23 gängige CNC-Bearbeitungsprobleme und praktische Lösungen

Die CNC-Bearbeitung stößt oft auf wiederkehrende Probleme wie instabile Abmessungen, Werkzeugverschleiß, Vibrationen, schlechte Spankontrolle und Gewindefehler. Das Verständnis der folgenden 23 Punkte kann dazu beitragen, die Bearbeitungseffizienz, die Oberflächenqualität und die Prozessstabilität zu verbessern.

1. Was hat den größten Einfluss auf Schnitttemperatur, Schnittkraft und Standzeit?

Drei Faktoren beeinflussen die Schnitttemperatur stark:

• Schnittgeschwindigkeit
• Vorschub
• Schnitttiefe

Die Schnittkraft wird hauptsächlich beeinflusst durch:

• Freiwinkel
• Vorschub
• Schnittgeschwindigkeit

Die Standzeit reagiert am empfindlichsten auf:

• Schnittgeschwindigkeit
• Vorschub
• Schnitttiefe

2. Wie verändern Schnittparameter die Schnittkraft?

Wenn sich die Schnitttiefe verdoppelt, verdoppelt sich in der Regel die Schnittkraft.
Wenn sich der Vorschub verdoppelt, steigt die Schnittkraft um etwa 70 %.
Wenn sich die Schnittgeschwindigkeit verdoppelt, nimmt die Schnittkraft in der Regel allmählich ab.

Mit anderen Worten: Wenn Sie G99 (Vorschub pro Umdrehung) verwenden, führt eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit nicht zu großen Änderungen der Schnittkraft.

3. Wie kann man beurteilen, ob die Schnittkraft normal ist?

Bei der tatsächlichen Bearbeitung kann die Schnittkraft oft indirekt beurteilt werden durch:

• Späneabfuhrzustand
• Schnitttemperatur
• Spänefarbe und -form

Wenn die Späne reibungslos abgeführt werden und die Temperatur in einem normalen Bereich bleibt, ist die Schnittkraft in der Regel unter Kontrolle.

4. Warum reibt ein Werkzeug manchmal am Anfang eines Bogens, anstatt zu schneiden?

Wenn der tatsächliche X-Wert um mehr als 0,8 mm vom Zeichnungsdurchmesser abweicht, kann ein Drehwerkzeug mit einem Sekundärschneidwinkel von 52° am Startpunkt reiben, insbesondere beim Drehen eines konkaven Bogens. Dies ist bei Werkzeugen mit einem Anstellwinkel von 35° und einem Einstellwinkel von 93° üblich.

5. Spänefarbe und ungefähre Temperatur

Die Spänefarbe kann helfen, die Schnitttemperatur abzuschätzen:

• weiß: unter 200°C
• gelb: 220–240°C
• dunkelblau: um 290°C
• blau: 320–350°C
• violett-schwarz: über 500°C
• rot: über 800°C

6. Häufige G-Codes in FANUC Oi Mate-TC / Oi-TC Systemen

Einige häufig verwendete G-Codes sind:

• G21: metrische Eingabe
• G25: Spindeldrehzahl-Schwankungserkennung aus
• G80: Festzyklus abbrechen
• G54: Standard-Werkstückkoordinatensystem
• G18: ZX-Ebene auswählen
• G96 / G97: konstante Schnittgeschwindigkeit / konstante Schnittgeschwindigkeit aufheben
• G99: Vorschub pro Umdrehung
• G40: Werkzeugschneidenradiuskorrektur aufheben
• G22: Gespeicherte Wegkontrolle ein
• G67: modaler Makroaufruf abbrechen
• G13.1: Polarkoordinateninterpolation abbrechen

7. Wichtige Punkte für die Gewindebearbeitung

Für das Gewindeschneiden:

• Außengewindetiefe beträgt normalerweise etwa 1,3P
• Innengewindetiefe beträgt normalerweise etwa 1,08P

Hier bedeutet P die Steigung.

Eine gängige Formel für die Spindeldrehzahl beim Gewindeschneiden ist:

S = 1200 / Steigung × Sicherheitsfaktor

Der Sicherheitsfaktor liegt oft bei 0,8.

8. Manuelle Werkzeugschneidenradiuskorrektur für das Fasen

Bei der Berechnung der manuellen Kompensation des Werkzeugschneidenradius beim Fasen hängt die Formel von der Schnittrichtung und dem Fasenwinkel ab.
Für das Fasen nach oben:

• Z = R × (1 - tan(α/2))
• X = R × (1 - tan(α/2)) × tan(α)

Für das Fasen nach unten wird das Minuszeichen zu einem Pluszeichen geändert.

9. Wie sollten Sie Parameter anpassen, wenn der Vorschub steigt?

Eine gängige Anpassungsregel ist:

Wenn der Vorschub um 0,05 erhöht wird, kann die Spindeldrehzahl um 50–80 U/min reduziert werden.

Dies hilft, den Werkzeugverschleiß zu reduzieren und den Anstieg von Schnittkraft und Temperatur, verursacht durch höheren Vorschub, zu verlangsamen.

10. Was ist die wahre Beziehung zwischen Schnittgeschwindigkeit und Werkzeugschäden?

Bei konstantem Vorschub kann eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit die Schnittkraft leicht reduzieren.
Wird die Schnittgeschwindigkeit jedoch zu hoch, nimmt der Werkzeugverschleiß rapide zu, was dann zu folgenden Auswirkungen führt:

• höhere Schnittkraft
• höhere Temperatur
• größere innere Spannung

Wenn Schnittkraft und thermische Belastung die Einsatzgrenze überschreiten, kann das Werkzeug splittern oder brechen.

11. Wichtige praktische Punkte in der CNC-Bearbeitung

Spindeldrehmoment bei niedriger Drehzahl

Viele kostengünstige CNC-Drehmaschinen verwenden dreiphasige Asynchronmotoren mit variabler Frequenzregelung. Ohne mechanische Getriebeuntersetzung kann das Spindeldrehmoment bei niedriger Drehzahl unzureichend sein, was zu Überlastung und Stillstand führt.

Werkzeuglebensdauer-Management

Idealerweise sollte ein Werkzeug ein Teil oder eine ganze Schicht bearbeiten, wann immer dies möglich ist. Beim Schlichten großer Teile sollte ein Werkzeugwechsel nach Möglichkeit vermieden werden.

Gewindeschneid-Effizienz

Verwenden Sie beim CNC-Gewindeschneiden eine höhere, aber sichere Spindeldrehzahl, um sowohl die Produktivität als auch die Gewindequalität zu verbessern.

Konstante Schnittgeschwindigkeit

Verwenden Sie G96, wann immer es passt.

Prinzip der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung

Wenn der Vorschub die Wärmeleitungsgeschwindigkeit in das Werkstück übersteigt, wird die meiste Wärme mit den Spänen abgeführt. Dies kann die Werkstückerwärmung reduzieren. Dies erfordert normalerweise:

• hohe Schnittgeschwindigkeit
• hoher Vorschub
• geringe Schnitttiefe

Werkzeugschneidenradiuskorrektur

Wenden Sie G41/G42 korrekt an, um Konturfehler zu vermeiden.

12. Nützliche technische Referenzen

Die Bearbeitung ist einfacher, wenn die Bediener diese Referenzen zur Hand haben:

• Bearbeitbarkeitstabelle für verschiedene Werkstückmaterialien
• Tabelle für gängige Gewindesteigungen und -tiefen
• Formeln für geometrische Berechnungen
• Zoll-zu-Millimeter-Umrechnungstabelle

13. Warum vibrieren oder brechen Einstichwerkzeuge?

Die Hauptgründe sind:

• übermäßige Schnittkraft
• unzureichende Werkzeugsteifigkeit

Wichtige Faktoren sind:

• Werkzeugüberhang zu lang
• Freiwinkel zu groß oder zu klein
• Vorschub zu niedrig oder zu hoch
• Maschinensteifigkeit unzureichend
• Einstichbreite zu schmal für die Schnittlast

Ein kürzerer Werkzeugüberhang und ein stabilerer Werkzeugkörper verbessern die Steifigkeit und reduzieren Vibrationen.

14. Warum wird die Teilegröße während der Bearbeitung instabil?

Am Anfang schneidet ein neues Werkzeug mit geringerer Kraft, so dass die Größe normal bleibt.
Mit zunehmendem Werkzeugverschleiß erhöht sich die Schnittkraft, was dazu führen kann, dass das Werkstück im Spannfutter verrutscht. Dies führt zu Maßabweichungen.

15. G71 Anwendungshinweise in FANUC-Systemen

Bei FANUC-Steuerungen dürfen die P- und Q-Werte in G71–G73-Zyklen die tatsächlichen Satznummern im gesamten Programm nicht überschreiten. Andernfalls kann die Steuerung einen Formatfehler melden.

16. Zwei gängige FANUC Unterprogramm-Formate

Zwei gängige Formate sind:

• P0000000: erste drei Ziffern = Wiederholungsanzahl, letzte vier Ziffern = Programmnummer
• P0000 L000: erste vier Ziffern = Programmnummer, letzte drei Ziffern nach L = Wiederholungsanzahl

17. Tipp für die Bogenbearbeitung

Bleibt der Bogenanfangspunkt unverändert und verschiebt sich der Endpunkt in Z-Richtung um a mm, so verschiebt sich der Durchmesser am Bogenboden um a/2 mm.

18. Tipps für Tieflochbohren

Für das Tieflochbohren:

• die Spannut richtig schleifen, um die Späneabfuhr zu verbessern
• beim Bohren von Edelstahl die Querschneide dünner schleifen, um ein Verrutschen zu vermeiden
• wenn Kobaltbohrer verwendet werden, die Spannut nicht übermäßig schleifen, da der Bohrer sonst durch Überhitzung seine Härte verlieren kann

19. Stangenbearbeitungsmethoden

Gängige Materialvorbereitungsmethoden umfassen:

• ein Teil aus einem Rohling
• zwei Teile aus einem Rohling
• Bearbeitung der gesamten Stange

Wenn die Gewindeform oval wird, kann eine lockere Materialstruktur eine mögliche Ursache sein. In einigen Fällen kann das Wiederholen des Gewindeschnitts helfen.

20. Makroprogrammierung

In Steuerungen, die Makroprogrammierung unterstützen, können Makros wiederholte Unterprogramm-Schleifen ersetzen. Dies spart Programmnummern und erleichtert die Programmverwaltung.

21. Reiben und Lochvergrößerung Tipps

Wenn ein Bohrer beim Vergrößern übermäßigen Rundlauf erzeugt:

• wenn geeignet, auf einen Flachbodenbohrer wechseln
• den Bohrer kürzen, um die Steifigkeit zu verbessern

Beim direkten Bohren auf einer Bohrmaschine kann die Lochgröße abweichen, aber die Schwankung ist oft noch begrenzt.

22. Spankontrolle beim Drehen kleiner Bohrungen

Beim Drehen kleiner Durchgangsbohrungen ist es das Ziel, dass sich die Späne kontinuierlich kräuseln und reibungslos abgeführt werden.

Wichtige Punkte sind:

• bei Bedarf die Werkzeugposition leicht anheben
• einen geeigneten Neigungswinkel wählen
• eine passende Schnittmenge und Vorschubgeschwindigkeit einstellen
• Werkzeug nicht zu tief positionieren, da sonst die Spänebrechung instabil werden kann

Ein größerer Nebenschneidenwinkel kann helfen, zu verhindern, dass gebrochene Späne am Werkzeugschaft klemmen.

23. Tipps für die Bearbeitung von Kupferbohrungen

Beim Drehen von inneren Kupfermerkmalen kann ein etwas größerer Werkzeugschneidenradius hilfreich sein, z. B. R0.4 bis R0.8.

Dies ist besonders nützlich beim Kegeldrehen. Stahlspäne verursachen in derselben Geometrie möglicherweise keine Probleme, aber Kupferspäne verstopfen eher und beeinträchtigen die Schnittstabilität.

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