Ausfälle von Schaftfräsern: Ursachen, Fehlerbehebung und Vorbeugung

Schaftfräser sind so konzipiert, dass sie den mechanischen Belastungen bei der Bearbeitung standhalten, aber selbst die hochwertigsten Werkzeuge können verschiedene Arten von Ausfällen erleiden. Wenn Sie verstehen, warum diese Fehler auftreten, wie Sie sie erkennen und wirksame Methoden zur Fehlerbehebung implementieren, können Sie die Werkzeuglebensdauer erheblich verbessern und kostspielige Ausfallzeiten reduzieren. Lassen Sie uns die häufigsten Ausfälle von Schaftfräsern aufschlüsseln und wie man sie beheben kann.

Häufige Fehler bei Schaftfräsern

1. 1. Verschleiß

      • Ursache: Im Laufe der Zeit nutzen sich Schaftfräser natürlich ab, insbesondere unter aggressiven Schnittbedingungen. Der Werkzeugverschleiß beginnt typischerweise an den Schneidkanten oder den Spannuten.
      • Gebrauchsspuren: Reduzierte Schneidleistung, Verschlechterung der Oberflächengüte, erhöhte Schnittkräfte und sichtbare Abrundung oder Abstumpfung der Schneidkanten.
      • Prävention: Überwachen Sie die Werkzeugleistung regelmäßig, passen Sie die Schnittparameter an und verwenden Sie geeignete Beschichtungen oder Materialien, um die Werkzeuglebensdauer zu verlängern.

   2. Absplitterungen und Risse an den Schneidkanten

      • Ursache: Plötzliche Stöße, übermäßige Hitze oder falsche Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe können zu Absplitterungen oder Rissen führen. Härtere Materialien, hohe Schnittkräfte und eine schlechte Spanabfuhr verstärken dies zusätzlich.
      • Anzeichen von Absplitterungen/Risse: Sichtbare fehlende Teile der Schneidkante, raue Oberflächen oder inkonsistenter Schnitt.
      • Prävention: Stellen Sie sicher, dass die Vorschubgeschwindigkeiten richtig sind, verwenden Sie Kühlmittel, um die Hitze zu reduzieren, und vermeiden Sie plötzliches Eingreifen des Werkzeugs unter Bedingungen hoher Belastung. Verwenden Sie für härtere Materialien Werkzeuge, die für diese Anwendungen entwickelt wurden (z. B. Hartmetall- oder beschichtete Werkzeuge).

   3. Plastische Verformung

      • Ursache: Übermäßige Hitze beim Schneiden kann dazu führen, dass das Werkzeugmaterial weicher wird und sich verformt. Dies geschieht normalerweise, wenn ein Werkzeug nicht richtig gekühlt wird oder wenn Vorschübe und Geschwindigkeiten zu hoch sind.
      • Anzeichen einer plastischen Verformung: Schlechte Oberflächengüte, „Verkleben“ oder Anhaften des Werkzeugs am Material und Verlust der Werkzeuggeometrie.
      • Prävention: Passen Sie die Schnittparameter, insbesondere die Vorschübe, an und sorgen Sie für die richtige Kühlung oder Schmierung während der Bearbeitung.

   4. Werkzeugverschleiß aufgrund schlechter Spanabfuhr

      • Ursache: Eine unzureichende Spanabfuhr beim Schneiden führt zum Nachschneiden von Spänen, was den Werkzeugverschleiß erhöht. Dies ist insbesondere bei tieferen Schnitten oder bei der Bearbeitung klebriger Materialien ein Problem.
      • Anzeichen einer schlechten Spanentfernung: Verschlechterung der Oberflächengüte, Überhitzung des Werkzeugs und erhöhter Werkzeugverschleiß.
      • Prävention: Verwenden Sie geeignete Nutkonstruktionen, die die Spanentfernung erleichtern, die richtige Schnitttiefe sicherstellen und die Spanlast überwachen, um ein erneutes Schneiden von Spänen zu vermeiden.

   5. Vibration und Rattern

      • Ursache: Dies geschieht, wenn das Werkzeug aufgrund ungeeigneter Bearbeitungsbedingungen Schwingungen erfährt. Dies kann durch falsche Spindeldrehzahlen, Werkzeugverschleiß, unzureichende Steifigkeit des Aufbaus oder schlechtes Vorrichtungsdesign verursacht werden.
      • Anzeichen von Vibration/Rattern: Instabile Schnittgeräusche, ungleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit und sichtbare Werkzeugspuren oder übermäßiger Verschleiß an den Spannuten des Werkzeugs.
      • Prävention: Passen Sie Spindelgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit an, verwenden Sie eine steifere Vorrichtung, optimieren Sie Werkzeugwegstrategien (z. B. hocheffizientes Fräsen) und verwenden Sie ein Werkzeug mit vibrationsdämpfendem Design.

Fehlerbehebung bei häufigen Fehlern

1. Überwachung und Austausch von Werkzeugverschleiß

   • Was Sie überprüfen sollten: Überprüfen Sie Schaftfräser regelmäßig auf Abstumpfung, Kantenverrundung oder sichtbare Abnutzungsmuster. Überprüfen Sie bei Werkzeugen mit mehreren Schneiden, ob einige Schneiden stärker abgenutzt sind als andere.
   • Was zu tun ist: Überwachen Sie den Verschleiß mithilfe eines Werkzeugzustandsüberwachungssystems oder überprüfen Sie den Verschleiß visuell oder durch Mikrometermessungen. Ersetzen Sie abgenutzte Werkzeuge, bevor sie schwerwiegendere Probleme wie eine schlechte Oberflächengüte oder Maschinenvibrationen verursachen.

2. Absplittern- und Knacken-Lösungen

   • Was Sie überprüfen sollten: Untersuchen Sie die Schnittkanten unter Vergrößerung, um Risse oder Späne zu erkennen. Überprüfen Sie die Schnittparameter auf übermäßige Schnitttiefe oder Vorschubgeschwindigkeiten.
   • Was zu tun ist: Reduzieren Sie die Schnittparameter, insbesondere Vorschübe und Schnitttiefe, für anspruchsvollere Arbeiten. Wechseln Sie bei härteren Werkstücken zu einem geeigneteren Werkzeugmaterial oder einer Beschichtung. Implementieren Sie Step-Down-Schneidstrategien, um plötzliche Werkzeugeingriffe zu reduzieren.

3. Beheben plastischer Verformungen

   • Was Sie überprüfen sollten: Achten Sie auf Aufweichungen oder Änderungen in der Werkzeuggeometrie. Überwachen Sie die Temperatur an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück.
   • Was zu tun ist: Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit oder verwenden Sie intermittierendes Schneiden (z. B. Picken). Verbessern Sie die Kühlmittelzufuhr, um die Hitze zu reduzieren, und erwägen Sie die Verwendung von Werkzeugen, die für eine höhere Temperaturbeständigkeit ausgelegt sind (z. B. Hochleistungs-Hartmetallwerkzeuge mit thermischen Beschichtungen).

4. Spanentfernung und Vermeidung von Nachschnitten

   • Was Sie überprüfen sollten: Überprüfen Sie das Werkzeug auf Anzeichen von Aufbauschneidenbildung oder Materialverschmierungen. Analysieren Sie die Chipgröße und -form.
   • Was zu tun ist: Erhöhen Sie den Kühlmittelfluss oder verwenden Sie Druckluft, um die Spanentfernung zu unterstützen. Verwenden Sie Schaftfräser mit einem aggressiveren Nutendesign für eine bessere Spanabfuhr und passen Sie Vorschübe und Tiefen an, um einen effizienten Spanfluss aufrechtzuerhalten.

5. Umgang mit Vibration und Rattern

   • Was Sie überprüfen sollten: Identifizieren Sie, ob der Werkzeugweg eine übermäßige Ablenkung verursacht. Achten Sie auf ungewöhnliche Geräusche und untersuchen Sie Werkstück und Werkzeug auf unebene Oberflächen.
   • Was zu tun ist: Passen Sie die Schnittgeschwindigkeiten an, um Resonanzfrequenzen zu reduzieren, verwenden Sie eine Konfiguration mit höherer Steifigkeit (z. B. steifere Werkzeughalter) und verwenden Sie Werkzeuge mit einer höheren Anzahl von Spannuten oder einem gedämpften Werkzeugdesign. Überprüfen Sie außerdem die Maschineneinrichtung auf Steifigkeit.

6. Werkzeugbruch verhindern

   • Was Sie überprüfen sollten: Stellen Sie sicher, dass die Werkzeuge nicht überlastet sind und überprüfen Sie die Ausrichtung von Werkstück und Werkzeug. Überprüfen Sie den Werkzeughalter und die Maschinenspindel auf Stabilität.
   • Was zu tun ist: Reduzieren Sie Vorschübe und Schnitttiefen, wenn das Werkzeug Anzeichen von Bruch aufweist. Verwenden Sie bei spröden Materialien Werkzeuge, die auf Stoßfestigkeit ausgelegt sind, und stellen Sie sicher, dass die Maschine für eine optimale Leistung gut gewartet wird.

Strategien zur Standzeitoptimierung und -prävention

1. Richtige Werkzeugauswahl

   • Wählen Sie immer das richtige Werkzeug für das zu bearbeitende Material. Verwenden Sie beispielsweise Hartmetall-Schaftfräser für härtere Materialien und Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (HSS) für weichere Materialien wie Aluminium.

2. Werkzeugbeschichtungen

   • Verwenden Sie Beschichtungen (TiN, TiAlN, DLC), um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen, insbesondere bei der Arbeit mit abrasiven Materialien oder hoher Hitzeentwicklung.

3. Kühlmittelmanagement

   • Sorgen Sie für eine optimale Kühlmittelanwendung, um die Hitze zu reduzieren und den Werkzeugverschleiß zu minimieren. Erwägen Sie beim Trockenschneiden den Einsatz von Druckluft oder MMS (Mindestmengenschmierung).

4. Regelmäßige Werkzeuginspektion

   • Führen Sie Routineinspektionen durch, um Anzeichen von Abnutzung oder Schäden frühzeitig zu erkennen. Die Verwendung eines Werkzeugvoreinstellgeräts kann dabei helfen, präzise Werkzeugabmessungen und -versätze einzuhalten.

5. Nutzen Sie die Optimierung der CNC-Programmierung

   • Ändern Sie Werkzeugpfade, um den Eingriff und die Belastung des Werkzeugs zu reduzieren. Implementieren Sie Strategien wie dynamisches oder adaptives Fräsen, um den Werkzeugeinsatz zu optimieren und den Verschleiß zu reduzieren.