Beim CNC-Fräsen können Vibrationen durch Einschränkungen des Schneidwerkzeugs, des Werkzeughalters, der Maschine, des Werkstücks oder der Vorrichtung erzeugt werden. Um Vibrationen zu reduzieren, sind einige Strategien zu berücksichtigen.
01 Schneidwerkzeuge
1) Beim Planfräsen muss die Richtung der Schnittkräfte berücksichtigt werden:
a) Beim Einsatz eines 90-Grad-Fräsers konzentrieren sich die Schnittkräfte hauptsächlich in radialer Richtung. Dies kann dazu führen, dass der Fräser bei großen Überhängen wackelt; Niedrige Axialkräfte sind jedoch beim Fräsen dünnwandiger/vibrationsempfindlicher Teile von Vorteil
b) Ein 45-Grad-Fräser ist in der Lage, gleichmäßig verteilte Axial- und Radialkräfte zu erzeugen
c) Rundmesserfräser leiten den Großteil der Kraft entlang der Spindel nach oben, insbesondere bei geringeren Schnitttiefen. Darüber hinaus übertragen 10-Grad-Fräser die Hauptschnittkräfte in die Spindel und reduzieren so Vibrationen durch lange Werkzeugüberhänge
2) Wählen Sie den kleinstmöglichen Durchmesser für die Operation
3) DC sollte 20-50 % größer sein als Ae
4) Wählen Sie Fräser mit grober und/oder ungleicher Teilung
5) Leichte Fräser sind von Vorteil, beispielsweise solche mit Aluminiumlegierungskörpern
Bei instabilen dünnwandigen Werkstücken einen großen Steigungswinkel verwenden=geringe axiale Schnittkräfte; Verwenden Sie bei langen Werkzeugüberhängen einen kleinen Steigungswinkel=und hohe axiale Schnittkräfte.
02 Werkzeughalter
Das modulare Werkzeughaltersystem Coromant Capto® ermöglicht die Montage von Werkzeugen in der erforderlichen Länge bei gleichzeitig hoher Stabilität und minimalem Rundlauffehler.
1) Halten Sie die Werkzeugbaugruppe so steif und kurz wie möglich
2) Wählen Sie den größtmöglichen Adapterdurchmesser/die größtmögliche Adaptergröße
3) Verwenden Sie Coromant Capto®-Adapter für übergroße Fräser und vermeiden Sie Reduzieradapter
4) Bei kleinen Fräsern möglichst konische Adapter verwenden
5) Wechseln Sie bei Vorgängen, bei denen der letzte Durchgang tief im Teil erfolgt, an vorgegebenen Stellen auf verlängerte Werkzeuge. Passen Sie die Schnittparameter für jede Werkzeuglänge an
6) Verwenden Sie ausgewuchtete Schneidwerkzeuge und Werkzeughalter, wenn die Spindeldrehzahl 20.000 U/min überschreitet
Übergroße Ausstecher
Verwenden Sie immer die kürzestmögliche Werkzeuglänge und erhöhen Sie die Länge schrittweise
03 Vibrationsgedämpfte Fräser
Wenn der Überhang größer als das 4-fache des Werkzeugdurchmessers ist, kann die Neigung zu Frässchwingungen verstärkt werden. Vibrationsgedämpfte Fräser von Silent Tools™ können die Produktivität erheblich steigern.
04 Schnittkanten
Um die Schnittkräfte zu reduzieren:
1) Wählen Sie leicht belastete Geometrien mit scharfen Schneidkanten -L und dünn beschichtete Sorten
2) Verwenden Sie Wendeschneidplatten mit kleinem Spitzenradius und kleinen parallelen Fasen
Manchmal können Vibrationstendenzen reduziert werden, indem dem System mehr Dämpfung hinzugefügt wird. Verwenden Sie Schneidkantengeometrien mit eher negativen Spanwinkeln und leicht verschlissenen Schneidkanten.
05 Schnittparameter und Werkzeugwegprogrammierung
1) Positionieren Sie den Fräser immer außer-mittig relativ zur Fräsfläche
2) Verwenden Sie für KAPR-Fräser oder Schaftfräser mit 90 Grad langer Kante eine kleine radiale Schnitttiefe (max. ae=25 %×DC) und eine große axiale Schnitttiefe (max. ap=100 %×De).
3) Verwenden Sie beim Planfräsen eine kleine Schnitttiefe ap und einen hohen Vorschub fz mit runden Wendeschneidplatten oder Fräsern mit hohem Vorschub und kleinen Anstellwinkeln
4) Vermeiden Sie Vibrationen in Ecken, indem Sie große Bogendurchgänge programmieren, siehe Inneneckenfräsen
5) Wenn die Spandicke zu gering wird, kratzt die Schneidkante statt zu schneiden, was zu Vibrationen führt. In diesem Fall sollte der Vorschub pro Zahn erhöht werden
06 Werkzeugmaschine
Der Zustand der Werkzeugmaschine kann einen großen Einfluss auf die Vibrationsneigung des Fräsers haben. Übermäßiger Verschleiß der Spindellager oder des Vorschubmechanismus führt zu einer schlechten Bearbeitungsleistung. Wählen Sie die Bearbeitungsstrategie und die Richtung der Schnittkräfte sorgfältig aus, um die Stabilität der Maschine voll auszunutzen.
Jede Werkzeugmaschinenspindel verfügt über einen instabilen Bereich, der anfällig für Vibrationen ist. Der stabile Schnittbereich wird durch das Stabilitätsdiagramm beschrieben und nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit zu. Schon eine Drehzahlerhöhung von nur 50 U/min kann den Schneidprozess von einem vibrationsinstabilen Zustand in einen stabilen Zustand überführen.
07 Werkstück und Vorrichtung
Berücksichtigen Sie beim Fräsen dünnwandiger/sockeliger Teile und/oder wenn die Vorrichtung weniger steif ist, Folgendes:
1) Die Vorrichtung sollte sich in der Nähe des Maschinentisches befinden
2) Optimieren Sie den Werkzeugweg und die Vorschubrichtung in Richtung der Position der stärksten Maschine/Vorrichtung, um die stabilsten Schnittbedingungen zu erzielen
3) Vermeiden Sie die Bearbeitung in einer Richtung, in der das Werkstück nicht vollständig abgestützt ist
4) Wenn die Vorrichtung und/oder das Werkstück in einer bestimmten Richtung weniger steif sind, kann das Rückwärtsfräsen die Vibrationstendenz verringern
Wenn die Vorrichtung weniger steif ist, verwenden Sie die Vorschubrichtung in Richtung Maschinentisch
Beachten Sie, dass der erste Schnitt mit der Hälfte der Tiefe des zweiten Schnitts durchgeführt werden sollte, der zweite Schnitt mit der Hälfte der Tiefe des dritten Schnitts und so weiter.
