Werkstücken.

Brammenfabriken

Plattenfräser oder glatte Fräser sind CNC-Bearbeitungswerkzeuge, die zum Fräsen ebener Flächen eingesetzt werden. Diese CNC-Fräser haben keine Seitenzähne und sind im Allgemeinen für schwere Bearbeitungen geeignet. Die Oberfläche des Werkstücks muss jedoch parallel zum CNC-Frästisch ausgerichtet sein.

Fliegenschneider

Diese CNC-Schneidwerkzeuge bestehen aus einem massiven Werkzeugkörper und einem oder zwei Schneideinsätzen. Die CNC-Meißel des Fliegenfräsers führen breite, flache Schnitte aus. Dadurch wird eine glatte Oberfläche der Werkstücke erzielt. Fly-Cutter mit einer Werkzeugschneide sind der am häufigsten verwendete Typ. Fliegenfräser mit zwei Schneiden hingegen werden manchmal auch als Fliegengitter bezeichnet, die einen größeren Schwenkbereich haben.

Hohle Mühlen

Hohlfräser haben die Form eines Rohrs und sehen aus wie umgekehrte Schaftfräser. Zerspanungsmechaniker verwenden diese CNC-Fräswerkzeuge, um Radien und Vollspitzen in Werkstücken zu erzeugen, da die Schneiden im Inneren des Fräsers vorhanden sind.

Waldmeisterschneider

Scheibenfräser oder Nutfräser sind CNC-Fräswerkzeuge, mit denen Maschinenbauer Keilnuten in Teile wie Wellen schneiden. Die Zähne dieser CNC-Fräser stehen senkrecht zum Außendurchmesser. Daher eignen sie sich zur Herstellung von Schlitzen oder Nuten für Scheibenfedern.

2. CNC-Drehwerkzeuge

Das Drehen ist eine der ältesten Bearbeitungen, die auf das ägyptische Reich zurückgeht. CNC-Drehwerkzeuge arbeiten mit einer Drehbank/Drehmaschine. Sie dreht das Werkstück mit hohen Drehzahlen, während die CNC-Drehwerkzeuge kontrolliert überschüssiges Material vom Werkstück abtragen, um die programmierte Form zu erreichen.

Die Form des Werkstücks wird jedoch durch das gewählte Drehverfahren und das Werkzeug bestimmt. Hier sind typische Drehwerkzeuge, die in der CNC-Bearbeitung verwendet werden:

Aufbohrwerkzeuge

Aufbohrwerkzeuge arbeiten mit der CNC-Drehmaschine zusammen, um konische oder gerade Löcher zu erweitern, die vorgebohrt oder in Teile gegossen wurden.

Werkzeuge zum Anfasen

Zerspanungsmechaniker verwenden Fasenwerkzeuge häufig für verschiedene Anwendungen wie das Anfasen, Entgraten und Entfernen scharfer Kanten an bearbeiteten Teilen.

Rändelwerkzeuge

Es handelt sich um funktionelle Schneidwerkzeuge für Zerspaner mit zwei oder mehr Metallrollen. Zerspanungsmechaniker verwenden sie, um verschiedene Muster (gerade, diagonal oder rautenförmig) auf der Oberfläche eines Werkstücks zu erzeugen. Diese Rändelmuster ermöglichen einen besseren Halt der fertigen Teile.

Abstechwerkzeuge

Ein Abstechwerkzeug ist eine weitere Art von CNC-Drehwerkzeug mit einer klingenähnlichen Kante. Zerspanungsmechaniker verwenden dieses schmale CNC-Schneidwerkzeug, um ein Minimum an Metall von den fertigen Teilen abzutrennen.

3. CNC-Bohrwerkzeuge

Bohrwerkzeuge, auch Bohrer genannt, sind CNC-Werkzeuge, die für die Herstellung von Löchern in verschiedenen Werkstücken geeignet sind. Diese Bearbeitungswerkzeuge arbeiten mit CNC-Fräsern oder Spiralbohrern und erzeugen mit ihren Spannuten und konischen Schneidspitzen Löcher. Nachstehend sind die Standard-Bohrwerkzeuge aufgeführt.

Zentrierbohrer

Zentrierbohrer sind CNC-Bohrwerkzeuge, mit denen präzise Löcher in ein Werkstück gebohrt werden, bevor andere Bohrer zur Vergrößerung des Lochs eingesetzt werden.

Auswerferbohrer

Zerspanungsmechaniker verwenden Auswerferbohrer, um nach dem Einsatz von Zentrierbohrern breitere und tiefere Löcher in das Werkstück zu bohren.

Spiralbohrer

Spiralbohrer oder Spiralmeißel sind zylindrische Bohrwerkzeuge mit tiefen spiralförmigen Nuten, die in der Regel aus Schnellarbeitsstahl (HSS) hergestellt werden. Sie eignen sich für allgemeine Zwecke, insbesondere für die Herstellung von Löchern in Materialien wie Metall.

4. CNC-Schleifwerkzeuge

CNC-Schleifwerkzeuge arbeiten mit Schleifscheiben. Zerspanungsmechaniker verwenden diese CNC-Bearbeitungswerkzeuge, um die Oberfläche von Werkstücken zu glätten, da sie ein hohes Maß an Genauigkeit bieten. Die abrasive Schleifscheibe ist ein Standard-CNC-Schleifwerkzeug.

Spezielle CNC-Zerspanungswerkzeuge für bestimmte Einsatzzwecke

Neben den bereits erwähnten Standard-CNC-Werkzeugen gibt es auch spezielle CNC-Zerspanungswerkzeuge für bestimmte Zwecke. Hier sind einige der weniger gebräuchlichen CNC-Bearbeitungswerkzeuge für spezielle Anwendungen.

Reibahle

Reibahlen sind CNC-Werkzeuge, die Zerspaner üblicherweise verwenden, um den Durchmesser bestehender Bohrungen in einem Werkstück zu vergrößern. Diese Werkzeuge verleihen den Löchern eine präzisere Oberfläche und einen genauen Durchmesser, der den erforderlichen Toleranzen entspricht.

Gravierwerkzeug

Gravierwerkzeuge sind spezialisierte CNC-Schneidwerkzeuge, mit denen Texte, Designs oder detaillierte Muster auf die Oberfläche von Werkstücken aufgebracht werden. Diese Werkzeuge fügen den Werkstücken dekorative und funktionale Merkmale hinzu und werden in verschiedenen Branchen zur Produktkennzeichnung und zum Branding eingesetzt.

Senkwerkzeug

Ein Senker ist ein CNC-Fräswerkzeug, das von Maschinenbauern verwendet wird, um eine konische Aussparung in ein Bohrloch einzubringen, damit es den kegelförmigen Kopf eines Bolzens oder einer Schraube aufnehmen kann.

Schwalbenschwanz-Werkzeug

Zerspanungsmechaniker verwenden Schwalbenschwanzwerkzeuge, um spezielle Arten von Hinterschneidungen in Werkstücken herzustellen. Diese Werkzeuge haben eine spezielle Geometrie, die sie für die Herstellung von Schwalbenschwanzverbindungen geeignet macht, die in der Metall- oder Holzbearbeitung verwendet werden, um zwei Werkstücke fest miteinander zu verbinden oder zu verriegeln.

Außenradiusschneider

Außenradiusfräser sind spezielle CNC-Schneidwerkzeuge mit halbkreisförmigen Schneidkanten, mit denen Zerspaner einen Radius an einer Außenkante anbringen, z. B. am Rand einer Tasche. Diese Radiusfräser erzeugen glatte, gleichmäßige Werkstückkanten, wodurch scharfe Ecken und Spannungskonzertierung vermieden werden.

Materialien für die Herstellung von Schneidwerkzeugen für CNC-Maschinen

Die Hersteller von CNC-Schneidwerkzeugen verwenden je nach Einsatzzweck oft unterschiedliche Materialien. CNC-Bearbeitungsverfahren. Außerdem ist die Herstellung von CNC-Schneidwerkzeugen aus Materialien, die härter sind als das Werkstück, eine allgemeine Faustregel. Hier sind die typischen Materialien, die bei der Herstellung von CNC-Schneidwerkzeugen verwendet werden.

Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl ist ein wirtschaftlicher Werkstoff, der häufig für die Herstellung von CNC-Fräsern verwendet wird. Zu seinen Legierungselementen gehören 0,6 - 1,5% Kohlenstoff, Mangan und Silizium. Außerdem ist dieses Material wegen seiner geringen Haltbarkeit billig.

Die Verwendung von Schneidwerkzeugen aus dieser Stahlsorte für Hochgeschwindigkeitsschnitte oder schwere Arbeiten führt zu einer schnelleren Degeneration, da der Schmelzpunkt von Kohlenstoffstahl bei 200 °C liegt. Daher eignet er sich am besten für die Bearbeitung von weniger festen Metallen (wie Messing, Magnesium und Messing).

Schnellarbeitsstahl

Schnellarbeitsstahl ist eine dauerhafte Alternative zu Kohlenstoffstahl. Dank seines Gehalts an Chrom, Molybdän und Wolfram weist er einen bemerkenswert hohen Schmelzpunkt von 600 °C auf. CNC-Schneidwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl können höheren Betriebstemperaturen standhalten. Außerdem eignen sie sich perfekt für Bearbeitungen, die höhere Fräsgeschwindigkeiten erfordern.

Hartmetall

Bearbeitungswerkzeuge aus Hartmetall bestehen aus einer perfekten Mischung aus Wolfram und Kobalt und eignen sich daher gut für Hochgeschwindigkeitsarbeiten. Zerspanungswerkzeuge aus Hartmetall sind in der Regel sehr hart und daher widerstandsfähig gegen Verschleiß, Rost und Hitze. Hartmetallwerkzeuge haben eine längere Lebensdauer und eignen sich perfekt für Bearbeitungen, die mit höheren Schnittgeschwindigkeiten durchgeführt werden.

Bearbeitungswerkzeuge aus Hartmetall eignen sich zum Schneiden von Gusseisen, Graphit, hitzebeständigem Stahl, Glas und rostfreiem Stahl.

Schneiden von Keramiken

Was die Härte betrifft, so ist Schneidkeramik das härteste dieser Materialien. Keramisches Material besteht aus Siliziumnitrid und Aluminiumoxid. In der Regel verwenden Zerspanungsmechaniker Werkzeuge aus Schneidkeramik für zähe, feste Materialien wie Gusseisen und Superlegierungen. Bei der Bearbeitung von härteren Werkstoffen können diese Werkstoffe jedoch leicht brechen und ausschlagen.

Außerdem eignen sich keramische Bearbeitungswerkzeuge für die Zerspanung von harten Stählen, Gusseisen oder Superlegierungen, da sie korrosions- und hitzebeständig sind.

Gängige Beschichtungsmaterialien für CNC-Bearbeitungswerkzeuge

Die in CNC-Werkzeugen verwendeten Materialien tragen wesentlich zu deren Eigenschaften bei. Diese Beschichtungen erhöhen die Härte und die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs, da sie sicherstellen, dass sie höheren Arbeitstemperaturen standhalten. Hier finden Sie typische Beschichtungsmaterialien für CNC-Bearbeitungswerkzeuge.

Titannitrid (TiN)

Titannitrid ist eine der ältesten Beschichtungen, die häufig zur Verbesserung der Härte von CNC-Schneidwerkzeugen eingesetzt wird. Es verbessert auch andere Eigenschaften der Schneidwerkzeuge, wie thermische Stabilität und Verschleißfestigkeit. TiN-beschichtete Werkzeuge weisen eine längere Lebensdauer und eine verbesserte Oberflächengüte bei mäßiger Oxidationsbeständigkeit auf.

Titan-Karbonnitrid (TiCN)

Dies ist eine Titannitrid-Beschichtung, die häufig für CNC-Schneidwerkzeuge verwendet wird. Ihr Kohlenstoffgehalt unterscheidet sie von anderen Varianten von Titannitridbeschichtungen. Diese Beschichtung weist eine relativ niedrige Betriebstemperatur auf und ist daher mit Hochtemperaturumgebungen nicht kompatibel. Sie verbessert jedoch die Oberflächenschmierung und die Härte der CNC-Bearbeitungswerkzeuge.

Chromnitrid (CrN)

CNC-Bearbeitungswerkzeuge mit Chromnitridbeschichtungen funktionieren dort gut, wo Titannitridbeschichtungen versagen. Die Chromnitrid-Beschichtung verbessert die Härte des Schneidwerkzeugs und macht es korrosionsbeständig. Aufgrund ihrer erhöhten thermischen Festigkeit eignen sich mit Chromnitrid beschichtete CNC-Zerspanungswerkzeuge für Anwendungen mit hoher Hitzeentwicklung.

Diamant

Diamant ist das härteste natürliche Material der Erde und daher für mechanische Bearbeitungen geeignet. Daher kann er auch unter rauen Bearbeitungsbedingungen gut funktionieren. Mit Diamanten beschichtete Werkzeugmaschinen sind ideal für die Bearbeitung schwer zerspanbarer Metalle wie Graphit und Silizium-Aluminium-Legierungen.

Überlegungen und Tipps zur Auswahl von CNC-Schneidwerkzeugen

Bei der Auswahl der richtigen Werkzeugmaschinen für eine optimale Effizienz und Oberflächengüte bei der CNC-Bearbeitung sind bestimmte Variablen zu berücksichtigen.

Werkzeug Material

Das für die Herstellung der CNC-Fräser verwendete Rohmaterial ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Werkzeugs. Beispielsweise sind Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl die erste Wahl, wenn Ihr Projekt CNC-Fräswerkzeuge mit langer Lebensdauer und hoher Hitzebeständigkeit erfordert.

Für die Bearbeitung von härteren Werkstoffen wie Gusseisen ist die Keramik jedoch die beste Wahl. Es ist hilfreich, sich an die Faustregel zu erinnern, die besagt, dass der Werkstoff eines Schneidwerkzeugs härter sein muss als der des Werkstücks.

Verwendete Beschichtung

Die Art der Beschichtung, mit der die CNC-Werkzeugmaschinen versehen sind, spielt eine entscheidende Rolle für ihre Eigenschaften. Die Beschichtung von Drehmeißeln mit Titannitrid beispielsweise erhöht ihre Härte und ihre Produktionskosten. Daher ist ein Titan-Nitrid-Fräser nicht die richtige Wahl, wenn Sie die Kosten minimieren müssen. Kosten für CNC-Bearbeitung.

Bearbeitungsverfahren

Es gibt verschiedene CNC-Bearbeitungsvorgänge, die jeweils unterschiedliche CNC-Schneidwerkzeuge erfordern. Daher bestimmt der beabsichtigte Bearbeitungsvorgang die Werkzeugmaschinen, mit denen gearbeitet werden soll. Beispielsweise sind Spiral-, Zentrier- und Punktbohrer typische Werkzeuge für Bohrvorgänge, und Schaft-, Stirn-, Gewinde-, Schalen- und Plattenfräser sind Werkzeuge, die üblicherweise für Fräsvorgänge verwendet werden. Schneidwerkzeuge für ein bestimmtes Bearbeitungsverfahren können jedoch auch für andere Anwendungen eingesetzt werden.

Anzahl der Werkzeugnuten

Die Anzahl der Spannuten bei CNC-Schneidwerkzeugen wie z. B. einem Fräser bestimmt deren Vorschubgeschwindigkeit. Je nach Anzahl der Spannuten kann sich eine Werkzeugmaschine mit höherer Geschwindigkeit gegen das Werkstück bewegen. In Fällen, in denen eine Werkzeugmaschine zu viele Spannuten hat, können die abgeschnittenen Werkstücke jedoch zwischen den Spannuten stecken bleiben. Daher ist es wichtig, die optimale Anzahl von Spannuten für die Bearbeitung zu wählen, um hervorragende Ergebnisse zu erzielen.

Werkzeug-Durchmesser

Der Durchmesser des CNC-Bearbeitungswerkzeugs bestimmt, wie schnell ein Werkzeug das Werkstück schneidet, denn Werkzeuge mit größerem Durchmesser fräsen Werkstücke schneller. Die Geometrie des Endprodukts kann jedoch gewisse Einschränkungen mit sich bringen.

Wenn zum Beispiel ein Werkstück bestimmte Innenradien erfordert, kann das Werkzeug nicht davon abweichen. Ebenso eignen sich CNC-Schneidwerkzeuge mit einem großen Durchmesser zum Abfräsen von Schüttgut. Dagegen sind Werkzeuge mit einem kleineren Durchmesser für die Bearbeitung der Innenecken des Werkstücks geeignet.

Industrieanwendungen Teile für CNC-Bearbeitungswerkzeuge

In diesem Abschnitt werden die verschiedenen Anwendungsteile für CNC-Bearbeitungswerkzeuge behandelt.

Autoindustrie

Die Hersteller in der Automobilindustrie setzen CNC-Bearbeitungswerkzeuge ein, um verschiedene Fahrzeugkomponenten herzustellen. Dazu gehören Aufhängungsteile, Motorblöcke und Getriebekomponenten.

Luft- und Raumfahrtindustrie

In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden CNC-Schneidwerkzeuge für die Herstellung präziser Flugzeugkomponenten eingesetzt. Die Hersteller verlassen sich auf diese CNC-Werkzeuge, weil sie die komplexen und hochpräzisen Anforderungen an Teile wie Fahrwerke, Turbinenschaufeln und Triebwerkskomponenten erfüllen können.

Elektronikindustrie

Zerspanungsmechaniker setzen verschiedene CNC-Werkzeugmaschinen ein, um Herstellung elektronischer Komponenten. Diese Werkzeuge bieten die Präzision und Genauigkeit, die für die Herstellung elektrischer Teile wie Leiterplatten (PCBs) erforderlich sind.

Medizinische Industrie

Die Hersteller in der Medizinbranche verwenden verschiedene CNC-Bearbeitungswerkzeuge, um unterschiedliche medizinische Teile und Komponenten herzustellen. Zahnärztliche Komponenten, chirurgische Instrumente, orthopädische Implantate und Komponenten elektrischer medizinischer Geräte sind gängige medizinische Teile, die mit CNC-Zerspanungswerkzeugen hergestellt werden.

Schlussfolgerung

CNC-Werkzeugmaschinen sind ein wesentlicher Bestandteil von Bearbeitungsvorgängen. Wenn Sie nicht die richtige CNC-Bearbeitungsmaschine für Ihr Projekt auswählen, werden Sie schlechte Ergebnisse erzielen. Daher ist die Auswahl der richtigen Werkzeuge entscheidend für eine erfolgreiche Präzisionsbearbeitung. Wir haben die Liste der CNC-Werkzeugmaschinen und hilfreiche Tipps für die Auswahl der richtigen CNC-Zerspanungswerkzeuge für Ihr nächstes Projekt untersucht.

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FAQs

Ist die Beschichtung von CNC-Werkzeugmaschinen obligatorisch?

Obwohl es nicht notwendig ist, Bearbeitungswerkzeuge zu beschichten, können Sie sie auch ohne Beschichtung verwenden. Beschichtete Werkzeugmaschinen halten jedoch länger als unbeschichtete.

Welche Materialien können mit CNC-Werkzeugen bearbeitet werden?

CNC-Fräsen können verschiedene Materialien wie Metalle (Aluminium, Edelstahl, Messing, Kupfer und Titan), Kunststoffe, Keramik, Holz und Verbundwerkstoffe schneiden.

Wie wählen Sie einen geeigneten CNC-Fräser aus?

Bei der Auswahl des richtigen Fräsers für ein bestimmtes Material müssen Faktoren wie die Art des Werkstücks, der Vorschub, die Schnittgeschwindigkeit und die gewünschte Oberflächengüte berücksichtigt werden.