Bei der CNC-Bearbeitung können viele Faktoren zu Bearbeitungsfehlern führen, und ein wesentlicher Faktor istRundlauf des Schneidwerkzeugs. Der Rundlauf wirkt sich direkt auf den minimal erreichbaren Formfehler unter idealen Bedingungen sowie auf die geometrische Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche aus.
In realen Schneidszenarien wirkt sich der Rundlauf des Werkzeugs auf die Maßgenauigkeit, die Oberflächenrauheit, den ungleichmäßigen Werkzeugverschleiß und die Leistung von mehrschneidigen Werkzeugen aus. Je größer der Rundlauf, desto instabiler wird der Bearbeitungsprozess – was zu schlechteren Ergebnissen führt.
Ursachen für Rundlauf
Rundlauf beim CNC-Fräsen kann durch Fertigungs- oder Montagefehler am Werkzeug oder der Spindel, Fehlausrichtung zwischen Werkzeugachse und Spindeldrehachse, unsachgemäße Aufspannung oder bestimmte Bearbeitungsbedingungen verursacht werden.
1. Rundlauf von der Spindel selbst
Häufige Ursachen für den Rundlauf der Spindel sind:
- Koaxialer Versatz zwischen den Spindelzapfen
- Ungenauigkeiten bei Lagern
- Fluchtungsfehler zwischen den Lagern
- Durchbiegung der Spindel
Diese Faktoren haben ihren Ursprung in der Fertigungs- und Montagephase der Maschine. Als solche sind sie während des Betriebs schwer zu beseitigen, beeinträchtigen aber dennoch die Spindeldrehzahl je nach Bearbeitungsverfahren in unterschiedlichem Maße.
2. Fehlausrichtung zwischen Werkzeugzentrum und Spindelmitte
Wenn beim Einbau eines Werkzeugs dessen Mitte nicht mit dem Drehzentrum der Spindel ausgerichtet ist, ist ein Rundlauf unvermeidlich. Diese Fehlausrichtung kann folgende Ursachen haben:
- Schlechte Passform zwischen Werkzeug und Spannzange
- Unsachgemäße Installation des Werkzeugs
- Probleme mit der Werkzeugqualität
3. Auswirkungen des Bearbeitungsprozesses selbst
Radiale Schnittkräfte, die bei der Bearbeitung entstehen, können den Rundlauf des Werkzeugs verstärken. Diese Kräfte (eine Komponente der Gesamtschnittkraft) verursachen Werkzeugdurchbiegung, Werkstückbiegung und Vibrationen, was sich erheblich auf die Oberflächengüte und Maßgenauigkeit auswirkt. Sie hängen ab von:
- Schnittparameter
- Werkzeug- und Werkstückwerkstoffe
- Werkzeuggeometrie
- Schmiermethode
- Strategie der Bearbeitung
Methoden zur Reduzierung des Rundlaufs
Da der Rundlauf in erster Linie durch radiale Schnittkräfte verschlechtert wird, ist die Reduzierung dieser Kräfte der Schlüssel zur Minimierung des Rundlaufs. Im Folgenden finden Sie einige praktische Methoden, um dies zu erreichen:
1. Verwenden Sie scharfe Schneidwerkzeuge
- Größere SpanwinkelMachen Sie die Werkzeuge schärfer und reduzieren Sie Schnittkraft und Vibrationen.
- Größere EntlastungswinkelReduzieren Sie die Reibung zwischen der Werkzeugflanke und der Werkstückoberfläche und verringern Sie die Vibrationen.
However, rake and relief angles should not be too large, or tool strength and heat dissipation may suffer. For roughing, smaller angles are acceptable; for finishing, use larger angles to ensure sharpness and minimize runout.
2. Verwenden Sie hochfeste Werkzeuge
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Werkzeugsteifigkeit zu erhöhen:
- Schaftdurchmesser vergrößern: Eine Vergrößerung des Schaftdurchmessers um 20 % kann den Rundlauf bei gleicher Schnittkraft um bis zu 50 % reduzieren.
- Werkzeugüberstand kürzen: Ein längerer Überhang erhöht die Werkzeugdurchbiegung, was zu schwankendem Rundlauf und rauen Oberflächen führt. Durch die Reduzierung des Überhangs um 20 % kann auch der Rundlauf um etwa 50 % reduziert werden.
3. Stellen Sie sicher, dass die Oberfläche des Werkzeugrechens glatt ist
Eine polierte Spanoberfläche reduziert die Spanreibung, die Schnittkräfte und letztendlich den Rundlauf des Werkzeugs.
4. Halten Sie Spindelkegel und Spannzange sauber
Reinigen Sie vor dem Einbau immer den Spindelkegel und die Spannzange. Vermeiden Sie Staub oder Bearbeitungsrückstände.
Wählen Sie auch Werkzeuge mitkürzere Überhängeund wenden Siegleichmäßige, angemessene Spannkraft– weder zu eng noch zu locker.
5. Verwenden Sie die richtige Schnitttiefe
- Zu leichtEin Schnitt kann dazu führen, dass das Werkzeug verrutscht, was zu einem variablen Rundlauf und einer schlechten Oberflächengüte führt.
- Zu schwerEin Schnitt erhöht die Schnittkraft und die Werkzeugdurchbiegung, wodurch sich auch der Rundlauf und das Finish verschlechtern.
Choose a balanced depth of cut based on the tool and material.
6. Verwenden Sie das Steigfräsen zum Schlichten
Inkonventionelles Fräsenändert sich das Spiel zwischen Leitspindel und Mutter ständig, was zu ungleichmäßigem Vorschub, Stößen und Vibrationen führt. Dies wirkt sich auf die Oberflächengüte und die Lebensdauer von Werkzeugen/Maschinen aus.
Beim Steigfräsen, nehmen die Spandicke und die Werkzeugbelastung allmählich zu, was zu einem glatteren Schnitt führt – besonders geeignet für das Finishen.
For roughing, climb milling is still preferred due to its higher productivity and longer tool life.
7. Verwenden Sie geeignete Kühlschmierstoffe
- Kühlschmierstoffe auf WasserbasisSie helfen hauptsächlich bei der Kühlung und haben nur einen geringen Einfluss auf die Schnittkräfte.
- Schmierstoffe auf Ölbasisauf der anderen Seite können die Schnittkräfte durch Schmierung erheblich reduziert werden, wodurch die Reibung sowohl an der Span- als auch an der Entlastungsfläche verringert und dadurch der Werkzeugrundlauf reduziert wird.
Schlussbemerkung
In der Praxis können die negativen Auswirkungen des Rundlaufs des Radialwerkzeugs auf die Werkstückgenauigkeit erheblich minimiert werden, solange die Maschine genau hergestellt und montiert wird und die richtigen Werkzeug- und Bearbeitungsverfahren verwendet werden.
