22 wichtige Fakten, die Sie über die Verarbeitung mit CNC-Graviermaschinen wissen müssen!

 

CNC-Graviermaschinen zeichnen sich durch Feinbearbeitung mit kleinen Werkzeugen aus und können Fräsen, Schleifen, Bohren und Hochgeschwindigkeitsgewindeschneiden. Sie werden häufig in der 3C-Industrie, der Formenindustrie, der Medizinbranche und anderen Bereichen eingesetzt. In diesem Artikel werden häufig gestellte Fragen zur CNC-Gravierverarbeitung gesammelt.

 

 

 

 

1. Was ist der Hauptunterschied zwischen CNC-Gravur und CNC-Fräsen?

Sowohl beim CNC-Gravieren als auch beim CNC-Fräsen werden Fräsprinzipien verwendet. Der Hauptunterschied liegt im verwendeten Werkzeugdurchmesser. Der typische Werkzeugdurchmesserbereich beim CNC-Fräsen beträgt {{0}} Millimeter, während er beim CNC-Gravieren 0,2-3 Millimeter beträgt.

 

2. Ist CNC-Fräsen nur für die Grobbearbeitung und CNC-Gravieren nur für die Feinbearbeitung gedacht?

Bevor wir diese Frage beantworten, sollten wir uns zunächst mit dem Konzept des Prozesses befassen. Beim Grobbearbeiten wird viel Material entfernt, beim Feinbearbeiten dagegen nur wenig. Daher denken manche Leute, Grobbearbeiten sei „schweres Schneiden“ und Feinbearbeiten „leichtes Schneiden“. In Wirklichkeit sind Grobbearbeiten, Vorschlichten und Schlichten Prozesskonzepte, die unterschiedliche Bearbeitungsstufen darstellen. Die richtige Antwort lautet also, dass CNC-Fräsen sowohl schweres als auch leichtes Schneiden ermöglicht, während CNC-Gravieren nur leichtes Schneiden ermöglicht.

 

3. Kann mit der CNC-Gravur eine Grobbearbeitung von Stahlmaterialien durchgeführt werden?

Um festzustellen, ob CNC-Gravur ein bestimmtes Material verarbeiten kann, muss die Werkzeuggröße berücksichtigt werden. Die bei der CNC-Gravur verwendeten Werkzeuge bestimmen die maximale Entfernungskapazität. Wenn die Form die Verwendung von Werkzeugen mit einem Durchmesser von mehr als 6 Millimetern zulässt, wird dringend empfohlen, zuerst CNC-Fräsen zu verwenden und dann Gravuren zu verwenden, um das verbleibende Material zu entfernen.

 

4. Kann ein CNC-Bearbeitungszentrum mit Geschwindigkeitssteigerer Gravuren durchführen?

Nein, das ist nicht möglich. Solche Produkte wurden vor zwei Jahren auf Messen vorgestellt, konnten aber keine Gravuren durchführen. Der Hauptgrund dafür ist, dass CNC-Bearbeitungszentren für ihre eigene Werkzeugpalette konzipiert sind und die Gesamtstruktur nicht zum Gravieren geeignet ist. Der Irrtum entsteht dadurch, dass Hochgeschwindigkeitsspindeln mit der einzigen Funktion von Graviermaschinen gleichgesetzt werden.

 

5. Kann CNC-Gravur EDM (Electric Discharge Machining) ersetzen?

Nein, das ist nicht möglich. Obwohl das Gravieren den Werkzeugdurchmesserbereich beim Fräsen verringert und es ermöglicht, einige kleine Formen, die zuvor EDM erforderten, mit Gravieren zu bearbeiten, liegt das Längen-Durchmesser-Verhältnis von Gravierwerkzeugen im Allgemeinen bei etwa 5:1. Bei Verwendung von Werkzeugen mit kleinem Durchmesser können nur flache Hohlräume bearbeitet werden, während EDM Hohlräume mit fast keiner Schnittkraft erzeugen kann, solange Elektroden hergestellt werden können.

 

 

 

 

6. Welche Hauptfaktoren beeinflussen den Gravurvorgang?

Die spanende Bearbeitung ist ein komplexer Prozess mit zahlreichen Einflussfaktoren. Dazu zählen vor allem die Eigenschaften der Werkzeugmaschine, Werkzeuge, Steuerungssysteme, Materialeigenschaften, Verarbeitungstechnologie, Zusatzvorrichtungen und die Umgebung.

 

7. Welche Anforderungen werden an das Steuerungssystem bei der CNC-Gravurverarbeitung gestellt?

CNC-Gravieren ist grundsätzlich ein Fräsprozess, daher muss das Steuerungssystem über Fräsfunktionen verfügen. Für die Bearbeitung kleiner Werkzeuge muss es eine Vorwärtsfunktion bieten, vor dem Pfad abbremsen und die Häufigkeit von Werkzeugbrüchen reduzieren. Gleichzeitig sollte die Vorschubgeschwindigkeit auf glatteren Pfadsegmenten erhöht werden, um die Gravureffizienz zu verbessern.

 

8. Welche Materialeigenschaften haben Einfluss auf die Verarbeitung?

Die wichtigsten Faktoren, die die Gravurleistung von Materialien beeinflussen, sind Materialart, Härte und Zähigkeit. Zu den Materialarten gehören metallische und nichtmetallische Materialien. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Härte, desto schlechter die Bearbeitbarkeit; je höher die Viskosität, desto schlechter die Bearbeitbarkeit. Mehr Verunreinigungen verringern ebenfalls die Bearbeitbarkeit, und je härter die inneren Partikel sind, desto schlechter die Bearbeitbarkeit. Als grober Richtwert gilt, dass ein höherer Kohlenstoffgehalt zu einer schlechteren Bearbeitbarkeit führt, ein höherer Legierungsgehalt zu einer schlechteren Bearbeitbarkeit und ein höherer Gehalt an nichtmetallischen Elementen zu einer besseren Bearbeitbarkeit (obwohl der nichtmetallische Gehalt in Materialien im Allgemeinen streng kontrolliert wird).

 

9. Welche Materialien eignen sich zum Gravieren?

Geeignete nichtmetallische Materialien zum Gravieren sind Acryl, Harz und Holz. Ungeeignete nichtmetallische Materialien sind natürlicher Marmor und Glas. Geeignete metallische Materialien sind Kupfer, Aluminium und Weichstahl mit einer Härte unter HRC40. Ungeeignete metallische Materialien sind gehärteter Stahl.

 

10. Welchen Einfluss hat das Werkzeug selbst auf die Verarbeitung und auf welche Weise?

Zu den Faktoren, die die Leistung von Gravierwerkzeugen beeinflussen, gehören Werkzeugmaterial, geometrische Parameter und Schleiftechnologie. Gravierwerkzeuge werden aus Hartlegierungen, einer Pulverlegierung, hergestellt und der wichtigste Leistungsindikator ist der durchschnittliche Durchmesser des Pulvers. Ein kleinerer Durchmesser bedeutet mehr Verschleißfestigkeit und eine längere Werkzeughaltbarkeit. Die Schärfe des Werkzeugs beeinflusst in erster Linie die Schnittkraft. Schärfere Werkzeuge führen zu einer geringeren Schnittkraft, einer reibungsloseren Verarbeitung und einer besseren Oberflächenqualität, jedoch einer geringeren Werkzeughaltbarkeit. Deshalb sollten für unterschiedliche Materialien unterschiedliche Schärfegrade gewählt werden. Weichere und klebrigere Materialien erfordern schärfere Werkzeuge, während härtere Materialien eine geringere Schärfe erfordern, um die Werkzeughaltbarkeit zu verbessern. Ist das Werkzeug jedoch zu stumpf, erhöht sich die Schnittkraft, was die Verarbeitung beeinträchtigt. Der wichtigste Faktor beim Werkzeugschleifen ist die Körnung der Feinschleifscheibe. Eine höhere Körnung erzeugt feinere Schneidkanten, was die Werkzeughaltbarkeit verbessert, und glattere Werkzeugrückseiten, was die Oberflächenqualität verbessert.

 

11. Wie lautet die Formel für die Werkzeuglebensdauer?

Die Standzeit bezieht sich in erster Linie auf die Standzeit des Werkzeugs während der Bearbeitung von Stahlwerkstoffen. Die empirische Formel lautet: (T ist die Standzeit, CT ist der Standzeitparameter, VC ist die Schnittgeschwindigkeit, f ist der Vorschub pro Zahn, P ist die Schnitttiefe). Die Schnittgeschwindigkeit hat dabei den größten Einfluss auf die Standzeit des Werkzeugs. Darüber hinaus wirken sich auch der Rundlauf des Werkzeugs, die Schleifqualität, das Werkzeugmaterial und die Beschichtung sowie das Kühlmittel auf die Haltbarkeit des Werkzeugs aus.

 

12. Wie schützt man die Ausrüstung der Graviermaschine während der Verarbeitung?

1) Schützen Sie das Werkzeugeinstellgerät vor übermäßiger Öleinwirkung.

2) Kontrollieren Sie herumfliegende Späne, die die Maschine beschädigen können, indem sie Kurzschlüsse im Schaltschrank verursachen oder beim Eindringen die Lebensdauer von Schrauben und Führungen verkürzen.

3) Ziehen Sie beim Bewegen der Arbeitsleuchte nicht am Lampenkopf, um eine Beschädigung zu vermeiden.

4) Beobachten Sie den Schneidbereich nicht zu genau, um Augenverletzungen durch herumfliegende Späne zu vermeiden. Vermeiden Sie jegliche Arbeiten am Arbeitstisch, während sich der Spindelmotor dreht.

5) Öffnen oder schließen Sie die Maschinentür nicht gewaltsam, da die Stöße bei der Feinbearbeitung Werkzeugspuren auf der Oberfläche hinterlassen können.

6) Stellen Sie sicher, dass die Spindel die volle Drehzahl erreicht, bevor Sie mit der Bearbeitung beginnen, um ein Abwürgen des Motors aufgrund einer niedrigen Anfangsdrehzahl zu verhindern.

7) Legen Sie keine Werkzeuge oder Werkstücke auf den Balken der Maschine.

8) Legen Sie keine magnetischen Werkzeuge wie Spannfutter und Messuhrsockel auf den Schaltschrank, um eine Beschädigung des Displays zu vermeiden.

 

13. Welche Parameter müssen angepasst werden, wenn bei neuen Werkzeugen Verzögerungen und Verarbeitungsschwierigkeiten auftreten?

Welche Parameter müssen angepasst werden, wenn ein neues Werkzeug während der Bearbeitung blockiert und der Prozess schwierig ist? Die Schwierigkeit bei der Bearbeitung liegt daran, dass die Leistung und das Drehmoment der Spindel die aktuelle Schnittlast nicht bewältigen können. Die entsprechende Maßnahme besteht darin, den Pfad neu zu programmieren und die Schnitttiefe, die Schlitztiefe und den Trimmbetrag zu reduzieren. Wenn die Gesamtbearbeitungszeit weniger als 30 Minuten beträgt, kann der Schnittzustand auch durch Anpassen der Vorschubgeschwindigkeit verbessert werden.

 

14. Welche Funktion hat Kühlschmierstoff?

Bei der Metallverarbeitung sollte auf die Zugabe von Kühlmittel geachtet werden. Die Aufgabe des Kühlsystems besteht darin, Schnittwärme und Späne abzuführen und während der Verarbeitung für Schmierung zu sorgen. Das Kühlmittel leitet die Schnittwärme ab, wodurch die auf Werkzeug und Motor übertragene Wärme reduziert und so deren Lebensdauer verlängert wird. Es entfernt auch Späne und verhindert so ein sekundäres Schneiden. Die Schmierung verringert die Schnittkraft und macht die Bearbeitung stabiler. Bei der Verarbeitung von Kupfer kann die Verwendung von ölbasierter Schneidflüssigkeit die Oberflächenqualität verbessern.

 

15. Welche Stadien des Werkzeugverschleißes gibt es?

Der Werkzeugverschleiß wird in drei Phasen unterteilt: anfänglicher Verschleiß, normaler Verschleiß und schneller Verschleiß. In der anfänglichen Verschleißphase ist die Hauptursache für den Werkzeugverschleiß die niedrige Temperatur, die die optimale Schnitttemperatur noch nicht erreicht hat. In dieser Phase ist der Verschleiß hauptsächlich abrasiver Verschleiß, der das Werkzeug erheblich beeinträchtigt und leicht zum Bruch des Werkzeugs führen kann. Diese Phase ist sehr gefährlich; unsachgemäße Handhabung kann zum Versagen des Werkzeugs führen. Sobald das Werkzeug die anfängliche Verschleißphase durchlaufen und eine bestimmte Schnitttemperatur erreicht hat, ist der Hauptverschleiß Diffusionsverschleiß, der hauptsächlich lokales Abblättern verursacht. Dieser Verschleiß ist relativ gering und langsam. Wenn der Verschleiß ein bestimmtes Ausmaß erreicht, versagt das Werkzeug und tritt in die Phase des schnellen Verschleißes ein.

 

16. Warum ist ein Einfahren von Werkzeugen notwendig und wie wird es durchgeführt?

Warum und wie sollten Werkzeuge eingefahren werden? Wie bereits erwähnt, neigen Werkzeuge dazu, während der anfänglichen Verschleißphase zu brechen. Um dies zu vermeiden, müssen Werkzeuge eingefahren werden, um die Schnitttemperatur allmählich auf ein vernünftiges Niveau zu erhöhen. Experimentelle Überprüfungen zeigen, dass sich die Werkzeuglebensdauer unter denselben Verarbeitungsparametern nach dem Einfahren mehr als verdoppelt. Die Einfahrmethode besteht darin, eine vernünftige Spindeldrehzahl beizubehalten und gleichzeitig die Vorschubgeschwindigkeit zu halbieren, wobei die Verarbeitungszeit ungefähr 5-10 Minuten beträgt. Verwenden Sie den niedrigeren Wert für weiche Materialien und den höheren Wert für harte Metalle.

17. Wie kann man starken Werkzeugverschleiß feststellen?

Starker Werkzeugverschleiß ist erkennbar an:

1) Während der Verarbeitung ist ein scharfes Geräusch zu hören.

2) Bemerken Sie ein erhebliches Blockieren der Spindel.

3) Gefühl erhöhter Vibrationen während der Verarbeitung und spürbare Spindelvibrationen.

4) Beobachtung ungleichmäßiger Werkzeugspuren auf der bearbeiteten Oberfläche (wenn dies von Anfang an auftritt, deutet es auf eine übermäßige Schnitttiefe hin).

 

 

 

 

18. Wann sollte das Werkzeug gewechselt werden?

Das Werkzeug sollte gewechselt werden, wenn es etwa 2/3 seiner maximalen Lebensdauer erreicht hat. Zeigt das Werkzeug beispielsweise nach 60 Minuten Einsatz starke Abnutzung, sollte es beim nächsten Bearbeitungsvorgang nach 40 Minuten gewechselt werden. Es ist wichtig, sich an regelmäßige Werkzeugwechsel zu gewöhnen.

 

19. Kann ein stark abgenutztes Werkzeug weiter verwendet werden?

Nach starkem Verschleiß kann die Schnittkraft bis auf das Dreifache des Normalwerts ansteigen. Die Schnittkraft hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer des Spindelmotors, wobei die Lebensdauer des Motors umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Kraft ist. Beispielsweise entspricht eine 10-minütige Bearbeitung mit dreimal erhöhter Schnittkraft einer Spindelnutzung von 270 Minuten unter normalen Bedingungen (10 * 3^3=270).

 

20. Wie bestimmt man die Überstandslänge des Werkzeugs beim Schruppen?

Je kürzer die Werkzeugüberstandslänge, desto besser. Wenn sie jedoch zu kurz ist, sind häufige Anpassungen erforderlich, was die Effizienz beeinträchtigt. Die Richtlinie lautet: Eine Werkzeugstange mit einem Durchmesser von φ3 kann bei normaler Bearbeitung 5 mm ausgefahren werden, eine Werkzeugstange mit einem Durchmesser von φ4 kann 7 mm ausgefahren werden und eine Werkzeugstange mit einem Durchmesser von φ6 kann bei normaler Bearbeitung 10 mm ausgefahren werden. Versuchen Sie beim Einstellen des Werkzeugs, innerhalb dieser Werte zu bleiben. Wenn die Länge des Werkzeugs diese Werte überschreitet, kontrollieren Sie die Schnitttiefe während des Werkzeugverschleißes. Dies erfordert Übung, um es zu beherrschen.

 

21. Wie geht man mit einem plötzlichen Werkzeugbruch während der Bearbeitung um?

1) Stoppen Sie die Bearbeitung und prüfen Sie die aktuelle Bearbeitungssequenznummer.

2) Prüfen Sie die Bruchstelle auf verbleibende Werkzeugkörper und entfernen Sie diese, falls vorhanden.

3) Analysieren Sie die Ursache des Werkzeugbruchs. Das ist entscheidend. Der Bruch tritt normalerweise aufgrund eines plötzlichen Anstiegs der Schnittkraft auf, der durch ein Pfadproblem, übermäßige Werkzeugvibration, harte Stellen im Material oder eine falsche Spindeldrehzahl verursacht werden kann.

4) Nach der Analyse das Werkzeug austauschen und die Bearbeitung fortsetzen. Wenn die Bahn nicht geändert wird, die Bearbeitung eine Sequenz früher beginnen, die Vorschubgeschwindigkeit reduzieren, da die Bruchstelle stark verhärtet ist, und das Werkzeug einlaufen lassen.

 

22. Wie passe ich die Bearbeitungsparameter an, wenn die Grobbearbeitung nicht gut verläuft?

Wenn die Standzeit des Werkzeugs bei einer angemessenen Spindeldrehzahl nicht gewährleistet werden kann, passen Sie die Parameter an, indem Sie zuerst die Schnitttiefe, dann die Vorschubgeschwindigkeit und schließlich den Seitenvorschub verringern. Beachten Sie, dass die Reduzierung der Schnitttiefe Grenzen hat – eine zu geringe Tiefe führt zu übermäßigen Schichten, was theoretisch die Schnittleistung verbessert, aber aufgrund anderer Faktoren die tatsächliche Bearbeitungsleistung verringern kann. In solchen Fällen kann der Wechsel zu einem kleineren Werkzeug effizienter sein, wobei die Mindestschnitttiefe im Allgemeinen nicht weniger als 0,1 mm beträgt.