Zusammenfassung der CNC-Bearbeitungserfahrung

Aufgrund der Komplexität der CNC-Bearbeitung-die Variablen wie Werkzeugmaschinen, Materialien, Schneidwerkzeuge, Schneidmethoden und Parametereinstellungen umfasst-, erfordert das Erreichen eines hohen Kompetenzniveaus in diesem Bereich (sei es bei der eigentlichen Bearbeitung oder der Programmierung) viel Zeit. Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der praktischen Erfahrungen, die Ingenieure über lange Produktionszeiträume hinweg gesammelt haben. Es deckt Aspekte wie Bearbeitungsprozesse, Arbeitsschritte, Werkzeugparameterauswahl und Prozessüberwachung ab und dient als Referenz.

(1) **Werkzeug-basierte Sequenzierung:** Vorgänge werden nach den verwendeten Schneidwerkzeugen unterteilt. Ein einzelnes Werkzeug vervollständigt alle möglichen Merkmale des Teils, bevor das zweite oder dritte Werkzeug zum Vervollständigen der verbleibenden Merkmale verwendet wird. Dieser Ansatz reduziert die Anzahl der Werkzeugwechsel, minimiert die nicht-Schneidzeit (Luft-) und reduziert unnötige Positionierungsfehler.

(2) **Merkmalsbasierte-Sequenzierung:** Bei Teilen mit umfangreichen Bearbeitungsanforderungen kann die Arbeit auf der Grundlage struktureller Merkmale-wie interne Merkmale, externe Profile, gekrümmte Oberflächen oder flache Oberflächen aufgeteilt werden. Im Allgemeinen werden ebene Flächen und Passflächen vor den Löchern bearbeitet; einfache geometrische Formen werden vor komplexen bearbeitet; und Merkmale mit geringeren Präzisionsanforderungen werden vor denen bearbeitet, die eine höhere Präzision erfordern.

(3) **Abfolge von Schruppen und Schlichten:** Bei Teilen, die zu Verformungen neigen, sollten Schrupp- und Schlichtvorgänge generell getrennt werden. Dies liegt daran, dass nach dem Schruppen Korrekturmaßnahmen (z. B. eine Neuausrichtung) erforderlich sein können, um etwaige resultierende Verformungen zu beheben.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Aufteilung der Arbeitsgänge Faktoren wie die Struktur und Herstellbarkeit des Teils, die Fähigkeiten der Werkzeugmaschine, der Umfang der erforderlichen CNC-Bearbeitung, die Anzahl der Aufspannungen und die Produktionsorganisation der Anlage flexibel berücksichtigt werden müssen. Die Wahl zwischen konzentrierenden Vorgängen (weniger Rüstvorgänge) und dispersen Vorgängen (mehr Rüstvorgänge) sollte sich an der konkreten Situation orientieren, wobei stets ein rationaler Ansatz angestrebt werden sollte.

Die Bearbeitungsreihenfolge sollte auf der Grundlage der Struktur des Teils, des Zustands des Rohmaterials (Rohling) und der Anforderungen an Positionierung und Klemmung festgelegt werden, wobei das Hauptaugenmerk darauf liegen sollte, sicherzustellen, dass die Steifigkeit des Werkstücks nicht beeinträchtigt wird. Die Reihenfolge sollte im Allgemeinen diesen Grundsätzen folgen:

(1) Die Bearbeitung in einem vorhergehenden Schritt darf die für den nachfolgenden Schritt erforderliche Positionierung und Klemmung nicht beeinträchtigen. Auch Vorgänge mit Allzweck-Werkzeugmaschinen, die zwischen den einzelnen Schritten stattfinden, müssen berücksichtigt werden.

(2) Bearbeiten Sie interne Merkmale und Hohlräume, bevor Sie die Außenkonturen bearbeiten.

(3) Vorgänge mit denselben Positionierungs- und Spannmethoden oder demselben Schneidwerkzeug sollten idealerweise nacheinander ausgeführt werden, um die Anzahl der Neupositionierungs-, Werkzeugwechsel- und Spannvorrichtungs--Einstellvorgänge zu minimieren.

(4) Planen Sie bei mehreren Vorgängen, die während einer einzigen Einrichtung ausgeführt werden, zuerst diejenigen ein, die die geringste Auswirkung auf die Werkstücksteifigkeit haben.

(1) Bemühen Sie sich um eine Vereinheitlichung der für Design, Herstellungsprozesse und Programmierberechnungen verwendeten Daten.

(2) Minimieren Sie die Anzahl der Setups; Ziel ist es, alle benötigten Flächen nach einem einzigen Positionierungsvorgang zu bearbeiten.

(3) Vermeiden Sie Schemata, die manuelle Anpassungen bei laufender Maschine erfordern.

(4) Stellen Sie sicher, dass die Konstruktion der Vorrichtung offen und zugänglich ist. Positionierungs- und Spannmechanismen dürfen den Werkzeugweg nicht beeinträchtigen (z. B. Kollisionen verursachen). Wenn Störungen unvermeidbar sind, sollten Sie die Verwendung eines Maschinenschraubstocks oder einer Grundplatte mit Schraubklemmung in Betracht ziehen.

1. Der Werkzeug-{1}}Einstellpunkt kann auf dem Werkstück selbst liegen, sofern es sich um ein Bezugsmerkmal oder eine bereits präzisionsbearbeitete Fläche handelt. Wenn jedoch der Tool-Einstellpunkt während des ersten Vorgangs zerstört wird, kann es sein, dass er für nachfolgende Vorgänge nicht mehr gefunden werden kann. Legen Sie daher während des ersten Vorgangs eine relative Werkzeug-Einstellposition an einer Stelle fest, die in einem festen Maßverhältnis zum Positionierungsbezugspunkt steht. Dadurch kann der ursprüngliche Werkzeug--Einstellpunkt basierend auf ihren relativen Positionen wiederhergestellt werden. Diese relative Werkzeug-Einstellposition befindet sich normalerweise auf dem Maschinentisch oder der Vorrichtung. Die Auswahlgrundsätze lauten wie folgt:
1) Einfach auszurichten.
2) Praktisch für die Programmierung.
3) Einstellungsfehler bei niedrigem Werkzeug-.
4) Praktisch für die Inspektion während der Bearbeitung.

2. Der Ursprung des Werkstückkoordinatensystems wird vom Bediener festgelegt; Sie wird über die Werkzeugeinstellung nach dem Spannen des Werkstücks ermittelt und spiegelt die Lagebeziehung (Abstand) zwischen Werkstück und Nullpunkt der Werkzeugmaschine wider. Einmal festgelegt, bleibt das Werkstückkoordinatensystem im Allgemeinen fest. Das Werkstückkoordinatensystem und das Programmierkoordinatensystem müssen übereinstimmen; das heißt, sie müssen während der Bearbeitung übereinstimmen.

Der Werkzeugweg bezieht sich auf die Bahn und Richtung der Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück während der CNC-Bearbeitung. Die Wahl eines rationellen Bearbeitungspfads ist von entscheidender Bedeutung, da dieser eng mit der Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität des Teils zusammenhängt. Bei der Bestimmung des Werkzeugwegs sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:
1) Stellen Sie sicher, dass das Teil die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit erfüllt.
2) Erleichtern Sie numerische Berechnungen und reduzieren Sie den Programmieraufwand.
3) Suchen Sie nach dem kürzesten Bearbeitungsweg und minimieren Sie die Zeit für das „Luftschneiden“, um die Bearbeitungseffizienz zu verbessern.
4) Minimieren Sie die Anzahl der Programmblöcke.
5) Stellen Sie sicher, dass die Anforderungen an die Oberflächenrauheit des Werkstückprofils erfüllt sind. Das endgültige Profil sollte im letzten Durchgang kontinuierlich bearbeitet werden.
6) Berücksichtigen Sie sorgfältig die Annäherungs- und Rückzugswege des Werkzeugs (Ein- und Austritt), um Werkzeugspuren zu minimieren, die durch das Anhalten am Profil entstehen (wo plötzliche Änderungen der Schnittkraft zu elastischer Verformung führen können) und um Kratzer am Werkstück zu vermeiden, indem Sie das Werkzeug senkrecht in die Profiloberfläche eintauchen.

Sobald die Werkstückausrichtung und das Programm-Debugging abgeschlossen sind, geht der Prozess in die automatische Bearbeitungsphase über. Während der automatischen Bearbeitung muss der Bediener den Schneidprozess überwachen, um Qualitätsprobleme oder andere Unfälle durch abnormale Schneidbedingungen zu verhindern.

Die Überwachung des Schneidprozesses umfasst vor allem folgende Aspekte:
1. Überwachung des Bearbeitungsprozesses: Bei der Grobbearbeitung steht die schnelle Entfernung von überschüssigem Material von der Werkstückoberfläche im Vordergrund. Bei der automatischen Bearbeitung folgt das Werkzeug einem vorgegebenen Pfad, der auf festgelegten Schnittparametern basiert. Der Bediener sollte Änderungen der Schnittlast über den Lastmesser beobachten und die Schnittparameter basierend auf dem Laststatus des Werkzeugs anpassen, um die Effizienz der Werkzeugmaschine zu maximieren.

2. Überwachung der Schneidgeräusche während des Prozesses: Beim automatischen Schneiden ist das Geräusch, das beim Eingriff des Werkzeugs mit dem Werkstück erzeugt wird, typischerweise stabil, kontinuierlich und klar, begleitet von einer gleichmäßigen Maschinenbewegung. Im Verlauf des Prozesses kann es aufgrund von Faktoren wie harten Einschlüssen im Werkstück, Werkzeugverschleiß oder Werkzeugdurchbiegung zu Instabilitäten kommen. Diese Instabilität äußert sich in Veränderungen des Schneidgeräuschs-z. B. dem Geräusch des auf das Werkstück auftreffenden Werkzeugs-und Maschinenvibrationen. Schnittparameter und -bedingungen sollten zeitnah angepasst werden; Erweisen sich die Einstellungen als wirkungslos, sollte die Maschine angehalten werden, um den Zustand des Werkzeugs und des Werkstücks zu überprüfen.

3. Überwachung des Endbearbeitungsprozesses: Bei der Endbearbeitung steht die Sicherstellung der Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität im Vordergrund, typischerweise unter Einbeziehung hoher Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe. Auf die Auswirkungen von Aufbaukanten auf die bearbeitete Oberfläche muss geachtet werden. Bei der Hohlraumbearbeitung ist außerdem auf Überschneiden und Werkzeugablenkung an Ecken zu achten. Um diese Probleme zu lösen: Passen Sie zunächst die Position des Kühlmittelsprühstrahls an, um eine optimale Kühlung der bearbeiteten Oberfläche sicherzustellen. Zweitens überwachen Sie die Qualität der bearbeiteten Oberfläche und passen die Schnittparameter an, um Qualitätsschwankungen zu minimieren. Wenn die Anpassungen keine wesentliche Verbesserung bringen, stoppen Sie die Maschine, um die Gültigkeit des ursprünglichen Programms zu überprüfen.
Beim Anhalten oder Anhalten der Maschine zur Inspektion muss besonders auf die Werkzeugposition geachtet werden. Wenn Sie die Maschine anhalten, während das Werkzeug aktiv schneidet, -was zu einem abrupten Stopp der Spindel führt-kann dies Werkzeugspuren auf der Werkstückoberfläche hinterlassen. Idealerweise sollte die Maschine erst angehalten werden, nachdem sich das Werkzeug von der Schneidzone gelöst hat.

1. Zum Planfräsen sollten nicht-nachschärfbare Hartmetall-Planfräser oder Schaftfräser ausgewählt werden. Im Allgemeinen wird eine Bearbeitungsstrategie mit zwei -Durchgängen bevorzugt: Der erste Durchgang sollte ein Schruppvorgang mit einem Planfräser sein, der kontinuierlich über die Werkstückoberfläche fährt. Die empfohlene Schnittbreite für jeden Durchgang beträgt 60–75 % des Werkzeugdurchmessers.

2. Schaftfräser und Schaftfräser mit Hartmetall--Wendeplatten werden hauptsächlich für die Bearbeitung von Vorsprüngen, Schlitzen und Kastenöffnungsflächen verwendet.

3. Kugel-{1}Schaftfräser und Rund--Wendeschneidplattenfräser (auch bekannt als Bull--Nasenfräser) werden üblicherweise für die Bearbeitung gekrümmter Oberflächen und Profile mit variablen Entformungswinkeln verwendet. Kugelfräser werden hauptsächlich zum Vorschlichten und Schlichten verwendet, wohingegen Fräser mit runden Einsätzen aus Hartmetall und runden Einsätzen-typischerweise zum Schruppen verwendet werden.

Das Bearbeitungsprogrammblatt ist ein Bestandteil des CNC-Bearbeitungsprozessdesigns und dient als eine Reihe von Anweisungen, die der Bediener befolgen muss. Es enthält spezifische Details zum Bearbeitungsprogramm und soll den Programminhalt, die Werkstückhalte- und Positionierungsmethoden, die für jeden Bearbeitungsvorgang ausgewählten Werkzeuge und alle spezifischen Vorsichtsmaßnahmen verdeutlichen.

Das Bearbeitungsprogrammblatt sollte Folgendes enthalten: CAD/CAM-Dateinamen, Werkstückname, Werkstückhalterungsskizze, Programmname, für jedes Programm verwendete Werkzeuge, maximale Schnitttiefe, Bearbeitungsart (z. B. Schruppen oder Schlichten), geschätzte Bearbeitungszeit usw.

Nach der Festlegung des Bearbeitungsprozesses muss vor der Programmierung Folgendes verstanden werden:

1. Methode zum Spannen des Werkstücks;

2. Größe des Werkstückrohlings (zur Bestimmung des Bearbeitungsumfangs oder ob mehrere Aufspannungen erforderlich sind);

3. Werkstückmaterial (zur Auswahl geeigneter Schneidwerkzeuge);

4. Verfügbarer Werkzeugbestand (um zu vermeiden, dass das Programm aufgrund fehlender Werkzeuge während der Bearbeitung geändert wird, oder um die erforderlichen Werkzeuge im Voraus vorzubereiten, wenn sie benötigt werden).

Das Prinzip für die Festlegung der Sicherheitshöhe besteht im Allgemeinen darin, sie über der höchsten Oberfläche etwaiger „Inseln“ (erhöhter Merkmale) zu positionieren. Alternativ kann auch das Setzen des Programmiernullpunkts auf die höchste Fläche das Risiko von Werkzeugkollisionen minimieren.

Da verschiedene Werkzeugmaschinen unterschiedliche Adresscodes und NC-Programmformate erkennen, muss das richtige Nachbearbeitungsformat für die jeweilige verwendete Werkzeugmaschine ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass das generierte Programm korrekt ausgeführt wird.

Programmübertragungsmethoden können in CNC und DNC kategorisiert werden. Bei der CNC-Methode wird das Programm über ein Medium (z. B. eine Diskette, ein Bandlesegerät oder ein Kommunikationskabel) zur Speicherung in den Speicher der Werkzeugmaschine übertragen und dann während der Bearbeitung aus dem Speicher abgerufen. Da die Speicherkapazität begrenzt ist, wird für große Programme das DNC-Verfahren verwendet; Da DNC es der Werkzeugmaschine ermöglicht, das Programm direkt vom Steuercomputer zu lesen (wodurch die Daten während des Betriebs effektiv gestreamt werden), unterliegt es keinen Einschränkungen durch Speicherkapazitätsbeschränkungen.