Verschiedene Arten von Drehschneidwerkzeugen für CNC-Drehmaschinen und -anwendungen

In der modernen Fertigung werden Drehschneidvorgänge durch automatisierte Computer Numerical Control (CNC)-Systeme durchgeführt. Dabei dreht sich ein Spezialwerkzeug um eine Achse und übt Druck auf ein Material aus, das von einer Spindel gehalten wird. Je nach Drehvorgang gibt es, wie Sie in diesem Artikel erfahren, viele verschiedene Arten von Drehschneidwerkzeugen.

Wie Drehwerkzeuge kategorisiert werden

Eine Drehmaschine ist eine Maschine, die verschiedene Materialien wie Metall oder Holz formt, indem sie sie gegen ein Schneidwerkzeug dreht. Der Begriff „Schneiden“ bedeutet im Allgemeinen, dass die Maschine einen Teil des Materials entfernt, um die gewünschte Form zu erreichen. Daher können fast alle Drehoperationen als Zerspanungsoperationen betrachtet werden.

Es gibt viele Möglichkeiten, die Form eines Materials zu erzeugen. Aus diesem Grund können Drehwerkzeuge in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Außerdem wird die Klassifizierung im Großen und Ganzen auf der Grundlage von vier kritischen Aspekten erstellt;

  • Je nach Betrieb
  • Nach Material
  • Nach Struktur
  • Entsprechend der Vorschubrichtung 

Aus diesen vier Klassen erhalten wir verschiedene Arten von Drehwerkzeugen für CNC-Maschinen. Lassen Sie uns die gängigen Tools und ihre Funktionsweise erkunden.

Klassifizierung basierend auf dem Betrieb

Diese Klassifizierung umfasst Werkzeuge, die auf dem basieren Schneiden Operation verwendet wird. Zu den gängigen Tools, die in diese Kategorie fallen, gehören:

Drehwerkzeuge

Drehen ist der häufigste Arbeitsgang an Drehmaschinen. Werkzeuge, die für diesen Vorgang verwendet werden, bewegen sich entlang der Länge des sich drehenden Werkstücks, entfernen einen Teil davon und verringern dadurch seinen Durchmesser. Das Ergebnis des Vorgangs hängt vom Winkel des Werkstücks, der Geschwindigkeit, der Tiefe und der Vorschubgeschwindigkeit ab.

CNC-Drehwerkzeuge können je nach verwendeter Operation noch weiter in zwei Teile unterteilt werden;

  • Grobe Drehwerkzeuge – Diese Drehwerkzeuge haben einen speziellen Winkel, der das schnelle Entfernen großer Materialbrocken erleichtert. Daher müssen diese Werkzeuge das Material nicht glätten. 
  • Drehwerkzeuge fertigstellen – Diese Art von Stimmwerkzeugen werden nach dem Grobwerkzeug eingesetzt, um kleines Oberflächenmaterial zu entfernen und eine glatte Oberfläche zu erzeugen. Um sicherzustellen, dass das Werkstück perfekt glatt ist, ist höchste Präzision erforderlich.

Anfaswerkzeug

Bei der CNC-Bearbeitung ist eine Fase eine Übergangskante, die mit einem Spezialwerkzeug an zwei Flächen eines Objekts erzeugt wird. Diese Kante ist normalerweise um 45° abgewinkelt.

Anfaswerkzeuge werden basierend auf dem Mechanismus, der zum Erzielen der Fasenfunktion am Werkstück verwendet wird, weiter klassifiziert. Der hier implizierte Mechanismus beschreibt die Geometrie, die zur Erzielung der Fase verwendet wird

Die erste Klassifizierung beschreibt die Werkzeuge, die einen einzelnen Winkel am Werkstück erzeugen. Mit anderen Worten: Die Spitze des Anfaswerkzeugs ist so abgewinkelt, dass beim Anfasvorgang ein gleichmäßiger Winkel über die gesamte Kante des Werkstücks erreicht wird.

Zweitens kann ein Anfaswerkzeug variable Winkel am Werkstück erzeugen. Dies wird ermöglicht, indem der Winkel des Faswerkzeugs während des Bearbeitungsvorgangs angepasst wird. Alle diese Vorgänge führen zu Fasen mit variablen Winkeln, abhängig von den Spezifikationen der Bearbeitungsanforderungen.

Schulterdrehwerkzeug

Dies ist ein ziemlich komplexer Vorgang, der zur Bildung von Fasen oder Hohlkehlen im Schulterbereich eines Werkstücks führt. Eine Schulter kann je nach Form, Größe und Geometrie ein beliebiger Bereich eines Werkstücks sein.

Werkzeuge zur Erzielung einer Schulter können auch als Schulterfräswerkzeuge bezeichnet werden. Schulterdrehwerkzeuge haben entweder einen Messer- oder einen Seitenschneidewinkel. Dieser Unterschied erklärt die Bildung einer abgeschrägten oder abgerundeten Schulter.

Eine Schulter kann quadratisch, abgeschrägt oder abgerundet sein. Quadratische Schultern werden durch Drehwerkzeuge mit einer Messerschneide erzeugt, während Fasen und Verrundungen durch ein gerades Drehwerkzeug erzeugt werden. Beim Erstellen von Verrundungen muss das gerade Abstimmungswerkzeug einen Nasenradius haben, um den konkaven oder konvexen Winkel zu berücksichtigen, der ein Merkmal einer Verrundung ist.

Gewindeschneidwerkzeug

Gewindeschneidwerkzeug

Wie der Name schon sagt, dient dieses Werkzeug zum Schneiden von Gewinden an einem Werkstück. Gewinde können entweder innen oder außen in das Metall- oder Holzmaterial geschnitten werden. Dieses Werkzeug ist unverzichtbar, da es die Herstellung von Bolzen und Schrauben ermöglicht.

Das Innengewinde wird üblicherweise als Innengewinde bezeichnet, während das Außengewinde als Außengewinde bezeichnet wird. Diese Terminologie wird verwendet, um das Zusammenpassen der Gewinde zu implizieren. Wie bei allen anderen CNC-Drehwerkzeugen wird das Gewindeschneidwerkzeug in eine Achse eingesetzt und das Werkstück in einer Spindel gedreht. 

Planwerkzeug

Dieses Werkzeug nutzt eine seitliche Schneidkante, um einen Querschnittsbereich eines Werkstücks zu entfernen und eine glatte Oberfläche zu erzeugen. Genauer gesagt schneidet das Werkzeug eine ebene Fläche, die senkrecht zur Rotationsachse des Werkstücks verläuft.

Planwerkzeuge werden bei Fräs- oder Bearbeitungsvorgängen eingesetzt. Für Bearbeitungsvorgänge werden Planwerkzeuge beim Bohren oder Drehen eingesetzt. Dies bedeutet, dass Bohr- und Drehwerkzeuge unter die breite Kategorie der Planbearbeitungsoperationen fallen können.

Ein Vorteil der Verwendung eines Plandrehwerkzeugs mit einer CNC-Maschine besteht darin, dass das CNC-System das Werkstück mit einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit zuführt. Dies hat den Vorteil, dass eine glattere Oberfläche entsteht. Dennoch haben Sie als Maschinist die Möglichkeit, Schrupp- oder Schlichtschnitte durchzuführen.

Einstechwerkzeug

Mit diesen Werkzeugen werden Bahnen oder Kanäle in ein Werkstück eingebracht. Das Einstechen wird auch als Stechoperation bezeichnet. 

Die mit Nutwerkzeugen erstellten Pfade und Kanäle erleichtern das Zusammenfügen der Fügeteile. Da beim Fügen verschiedene Arten von Passungen entstehen, gibt es diese Nutwerkzeuge in vielen verschiedenen Ausführungen. Wenn Sie anfangen, technisch zu werden, könnten Sie einige Dreh-, Bohr- und Planwerkzeuge als Stechwerkzeuge klassifizieren.

Die beiden Haupttypen von Nutwerkzeugen sind Werkzeuge mit Innen- und Außendurchmesser. Innendurchmesser-Nutwerkzeuge erzeugen eine Nut auf der Oberfläche des Werkstücks, während andere die gleichen Nuten auf der Innenoberfläche des Werkstücks erzeugen.

Formwerkzeug

Das Besondere an diesem Werkzeug ist, dass es Dreh- und Stechoperationen in einem Werkzeug vereint. Dies kann zur Bildung komplexer Designs führen, die mit dem einen oder anderen Werkzeug unmöglich oder nur schwer zu realisieren wären. Dieses Tool wird nicht häufig verwendet, da seine Einsatzmöglichkeiten begrenzt sind. Es ist jedoch praktisch, wenn das Design es erfordert.

Langweiliges Werkzeug

Dieses Tool gehört zu den einfachsten in dieser Kategorie. Der Begriff Bohren bezieht sich auf einen Vorgang, bei dem die Maschine den Durchmesser des Ausgangsmaterials schrittweise vergrößert. Das Bohrwerkzeug wird üblicherweise in ein bestehendes Loch eingesetzt und erweitert dieses. 

Das Bohrwerkzeug hinterlässt eine zylindrische Öffnung, die einen größeren Durchmesser als die vorherige Öffnung hat. Bohrvorgänge unterscheiden sich vom Drehen dadurch, dass ein Bohrwerkzeug ein einteiliges Werkzeug ist. 

Klassifizierung basierend auf Material

CNC-Schneidwerkzeuge können auch nach dem Material klassifiziert werden, aus dem sie hergestellt sind. Einige der gängigen Werkzeuge in dieser Kategorie bestehen aus den folgenden Materialien:

Karbid

Hartmetall ist ein Material, das aus Kohlenstoff und einer Metallverbindung besteht. Es verfügt über Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit und hohe thermische Stabilität. Aus diesen Gründen ist Hartmetall ein äußerst gefragtes Material für die Herstellung von CNC-Schneidwerkzeugen.

Aufgrund der hohen Verschleißfestigkeit von Hartmetall können mit Drehwerkzeugen aus diesem Material Hochgeschwindigkeitsschnitte und Präzisionsschnitte erzielt werden. Darüber hinaus kann Hartmetall zum Schneiden von Werkstücken aus hochfestem Stahl, Gusseisen, Glas und Kunststoffen verwendet werden.

Hochgeschwindigkeitsstahl

Hierbei handelt es sich um eine Legierung aus normalem Stahl, die mit mehreren Zusatzstoffen verstärkt ist, um sie zum Schneiden anderer Materialien geeignet zu machen. Schnellarbeitsstahl weist eine hohe Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und thermische Festigkeit auf. Die Kombination dieser Eigenschaften macht Schnellarbeitsstahl ideal zum Schneiden anderer Metalle. 

Schnellarbeitsstahl kann entweder mit Molybdän oder Kobalt weiter verstärkt werden. Dies gibt uns zwei Arten von HSS; das ist Molybdän-Schnellarbeitsstahl und Kobalt-Schnellarbeitsstahl. Diese beiden HSS-Typen können zum maschinellen Schneiden verschiedener Materialien verwendet werden, unabhängig von ihrer Festigkeit.

Diamond

Da es zu den härtesten Naturmaterialien gehört, ist es nur sinnvoll, es als Drehwerkzeug zu verwenden. Seine Härte sorgt dafür, dass es in verschiedene Materialien, einschließlich Metalle, Glas und Holz, schneiden kann, ohne dass es zu einer schnellen Abnutzung kommt.

Die am häufigsten zur Herstellung von CNC-Drehwerkzeugen verwendete Diamantart ist der sogenannte polykristalline Diamant (PCD). Hierbei handelt es sich um einen synthetischen Diamanten, der aufgrund der Zugabe von Legierungselementen wie Keramik, die während des Formungsprozesses hinzugefügt werden, eine hohe Abriebfestigkeit aufweist.

Einer der Nachteile von Diamanten besteht darin, dass sie extrem teuer sind. Dies führt zu einer schlechten Zugänglichkeit für Maschinisten mit begrenztem Budget. Ein Pluspunkt ist, dass Ihre Kunden ständig nach diesem Werkzeug suchen, um harte Materialien wie Keramik und Glas zu schneiden.

Spezialbeschichtete Werkzeuge 

Bei Bearbeitungsvorgängen tritt ein Phänomen auf, das als bekannt ist Spanhaftung kann auftreten. Dies ist durch die Extrusion und den Bruch zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und der Oberfläche des Werkstücks gekennzeichnet. Dieses Phänomen tritt auf, wenn das Werkzeug eine hohe Affinität zu Elementen wie Eisen aufweist. Um dieses Problem zu lösen, werden in der Regel speziell beschichtete Werkzeuge eingesetzt.

Kubisches Bornitrid (CBN) ist eines dieser Beschichtungsmaterialien, die zur Beschichtung von Bearbeitungswerkzeugen verwendet werden und helfen, dieses Problem zu vermeiden. CBN hat bekanntermaßen eine hohe Härte, die etwas geringer ist als die von Diamant, weist jedoch eine recht hohe thermische Stabilität auf. 

Klassifizierung basierend auf der Struktur

Drehwerkzeuge können auch nach ihrer Struktur oder Form klassifiziert werden. Diese Klassifizierung gibt uns drei Arten von Drehwerkzeugen, nämlich;

Einzelkörpertyp 

Diese Art von Werkzeugen besteht aus einem einheitlichen Material, das die gesamte Struktur des Werkzeugs ausmacht. So finden Sie beispielsweise einen Drehmeißel, der vollständig aus Keramik oder Schnellarbeitsstahl besteht. Diese Werkzeuge sind stark genug, um für allgemeine CNC-Bearbeitungsvorgänge verwendet zu werden.

Klemmentyp

Sie werden feststellen, dass diese Typen über eine Klemme verfügen, an der verschiedene Chips befestigt werden können. Mit anderen Worten: Sie verfügen über einen austauschbaren Mechanismus, mit dem Sie mehrere Unterwerkzeuge in einem verwenden können. Denken Sie an den Bohrer und die Bohrmaschine. Diese Flexibilität erhöht die Zugänglichkeit der Werkzeuge, was wiederum die Produktivität und den Wert steigert.

Schweißart 

In Fällen, in denen Sie ein Drehwerkzeug modifizieren oder kundenspezifisch anfertigen müssen, kann Schweißen die am besten geeignete Lösung sein. Sie können damit komplizierte Geometrien erstellen, die Sie für verschiedene Drehoperationen verwenden können. Der Vorteil von Schweißwerkzeugen besteht darin, dass sie leicht zugänglich sind und die Anpassungsmöglichkeiten endlos sind.

Klassifizierung nach Vorschubrichtung oder Geschwindigkeit 

Vorschubrichtung und Geschwindigkeit werden auch als Aspekte zur Klassifizierung von Drehschneidwerkzeugen für CNC-Maschinen herangezogen. In dieser Kategorie werden Sie typischerweise auf die folgenden Arten von Werkzeugen stoßen.

Rechtshänder-Werkzeug

Diese Werkzeuge entfernen/schneiden das unerwünschte Material von rechts nach links. Dies ist die am häufigsten verwendete Vorschubrichtung bei der CNC-Bearbeitung. Außerdem haben die meisten Drehmaschinen eine Rechts-Links-Ausrichtung. Dieses Werkzeug schneidet Material, indem es sich nach links bewegt.

Linkshänder-Werkzeug

Ein Linkshänder-Werkzeug ist das genaue Gegenteil eines Rechtshänder-Werkzeugs. Es entfernt Material vom Werkstück, indem es sich in die richtige Richtung bewegt. Es ist nicht üblich, CNC-Drehmaschinen zu finden, die über einen linksseitigen Werkzeugaufsatz verfügen. Einige sind jedoch in der Branche tätig.

Rundnasenwerkzeug

Diese Werkzeuge können sowohl in die rechte als auch in die linke Richtung schneiden. Dies liegt daran, dass sie keine seitlichen und hinteren Spanwinkel haben, die für die Bestimmung der Vorschubrichtung wesentlich sind. Positiv zu vermerken ist, dass das Werkzeug vielseitig in verschiedenen Ausrichtungen einsetzbar ist.

Konklusion

CNC-Maschinen bieten im Vergleich zu manuellen Vorgängen ein hohes Maß an Präzision und Geschwindigkeit. Dies spiegelt sich in der Menge der bearbeiteten Teile und dem Umsatz wider, den Maschinenbauer mit CNC-Systemen erzielen. Die in diesem Artikel besprochenen Werkzeuge haben Ihnen dabei geholfen, einige der gängigsten Drehschneidewerkzeuge zu identifizieren, die Sie in der Branche erwarten.

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