Welche Art von CNC-Schneidwerkzeugen verwenden wir bei der CNC-Bearbeitung?

Welche CNC-Schneidwerkzeuge kommen bei der CNC-Bearbeitung zum Einsatz?

Wenn Sie in der Fertigungs- oder Ingenieurbranche tätig sind oder einfach nur die Magie der Präzision schätzen, haben Sie wahrscheinlich schon von CNC-Bearbeitung gehört. Sie ist das Rückgrat der modernen Produktion und kann unglaublich komplexe und präzise Teile in atemberaubender Geschwindigkeit produzieren. Doch was treibt diese unglaublichen Maschinen an – oder genauer gesagt: schneiden sie? Es sind die unbesungenen Helden: die CNC-Schneidwerkzeuge.

Der Meister der Materialentfernung: CNC-Schneidwerkzeuge verstehen

Im Kern geht es bei der CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) darum, Material von einem Werkstück zu entfernen, um die gewünschte Form zu erzeugen. Dieser subtraktive Prozess wird von verschiedenen Schneidwerkzeugen durchgeführt, jedes mit einzigartigen Geometrien, Materialien und Beschichtungen, die für unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge und Materialien entwickelt wurden. Die Wahl des richtigen Werkzeugs ist entscheidend für optimale Leistung, Standzeit und Oberflächengüte. Die Verwendung des falschen Werkzeugs ist wie der Versuch, ein Steak mit einem Buttermesser zu schneiden – technisch möglich, aber höchst ineffizient und frustrierend!

Der Meister der Materialentfernung: CNC-Schneidwerkzeuge verstehen

Sehen wir uns einige der am häufigsten verwendeten CNC-Fräswerkzeuge moderner Bearbeitungszentren an:

1. Schaftfräser: Die vielseitigen Allrounder

Ein Werkzeug, das wahrscheinlich in jeder CNC-Fräsmaschine vorhanden ist, ist der Schaftfräser. Es handelt sich um zylindrische Schneidwerkzeuge mit Schneidkanten an Stirn- und Seitenflächen, die ihn unglaublich vielseitig machen. Sie können axial (eintauchend) und radial (seitenfräsend) bewegt werden, um Material abzutragen. Stellen Sie sich das Schweizer Taschenmesser der Frästechnik vor.

Schaftfräsertypen:

 

• Flachfräser (Vierkantfräser): Diese Fräser haben eine flache Unterseite und scharfe Kanten und eignen sich daher ideal zum Erstellen ebener Flächen, rechtwinkliger Schultern, Nuten und Taschen. Sie sind die ideale Wahl für allgemeine Fräsarbeiten.

• Kugelkopffräser: Mit ihrer halbkugelförmigen Schneide eignen sie sich perfekt für 3D-Konturierung, Modellierung und die Herstellung glatter, gewölbter Oberflächen. Sie sind unverzichtbar für den Formenbau, die Fertigung von Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt und für künstlerische Designs. Wenn Sie organische oder fließende Formen herstellen möchten, ist dieser Fräser genau das Richtige für Sie.

• Eckenradiusfräser (Kugelfräser): Sie ähneln flachen Fräsern, verfügen jedoch über einen kleinen Radius an den Ecken. Diese Konstruktion trägt zur Festigkeit des Werkzeugs bei, reduziert Absplitterungen und verbessert die Oberflächengüte, insbesondere bei der Vorbearbeitung. Sie vereint das Beste aus beiden Welten – Festigkeit und ein glatteres Finish.

• Schruppfräser (Wellen-/Zahnfräser): Diese Fräser haben gewellte oder gezackte Schneiden, die für den schnellen Materialabtrag großer Materialmengen ausgelegt sind. Sie hinterlassen zwar eine rauere Oberfläche, sind aber beim anfänglichen Materialabtrag, oft als „Schruppen“ bezeichnet, äußerst effizient. Sie sind die kraftvollen Kämpfer unter den Fräsern.

• Konische Fräser: Wie der Name schon sagt, verjüngt sich die Schneide dieser Fräser über die gesamte Länge. Sie werden zum Herstellen von schrägen Wänden, Fasen und zur Bearbeitung tiefer Hohlräume mit Entformungsschrägen verwendet.

Einsatzmöglichkeiten in der CNC-Bearbeitung: Schaftfräser werden für eine Vielzahl von Bearbeitungen eingesetzt, darunter:

• Profilieren und Konturieren äußerer und innerer Merkmale.

• Herstellen von Nuten und Taschen unterschiedlicher Formen und Tiefen.

• Bohren (Tauchfräsen) und Rampenfräsen (schräges Eintauchen in das Material).

• Planfräsen kleinerer Flächen.

2. Planfräser: Die Oberflächennivellierer

Wenn Sie große, ebene und glatte Oberflächen erzeugen müssen, ist der Planfräser die ideale Lösung. Im Gegensatz zu Schaftfräsern, die mit ihrem Umfang und ihrer Stirn schneiden, schneiden Planfräser hauptsächlich mit ihrer senkrecht zur Werkstückoberfläche stehenden Stirnfläche. Sie verfügen oft über mehrere austauschbare Hartmetalleinsätze, die hohe Abtragsraten und hervorragende Oberflächengüten ermöglichen.

Wichtige Eigenschaften und Anwendungen:

Der Markt für Hochleistungs-Schneidwerkzeuge entwickelt sich jedoch weiter, um dieser Herausforderung gerecht zu werden. Führende Hersteller erkennen zunehmend den Bedarf an einer größeren Auswahl an Standard- und Halbstandard-Durchmessern. Dazu gehören:

• Mehrere Schneidplatten: Planfräser verfügen typischerweise über mehrere Schneidplatten (oft aus Hartmetall), die auf einem stabilen Werkzeugkörper befestigt sind. Bei Verschleiß einer Platte kann diese gedreht (an eine neue Schneide) oder ausgetauscht werden. Das verlängert die Werkzeugstandzeit und senkt die Kosten.

• Hohe Zerspanungsleistung: Da mehrere Schneiden gleichzeitig in das Material eingreifen, sind Planfräser äußerst effizient für den schnellen Abtrag großer Materialmengen von breiten Flächen.

• Hervorragende Oberflächengüte: Dank ihrer Konstruktion und des weitreichenden Eingriffs der Schneiden erzeugen Planfräser sehr ebene und glatte Oberflächen, die sich oft für Fertigteile oder als Vorbereitung für nachfolgende Präzisionsbearbeitungen eignen.

• Steifigkeit: Planfräser sind sehr steif konstruiert, um Vibrationen und Rattern bei anspruchsvollen Zerspanungsarbeiten zu minimieren.

Einsatzmöglichkeiten in der CNC-Bearbeitung:

Planfräser werden vorwiegend eingesetzt für: 

• Abflachen und Planfräsen großer Werkstückflächen.

• Vorbereitung von Oberflächen für nachfolgende Bearbeitungsvorgänge (z. B. Bohren, Gewindeschneiden oder Feinfräsen).

• Erzielen präziser Abmessungen und Parallelität an großen Bauteilen.

3. Bohrer: Die Lochmacher

Bohrer in CNC-Bearbeitungswerkzeugen wirken zwar einfach, sind aber hochspezialisiert. Sie dienen dazu, zylindrische Löcher in ein Werkstück zu bohren. CNC-Bohrvorgänge erfordern Präzision, und verschiedene Bohrertypen erfüllen unterschiedliche Anforderungen an die Lochherstellung.

Bohrertypen:

• Spiralbohrer: Die gebräuchlichste Bohrerart für allgemeine Bohrarbeiten.

• Anbohrer: Erzeugen eine konische Vertiefung, die einen präzisen Startpunkt für nachfolgende Bohrvorgänge bietet und ein „Wandern“ des Hauptbohrers verhindert.

• Auswerferbohrer: Für Tieflochbohrungen konzipiert, um Späne effizient abzuleiten.

• Zentrierbohrer: Erzeugen eine Zentrierbohrung für Dreharbeiten.

Die materielle Welt: Woraus bestehen diese Werkzeuge?

Die Leistung von CNC-Schneidwerkzeugen hängt stark vom Material ab, aus dem sie hergestellt sind. Gängige Materialien sind:

• Schnellarbeitsstahl (HSS): Eine kostengünstige Wahl, gut geeignet für die allgemeine Bearbeitung weicherer Werkstoffe.

• Hartmetall (Wolframkarbid): Der dominierende Werkstoff für Hochleistungswerkzeuge. Er ist deutlich härter und hitzebeständiger als HSS und ermöglicht dadurch höhere Schnittgeschwindigkeiten und längere Standzeiten, insbesondere bei exotischen Legierungen und gehärteten Stählen.

• Keramik: Extrem hart und hitzebeständig, ideal für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Gusseisen und gehärteten Stählen.

• Kubisches Bornitrid (CBN): Zweithärtester Werkstoff nach Diamant, perfekt für die Bearbeitung sehr harter Eisenwerkstoffe.

• Polykristalliner Diamant (PKD): Der härteste Werkzeugwerkstoff, der für die Bearbeitung hochabrasiver Nichteisen Werkstoffe wie Aluminium, Graphit und Verbundwerkstoffe verwendet wird.

Über das Grundmaterial hinaus werden auf die Werkzeuge verschiedene Beschichtungen (wie TiN, TiAlN, AlCrN) aufgetragen, um ihre Härte, Schmierfähigkeit, Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit zu verbessern und so ihre Lebensdauer weiter zu verlängern und die Leistung zu steigern.

Das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe auswählen

Die Auswahl der richtigen CNC-Schneidwerkzeuge für eine bestimmte CNC-Bearbeitung erfordert die Berücksichtigung mehrerer Faktoren:

• Werkstoff: Härte, Abrasivität und Bearbeitbarkeit des Materials sind entscheidend.

• Bearbeitungsart: Schruppen, Schlichten, Bohren, Gewindeschneiden oder Konturieren?

• Erforderliche Toleranzen und Oberflächengüte: Präzisionsteile erfordern hochwertige Werkzeuge und spezifische Geometrien.

• Maschinenleistung: Spindeldrehzahl, Leistung und Steifigkeit der CNC-Maschine.

• Wirtschaftlichkeit: Abwägung der Werkzeugkosten mit der erwarteten Werkzeugstandzeit und Produktivität.

In der komplexen und anspruchsvollen Welt der CNC-Bearbeitungswerkzeuge sind die Schneidwerkzeuge die heimlichen Helden. Das Verständnis ihrer Typen, Funktionen und Materialien ist grundlegend, um das volle Potenzial dieser unglaublichen Maschinen auszuschöpfen und die hochwertigen Komponenten herzustellen, die die Industrie voranbringen. Kontaktieren Sie Baucor – vom einfachsten Loch bis zur kompliziertesten Kontur. Wir haben das passende Spezialwerkzeug für Sie.