Was ist das Spanabfuhrsystem in einer Hochleistungs-CNC-Vertikalfräsmaschine?

Eine leistungsstarke CNC-Vertikalfräsmaschine ist ein Eckpfeiler der modernen Fertigung und bekannt für ihre Präzision und Leistung bei der Formgebung einer breiten Palette von Materialien. Das Herzstück seines effizienten Betriebs ist das Spanabfuhrsystem, eine kritische Komponente, die sowohl den Bearbeitungsprozess als auch die Gesamtqualität des Endprodukts erheblich beeinflusst. Als führender Anbieter von Hochleistungs-CNC-Vertikalfräsmaschinen freue ich mich darauf, in die Feinheiten dieses wichtigen Systems einzutauchen.

Die Bedeutung der Spanentfernung in Hochleistungs-CNC-Vertikalfräsmaschinen

Bei Hochleistungs-CNC-Vertikalfräsvorgängen greifen die Schneidwerkzeuge in das Werkstück ein, um Material zu entfernen, wobei als Nebenprodukt Späne entstehen. Wenn diese Chips nicht ordnungsgemäß behandelt werden, können sie eine Vielzahl von Problemen verursachen. Erstens können sie den Schneidvorgang stören. Späne, die zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück verbleiben, können zu schlechter Oberflächengüte, erhöhtem Werkzeugverschleiß und sogar Werkzeugbruch führen. Denn die Späne wirken als abrasives Medium und verursachen beim Schneidvorgang zusätzliche Reibung und Hitze.

Zweitens entsteht beim Mahlen übermäßige Hitze. Späne können diese Wärme einfangen und so zu einer thermischen Ausdehnung des Werkstücks und der Maschinenkomponenten führen. Wärmeausdehnung kann zu Maßungenauigkeiten im bearbeiteten Teil führen, was in Branchen, in denen enge Toleranzen erforderlich sind, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilherstellung, nicht akzeptabel ist.

Schließlich können Späne ein Sicherheitsrisiko darstellen. Bei hohen Geschwindigkeiten können lose Späne vom Werkstück wegfliegen und den Bediener verletzen. Sie können sich auch in der Maschine ansammeln, bewegliche Teile verstopfen und die Gesamtleistung und Langlebigkeit der Fräsmaschine beeinträchtigen.

Komponenten eines Spanentfernungssystems

Späneförderer

Späneförderer sind die Arbeitspferde der Späneabfuhranlage. Sie dienen dazu, Späne aufzufangen und vom Schneidbereich wegzutransportieren. Es gibt verschiedene Arten von Späneförderern, die üblicherweise in Hochleistungs-CNC-Vertikalfräsmaschinen verwendet werden.

• Kettenförderer: Diese Förderer verwenden einen kettengetriebenen Mechanismus, um die Späne entlang einer Rinne zu bewegen. Sie sind robust und bewältigen große und schwere Späne. Kettenförderer eignen sich für die Spanabfuhr großer Mengen und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Späne lang und faserig sind, beispielsweise bei der Bearbeitung von Metallen wie Stahl und Aluminium.
• Schneckenförderer: Schneckenförderer bestehen aus einer rotierenden Schnecke in einem Trog. Die Schnecke bewegt die Späne entlang der Mulde, indem sie sie nach vorne drückt. Sie sind kompakt und lassen sich leicht in das Maschinendesign integrieren. Schneckenförderer eignen sich effektiv zum Entfernen kleiner bis mittelgroßer Späne und werden häufig in kleineren Fräsbetrieben eingesetzt.

Kühlmittelsysteme

Kühlmittelsysteme spielen bei der Spanabfuhr eine doppelte Rolle. Erstens tragen sie dazu bei, das Schneidwerkzeug und das Werkstück zu kühlen und so die beim Schneidvorgang entstehende Wärme zu reduzieren. Dies verbessert nicht nur die Standzeit des Werkzeugs, sondern erleichtert auch das Brechen und Entfernen der Späne. Zweitens kann das Kühlmittel dazu verwendet werden, die Späne aus dem Schneidbereich wegzuspülen.

• Hochwasserkühlsysteme: Bei Flutkühlsystemen wird eine große Menge Kühlmittel auf den Schneidbereich gepumpt. Das Kühlmittel wäscht die Späne weg und transportiert sie zum Späneförderer. Hochwasserkühlsysteme sind wirksam für schwere Bearbeitungsvorgänge, bei denen eine große Menge an Spänen erzeugt wird.
• Nebelkühlsysteme: Nebelkühlsysteme liefern einen feinen Kühlmittelnebel an den Schneidbereich. Der Nebel kühlt das Werkzeug und das Werkstück und trägt gleichzeitig zur Späneentfernung bei. Nebelkühlsysteme verbrauchen weniger Kühlmittel als Flutkühlsysteme, was sie für einige Anwendungen umweltfreundlicher und kostengünstiger macht.

Chip-Schnecken

Späneschnecken werden verwendet, um Späne aus schwer zugänglichen Stellen, wie zum Beispiel tiefen Taschen oder Löchern im Werkstück, zu entfernen. Dabei handelt es sich typischerweise um kleine, rotierende Schrauben, die in das Loch oder die Tasche eingeführt werden, um die Späne abzusaugen. Späneschnecken können manuell bedient oder für eine effizientere Späneentfernung in das Automatisierungssystem der Maschine integriert werden.

Wie das Spanentfernungssystem in einer Hochleistungs-CNC-Vertikalfräsmaschine funktioniert

Während des Fräsvorgangs entstehen Späne, wenn das Schneidwerkzeug Material vom Werkstück abträgt. Das Kühlmittelsystem, egal ob Flut- oder Nebelsystem, beginnt sofort, den Schneidbereich zu kühlen und die Späne vom Werkzeug und Werkstück wegzuspülen. Die Späne werden dann vom Kühlmittel zum Späneförderer transportiert.

Der Späneförderer sammelt je nach Typ die Späne und transportiert sie aus der Maschine. Bei einem Kettenförderer beispielsweise bewegt die Kette die Späne entlang der Rinne in Richtung eines Sammelbehälters. Bei einem Schneckenförderer schiebt die rotierende Schnecke die Späne vorwärts, bis sie in den Behälter abgegeben werden.

Sofern Späneschnecken verwendet werden, werden sie aktiviert, wenn Späne aus bestimmten Bereichen entfernt werden müssen. Sie rotieren und entnehmen die Späne, die dann ebenfalls zum Späneförderer geleitet werden.

Vorteile eines effizienten Spanentfernungssystems

• Verbesserte Standzeit: Durch die Entfernung von Spänen aus dem Schneidbereich ist die Wahrscheinlichkeit einer übermäßigen Abnutzung und eines Bruchs des Werkzeugs geringer. Dies reduziert die Häufigkeit von Werkzeugwechseln und spart Zeit und Geld beim Werkzeugwechsel.
• Verbesserte Oberflächenbeschaffenheit: Da die Späne umgehend entfernt werden, kann das Schneidwerkzeug saubere Schnitte ausführen, was zu einer glatteren Oberfläche des Werkstücks führt. Dies ist entscheidend für Teile, die ein hochwertiges Erscheinungsbild erfordern oder genau zu anderen Komponenten passen müssen.
• Erhöhte Maschinenproduktivität: Ein effizientes Spanabfuhrsystem ermöglicht den kontinuierlichen Betrieb der Maschine ohne Unterbrechungen aufgrund von Spanproblemen. Dies führt zu höheren Produktionsraten und einer gesteigerten Gesamtproduktivität.
• Reduzierte Wartungskosten: Indem verhindert wird, dass Späne die Maschinenkomponenten verstopfen, wird der Bedarf an häufigen Wartungs- und Reparaturarbeiten reduziert. Dies verlängert die Lebensdauer der Maschine und senkt langfristig die Betriebskosten.

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Referenzen

• Smith, J. (2018). Handbuch der CNC-Fräsoperationen. Industriepresse.
• Brown, A. (2020). Erweitertes Spanmanagement in Bearbeitungsprozessen. Bearbeitungsjournal.
• Green, R. (2019). Kühlmittelsysteme für CNC-Maschinen. Überprüfung der Fertigungstechnologie.