Jusheng

Ein Ingenieur steht vor einem harten Inconel-Rohling und muss ihn in kürzester Zeit und mit höchster Metallabtragsrate formen. Ein anderer hat ein medizinisches Präzisionsbauteil aus Titan im Sinn, das eine hochglanzpolierte Oberfläche und Toleranzen im Mikrometerbereich benötigt.

Sie arbeiten an derselben Drehbank, aber der Sieg liegt bei der Werkzeugausstattung der Drehbank.

Die Wahl des richtigen Werkzeugs kann einen großen Unterschied in Bezug auf Effizienz, Genauigkeit und Kosten ausmachen. Dieser Leitfaden führt Sie in die Tiefen der Drehwerkzeugwelt ein und ermöglicht Ihnen die einfache Auswahl des richtigen Drehwerkzeugs für eine verbesserte Bearbeitungseffizienz und Qualität von CNC-Bearbeitungsteilen.

Zusammenfassung der Kernantworten

Warum diesen Leitfaden lesen? CNC-Expertise von JS

JS erfüllt seit Jahrzehnten die Anforderungen kundenspezifischer CNC-Bearbeitungsfertigungen für anspruchsvolle Märkte wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Medizintechnik und hat über 100.000 Projekte zur Herstellung von Präzisions-CNC-Bearbeitungsteilen abgeschlossen.

JS verfügt außerdem über ein umfassendes Werkzeugtestsystem. Jedes empfohlene Drehwerkzeug wird unter Live-Bearbeitung getestet, um eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten.

Dieses Handbuch basiert auf der umfassenden praktischen Erfahrung von JS. Von der Materialverträglichkeit bis zur Kostenkontrolle werden alle Empfehlungen für die tatsächlichen Bearbeitungsbedingungen gegeben, sodass Sie keine Auswahlfehler machen und genauere Entscheidungen treffen können.

JS nutzt seine umfassende CNC-Erfahrung und strenge Werkzeugtests, um Ihnen eine zuverlässige Werkzeugauswahl zu bieten. Wir erstellen Ihnen umgehend ein Angebot und starten die Produktion, sobald Sie uns Ihre Anforderungen mitteilen. Wählen Sie JS für reibungslose Bearbeitung!

Mehr als ein Stück Eisen: Vertrautheit mit Drehwerkzeugen

Nachdem wir verstanden haben, dass diese Anleitung zuverlässig ist, können wir nun mit der Demontage eines Drehwerkzeugs beginnen . Es besteht aus drei Hauptkomponenten , die zusammen die Obergrenze der Leistung eines Drehwerkzeugs definieren.

Werkzeughalter: Der „Arm“ der Werkzeugmaschine

Der Werkzeughalter befestigt das Maschinenwerkzeug am Einsatz und hält die Schnittkraft aufrecht. Gängige Materialien sind hochfester Stahl und Hartmetall . Preiswerte Werkzeughalter aus hochfestem Stahl (50–150 USD) eignen sich für niedrige bis mittlere Schnittlasten.

Hartmetall-Werkzeughalter sind starr und stark, können hohen Schnittkräften standhalten und eignen sich für schwer zu bearbeitende Materialien (wie Inconel 718), sind aber teurer (200–500 USD).

Auch die Genauigkeit des Werkzeughalters ist entscheidend. Bei der Bearbeitung von Präzisionsteilen müssen die Kegeltoleranzen genau eingehalten werden. Andernfalls würde sich der Einsatz in einer Fehlausrichtung befinden, was die Präzision der CNC-Bearbeitungsteile beeinträchtigen würde.

Einsatz: Die „Zähne“ des Werkzeugs

Die Wendeschneidplatte ist die Schneide, die das Werkstück direkt schneidet. Ihre Form und Materialparameter bestimmen das Bearbeitungsergebnis. Gängige Materialien sind Schnellarbeitsstahl, Hartmetall, Keramik und PKD/CBN .

Beschichtung: Die „Beschichtung“ der Klinge

Beschichtungen erhöhen die Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit der Klinge. Gängige Arten und Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

JS bietet kompatible Werkzeughalter-, Wendeschneidplatten- und Beschichtungskombinationen. Wir sind aktiv in der kundenspezifischen CNC-Bearbeitung tätig, was eine präzise Steuerung der Drehwerkzeugleistung und eine reibungslose CNC-Bearbeitung von Teilen ermöglicht. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Ihnen!

Detaillierte Erklärung der gängigen Drehwerkzeugtypen

Nachdem wir die Zusammensetzung der Werkzeuge geklärt haben, wollen wir zunächst die Kernmerkmale der gängigen Drehwerkzeugbestückung klären.

Außendrehwerkzeuge

Dies sind die allgemeinsten Basiswerkzeuge , die in rechtsschneidende Werkzeuge (von rechts nach links schneidend) und linksschneidende Werkzeuge (von links nach rechts schneidend) unterteilt sind. Ihre Einsätze bestehen typischerweise aus Hartmetall.

Beachten Sie, dass die Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen (z. B. Kugeln) mehrere Werkzeugdurchgänge und Neuausrichtungen erfordert.

Innendrehwerkzeuge

Diese werden zum Drehen von Innenbohrungen verwendet. Da der Werkzeugschaft dünn und vibrationsanfällig ist, wird für Innenbohrungen <10 mm ein Hohlschaft oder ein verstärkter Schaft empfohlen. Die Wärmeableitung ist ebenfalls schlecht, und die Lebensdauer der Wendeschneidplatte ist 20–30 % kürzer als bei Drehwerkzeugen für den Außeneinsatz.

Abstechwerkzeuge

Die Schneide ist schmal und die Schnittkräfte konzentrieren sich dort, wo Werkzeugsteifigkeit erforderlich ist. Beim Drehen schlanker Werkstücke mit einem Längenverhältnis von mehr als 4:1 besteht eine Wahrscheinlichkeit von über 30 %, dass das Werkzeug zerbricht, was kontrollierte Schnittparameter erfordert.

Gewindedrehwerkzeuge

Die Schneidkante muss idealerweise eine Nachbildung des Gewindeprofils sein. Bei den Werkzeugen handelt es sich häufig um Sonderanfertigungen (sogenannte kundenspezifische CNC-Bearbeitung ). Es sind mehrere Durchläufe des Werkzeugs erforderlich, was zu einer vergleichsweise geringen Effizienz führt.

Formdrehwerkzeuge

Die Schneide stellt die endgültige Form des Werkstücks dar und kann daher zur Gewährleistung der Maßhaltigkeit in der Massenproduktion eingesetzt werden. Diese Werkzeuge sind nicht so vielseitig, da sie bei einem Wechsel der Bearbeitungsart angepasst werden müssen.

Vergleich der Kernparameter gängiger Drehwerkzeuge:

JS empfiehlt Ihnen passende Werkzeuge für Ihre Bearbeitungsanforderungen. Unsere CNC-Bearbeitungsservices im Internet ermöglichen die Bearbeitung einer breiten Palette von Teilen mit einfachem Bestellvorgang. Entscheiden Sie sich für JS und sorgenfreie Bearbeitung!

Wie trifft man eine kluge Wahl? Die vier goldenen Entscheidungsregeln

Nachdem Sie die gängigen Werkzeugtypen kennengelernt haben, befolgen Sie diese vier Regeln, um das optimal geeignete Werkzeug auszuwählen.

Das Werkstück: Der Anfang

Die Härte, Zähigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Materials sind die besten Gründe für die Werkzeugauswahl.

Für gehärteten Stahl HRC50+ verwenden Sie CBN-Wendeschneidplatten, für Edelstahl TiAlN-beschichtete Hartmetall-Wendeschneidplatten und für Titanlegierungen mit geringer Wärmeleitfähigkeit AlCrN-beschichtete Wendeschneidplatten. Falscher Werkzeuggebrauch führt zu schnellem Verschleiß der Wendeschneidplatten und erhöht die Kosten der CNC-Bearbeitung.

Werkzeugauswahltabelle für verschiedene Materialien:

Bearbeitungsart (die Operation): Die Aufgabe bestimmt das Werkzeug

Andere Bearbeitungen erfordern andere Werkzeuge: Wählen Sie zum Außendrehen einen Außendrehmeißel, zum Gewindeschneiden einen Gewindedrehmeißel und zum Abstechen einen Abstechmeißel.

Auch die Präzisionsanforderungen beeinflussen die Werkzeugauswahl. So benötigt man beispielsweise für das Drehen eines hochpräzisen Außendurchmessers auf Ra0,8 μm einen hochpräzisen Werkzeughalter (Güte H6) und Keramik-/PKD-Wendeschneidplatten, während das Drehen eines normalen Außendurchmessers auf Ra6,3 μm mit einer normalen Hartmetall-Wendeschneidplatte erreicht werden kann.

Die Verwendung eines falschen Werkzeugs kann sowohl das Werkzeug als auch das Werkstück beschädigen und so die Kosten in die Höhe treiben.

Maschinenfunktionen: Vermeiden Sie, dass Ihr Werkzeug nicht passt

Maschinengeschwindigkeit, Leistung und Steifigkeit bestimmen die Leistungsfähigkeit des Werkzeugs. Beispielsweise ist eine Maschine mit einer Höchstgeschwindigkeit von 3000 U/min für einen PKD-Einsatz mit 5000 U/min ungeeignet (ineffizient, anfällig für Aufbauschneidenbildung). Eine 5-kW-Maschine ist für ein 8-kW-Tiefschnittwerkzeug ungeeignet (es besteht die Gefahr einer Spindelüberlastung).

Wenn JS Drehwerkzeuge empfiehlt, bevor es Online-CNC-Bearbeitungsdienste anbietet, berücksichtigt es die Spezifikationen der Werkzeugmaschine.

Schneidflüssigkeitsstrategie (das Kühlmittel): Trockenschneiden, Nassschneiden oder MMS?

Schneidflüssigkeit beeinflusst die Wärmeableitung und Schmierung, was wiederum die Lebensdauer der Wendeschneidplatte und die Qualität der Teile beeinflusst.

Vergleich dreier Strategien:

JS versteht es, Schneidwerkzeuge auf Ihre Bearbeitungsanforderungen abzustimmen. Wir erstellen eine maßgeschneiderte Lösung basierend auf Ihren Maschinen- und Materialanforderungen, verhandeln CNC-Bearbeitungspreise und liefern Ihre Bestellung zügig. Entscheiden Sie sich für JS!

Ungewöhnliche Spezialwerkzeuglösungen, die Sie vielleicht nicht kennen

In der Präzisionsbearbeitung reichen Standardwerkzeuge möglicherweise nicht aus. Mit den folgenden Speziallösungen können Sie diese Probleme lösen und sich einen Wettbewerbsvorteil in der kundenspezifischen CNC-Bearbeitung verschaffen.

Kundenspezifische modulare Bohrstangen

Diese Module eignen sich zum Bohren tiefer Löcher (Tiefe-Durchmesser-Verhältnis > 5:1) oder unregelmäßig geformter Löcher. Sie bestehen aus einem Schneidkopf, einer Werkzeugstange und einer Verlängerungsstange. Diese können in jeder gewünschten Kombination gebaut werden, sodass keine einzelne monolithische Bohrstange mehr erforderlich ist .

Stärken sind hohe Flexibilität und niedrige Lagerkosten, Schwächen sind hohe Anschaffungskosten (Standardmodule kosten zwischen 1.000 und 3.000 US-Dollar).

JS verwendet diese Stangen zum Bearbeiten von Tieflochteilen, beispielsweise Hydraulikteilen, mit IT7-Genauigkeit und 40 % höherer Produktivität als herkömmliche Bohrstangen.

Geschweißte PCD/CBN-Einsätze

PKD-Schweißeinsätze bestehen aus PKD und können in Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen und Verbundwerkstoffen verwendet werden. Sie haben eine Härte von 8.000–10.000 HV und eine 10- bis 50-mal höhere Verschleißfestigkeit als Hartmetall. Sie kosten 50–150 US-Dollar pro Einsatz und ermöglichen eine hochpräzise Bearbeitung mit hoher Oberflächengüte (Ra ≤ 0,1 μm). Sie sind spröde und nicht für Eisenmetalle geeignet.

CBN-Schweißeinsätze enthalten CBN und werden für gehärteten Stahl und Hochtemperaturlegierungen verwendet. Sie haben eine Härte von 4.000–6.000 HV und eine 5–20-mal höhere Verschleißfestigkeit als Hartmetall. Sie kosten 80–200 US-Dollar pro Einsatz und zeichnen sich durch eine gute Hitzebeständigkeit (≤ 1300 °C) und Langlebigkeit aus. Sie sind jedoch teuer und anfällig für Vibrationen bei der Bearbeitung.

Fallstudie: Die Herausforderungen der Bearbeitung von Hochtemperaturlegierungslaufrädern meistern

Kundenprobleme

Ein Luft- und Raumfahrtunternehmen bearbeitete Hochdruckturbinenlaufräder aus Inconel 718 (Ra ≤ 0,8 μm, Güte IT6) mit standardmäßigen TiAlN-beschichteten Hartmetalleinsätzen. Die Standzeit der Einsätze betrug nur 15 Minuten, und die Schnittgeschwindigkeit war auf 30 m/min reduziert. Die Oberflächenrauheit war zudem größer als erforderlich, was zu einer Ausschussrate von 8 % führte. Die CNC-Bearbeitung kostete pro Stück bis zu 1.200 US-Dollar, und das Unternehmen sah sich mit Lieferverzögerungen und möglichen Reklamationen konfrontiert.

JS-Lösung

Nach der Überprüfung der aktuellen Bearbeitungssituation des Kunden entwarf JS eine zielgerichtete Lösung:

• Verbessertes Werkzeugmaterial: SiAlON-Keramikeinsätze mit einer Temperaturbeständigkeit von 1400 °C und einer Härte von HV1500 (höher als HV1200 bei Hartmetall), geeignet für die Bearbeitung von Inconel 718.
• Optimierung der geometrischen Parameter: Der Spanwinkel wurde ebenfalls zwischen -5° und -3° (Reduzierung des Schnittwiderstands), der Freiwinkel zwischen 8° und 10° (Reibungsreduzierung) verändert und die Fase der Schneide betrug 0,2 x 15°.
• Verbesserung der Schnittstrategie: Der Ansatz „Hohe Geschwindigkeit und geringe Schnitttiefe“ wurde verwendet, wodurch die Schnittgeschwindigkeit von 30 m/min auf 75 m/min (eine Steigerung um 150 %) erhöht und die Schnitttiefe von 1,5 mm auf 0,8 mm verringert wurde. MMS wurde verwendet, um die Wärmeableitung und Schmierung zu erleichtern.

Ergebnisse

Nach der Implementierung lieferte die Lösung hervorragende Ergebnisse: Die Lebensdauer der Einsätze wurde auf 75 Minuten (+400 %) verlängert, bei 6–8 Werkzeugwechseln pro Tag (Kostenersparnis 300–400 USD) .

Die Bearbeitungszeit für die Teile wurde auf 1,2 Stunden (-52 %) reduziert, bei einer Produktionskapazität von 23 Teilen pro Tag, die Oberflächengüte wurde auf 0,6–0,8 μm reduziert, bei einer Ausschussrate von <1 % (tägliche Verluste um 500 $ reduziert).

Der Preis pro CNC- Bearbeitungsteil wurde trotz Kundenbeschwerden und der Gewinnung neuer Aufträge von 1.200 US-Dollar auf 780 US-Dollar (-35 %) gesenkt.

Unsichtbare Kosten: Wie lassen sich mit Drehwerkzeugen die Gewinnspannen steigern?

Die meisten Unternehmen übersehen die „versteckten Kosten“ durch Werkzeugwechselzeiten, Nachbearbeitungsausschuss und Maschinenausfallzeiten, die in der Regel höher sind als die Kosten des Werkzeugs. Der Einsatz geeigneter Drehwerkzeuge kann diese Kosten tatsächlich eliminieren und die Rentabilität von CNC-bearbeiteten Teilen steigern.

Maximierung der Werkzeuglebensdauer und Kosteneinsparung bei Werkzeugwechselzeiten

Durch die Wahl von verschleißfestem Werkzeugmaterial und Beschichtungen (z. B. Ersetzen der TiN-Beschichtung durch eine AlCrN-Beschichtung) kann die Lebensdauer der Wendeschneidplatte von 30 Minuten auf 60 Minuten verdoppelt und die Werkzeugwechsel pro Tag halbiert werden.

Die Werkzeugwechselzeit kann von 80 Minuten auf 40 Minuten reduziert werden, wodurch monatlich 1.760 US-Dollar eingespart werden . Dies reduziert den Werkzeugbestand und verringert den finanziellen Druck.

Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit und Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeitskosten

Durch die Implementierung hochpräziser Werkzeuge und Parameter (z. B. die Verwendung von Werkzeughaltern der Güteklasse H6 anstelle von Standardwerkzeughaltern und PCD-Einsätzen) wird die Ausschussrate von Teilen der Güteklasse IT7 von 5 % auf 1 % reduziert, wodurch die Nacharbeitskosten von 5.000 USD monatlich auf 1.000 USD monatlich gesenkt werden, was einer Reduzierung von 4.000 USD entspricht.

JS half Kunden, erhebliche Kosten für Ausschuss zu sparen, indem es bei der Bereitstellung von Online-CNC-Bearbeitungsdiensten geeignete Werkzeuge empfahl.

Optimieren Sie die Abstimmung von Werkzeug und Maschine, um Ausfallkosten zu minimieren

Bei nicht passenden Werkzeugen kommt es schnell zu Vibrationen und Ausfallzeiten (z. B. bei Verwendung eines 8-kW-Schwerzerspanungswerkzeugs an einer 10-kW-Maschine). Eine Stunde Ausfallzeit kann rund 80 US-Dollar kosten. Die Wahl des richtigen Werkzeugs (z. B. Hartmetallwerkzeuge mit mittlerer Kraft für eine 10-kW-Maschine) reduziert die Ausfallzeit.

Vergleichen Sie die monatlichen Kosten verschiedener Lösungen in der folgenden Tabelle:

FAQs

F1: Ist die teuerste Klinge die beste?

Auf keinen Fall. Der Kern der „besten Klinge“ besteht darin, sich an die aktuelle spezifische Verarbeitungsaufgabe anzupassen , anstatt nur auf den Preis zu achten. Beispielsweise führt die Verwendung teurer PCD-Klingen zur Verarbeitung von Stahlteilen nicht nur zu keiner Leistung, sondern führt aufgrund von Materialfehlanpassungen auch sofort zu einem katastrophalen Versagen, was zu Kostenverschwendung und Verarbeitungsunfällen führt.

F2: Wie kann ich feststellen, ob die Klinge ausgetauscht werden muss?

Zur Bestimmung können vier Schlüsselsignale verwendet werden:

• Ob der Verschleiß der hinteren Klingenoberfläche den Standard überschreitet.
• Die Oberflächenrauheit des verarbeiteten Materials hat sich deutlich verschlechtert, es sind Kratzer oder Grate entstanden.
• Ungewöhnliche Geräusche beim Schneiden, wie z. B. ein stechendes Geräusch.
• Die Erhöhung der Schnittkraft macht sich in einer deutlichen Erhöhung der Maschinenbelastung bemerkbar.

F3: Warum ist meine neue Klinge schnell kaputt gegangen?

Neben der falschen Einstellung der Schnittparameter gibt es zwei häufige Gründe:

• Das Installationsproblem der Klinge, wie z. B. Restverunreinigungen auf der Unterseite, die zu einem lockeren Sitz führen.
• Der Verschleiß und die Verformung des Klingenhalters können zu einer instabilen Klemmung der Klinge führen, was zu einem Bruch der Klinge führen kann.

F4: Sollte ich die Klinge selbst nachschleifen?

Es wird dringend davon abgeraten, die Klingen selbst nachzuschleifen. Die Präzisionsbeschichtung und die geometrischen Parameter dieser Klingen werden werkseitig professionell bearbeitet. Nachschleifen beschädigt die Beschichtung und führt zu Abweichungen in der Kantengenauigkeit. Nach dem Nachschleifen unterscheiden sich Schneidleistung und Verschleißfestigkeit der Klinge deutlich von neuen Klingen.

Zusammenfassung

Es gibt nicht das beste Drehwerkzeug, sondern nur das am besten geeignete. Wie bei der Auswahl von Küchenutensilien müssen CNC-Bearbeitungsteile auf Ihre individuellen Bedürfnisse zugeschnitten werden. Die richtige Drehwerkzeugbestückung kann die Qualität und Produktivität von CNC-Bearbeitungsteilen steigern, unbemerkte Kosten vermeiden und die Rentabilität steigern.

Suchen Sie noch nach der optimalen Werkzeuglösung für Ihr spezifisches Material und Ihren Einsatzzweck? JS ist Ihre Wahl. Dank jahrzehntelanger Erfahrung in der Vor-Ort-Bearbeitung bieten unsere technischen Experten kostenlose Beratung bei der Werkzeugauswahl und Unterstützung bei der Probebearbeitung. So finden Sie stets das optimale Werkzeug für reibungslose und effiziente Bearbeitungen.