Rattern bei der CNC-Bearbeitung von Teilen ist ein häufiges und problematisches Problem, das die Qualität der bearbeiteten Teile, die Werkzeuglebensdauer und die Bearbeitungseffizienz erheblich beeinträchtigen kann. Als Zulieferer von CNC-Bearbeitungsteilen bin ich schon oft auf dieses Problem gestoßen und habe wertvolle Erkenntnisse darüber gewonnen, wie man damit umgeht. In diesem Blog werde ich einige wirksame Strategien zur Bekämpfung von Rattern bei der CNC-Bearbeitung vorstellen.
Rattern in der CNC-Bearbeitung verstehen
Bevor wir uns mit den Lösungen befassen, ist es wichtig zu verstehen, was Chatter ist. Unter Rattern bei der CNC-Bearbeitung versteht man die selbsterregte Vibration, die während des Bearbeitungsprozesses zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück auftritt. Diese Vibrationen können zu ungleichmäßigem Schnitt, schlechter Oberflächengüte, Maßungenauigkeiten und sogar zu vorzeitigem Werkzeugverschleiß führen.
Es gibt zwei Haupttypen von Geschwätz: erzwungenes Geschwätz und selbsterregtes Geschwätz. Erzwungenes Rattern wird normalerweise durch äußere Faktoren wie unausgeglichene rotierende Komponenten, falsch ausgerichtete Vorrichtungen oder falsche Maschineneinstellungen verursacht. Selbsterregtes Rattern hingegen ist ein Ergebnis der Wechselwirkung zwischen dem Schneidprozess und den dynamischen Eigenschaften des Systems Maschine – Werkzeug – Werkstück.
Ursachen für Chatter
- Werkzeugbedingte Ursachen
- Werkzeuggeometrie: Eine falsche Werkzeuggeometrie, beispielsweise ein großer Spanwinkel oder ein kleiner Freiwinkel, kann die Schnittkraft erhöhen und zu Rattern führen. Wenn beispielsweise der Spanwinkel zu groß ist, kann es sein, dass das Werkzeug den Schnittkräften nicht richtig standhält und vibriert.
- Werkzeugverschleiß: Wenn ein Werkzeug verschleißt, wird seine Schneidkante stumpf, was die Schnittkraft erhöht und Rattern auslösen kann. Ein verschlissenes Werkzeug kann auch Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche aufweisen, die die Vibrationen noch verstärken können.
- Werkzeugüberhang: Ein langer Werkzeugüberhang verringert die Steifigkeit des Werkzeugs und macht es anfälliger für Vibrationen. Wenn das Werkzeug zu weit aus dem Werkzeughalter herausragt, wirkt es wie ein freitragender Balken, und selbst kleine Schnittkräfte können zu erheblichen Durchbiegungen und Rattern führen.
- Werkstückbedingte Ursachen
- Materialeigenschaften des Werkstücks: Einige Materialien, wie z. B. hochfeste Legierungen oder Materialien mit inhomogener Struktur, sind schwieriger zu bearbeiten und verursachen eher Rattern. Beispielsweise erfordern Materialien mit hoher Härte höhere Schnittkräfte, was die Wahrscheinlichkeit von Vibrationen erhöhen kann.
- Werkstückaufnahme: Eine unsachgemäße Werkstückbefestigung kann zu Rattern führen. Wenn das Werkstück nicht fest eingespannt ist, kann es sich während des Bearbeitungsprozesses bewegen, was zu ungleichmäßigem Schnitt und Vibrationen führen kann. Darüber hinaus kann eine Vorrichtung mit geringer Steifigkeit auch Vibrationen von der Maschine auf das Werkstück übertragen.
- Maschinenbedingte Ursachen
- Steifigkeit von Werkzeugmaschinen: Bei einer Werkzeugmaschine mit geringer Steifigkeit ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass Rattern auftritt. Die Strukturkomponenten der Maschine, wie Bett, Säule und Spindel, müssen steif genug sein, um den Schnittkräften ohne nennenswerte Verformung standzuhalten.
- Spindelgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit: Falsche Spindelgeschwindigkeits- und Vorschubgeschwindigkeitseinstellungen können zu Rattern führen. Wenn die Spindeldrehzahl zu hoch oder der Vorschub zu niedrig ist, kann der Schneidprozess instabil werden, was zu Vibrationen führen kann.
Strategien zum Umgang mit Chatter
- Werkzeugoptimierung
- Wählen Sie das richtige Werkzeug: Wählen Sie ein Werkzeug mit geeigneter Geometrie und Beschichtung für den spezifischen Bearbeitungsvorgang und das Werkstückmaterial. Beispielsweise kann bei der Bearbeitung von Aluminiumlegierungen ein Werkzeug mit einem hohen Spanwinkel und einer glatten Beschichtung die Schnittkraft reduzieren und Rattern verhindern. Sie können unsere erkundenCNC-gefräste Aluminiumplatte, CNC-gefräste Aluminiumhalterung, Aluminiumadapter, AluminiumträgerProdukte, die mit hochwertigen Werkzeugen bearbeitet werden, um eine hervorragende Oberflächengüte zu gewährleisten.
- Reduzieren Sie den Werkzeugüberhang: Den Werkzeugüberhang so gering wie möglich halten. Verwenden Sie ein kürzeres Werkzeug oder einen Werkzeughalter mit einem besseren Klemmmechanismus, um die Steifigkeit des Werkzeugs zu erhöhen. Dadurch können die Vibrationen während des Bearbeitungsprozesses deutlich reduziert werden.
- Regelmäßige Werkzeugkontrolle und -austausch: Überprüfen Sie die Werkzeuge regelmäßig auf Verschleiß und ersetzen Sie sie bei Bedarf. Ein scharfes Werkzeug kann effizienter und mit weniger Vibrationen schneiden als ein abgenutztes Werkzeug.
- Werkstückhandling
- Werkstückbefestigung verbessern: Stellen Sie sicher, dass das Werkstück mit einer Vorrichtung mit hoher Steifigkeit fest und genau eingespannt ist. Sie können zusätzliche Stützkonstruktionen oder Vorrichtungen mit einstellbaren Spannkräften verwenden, um Werkstückbewegungen während der Bearbeitung zu verhindern.
- Werkstück vorbearbeiten: Bei Werkstücken mit komplexen Geometrien oder inhomogenen Strukturen können Vorbearbeitungsvorgänge wie das Schruppen dazu beitragen, die Oberflächenunregelmäßigkeiten zu beseitigen und die Schnittkräfte während des Endbearbeitungsvorgangs zu reduzieren, wodurch das Risiko von Rattern minimiert wird.
- Einstellung der Maschinenparameter
- Spindeldrehzahl und Vorschubgeschwindigkeit optimieren: Verwenden Sie die vom Werkzeughersteller bereitgestellten Schnittdaten als Ausgangspunkt und passen Sie dann die Spindeldrehzahl und den Vorschub an die tatsächlichen Bearbeitungsbedingungen an. Sie können Trial-and-Error-Methoden oder fortschrittliche Bearbeitungssimulationssoftware verwenden, um die optimalen Parameter zu finden. Beispielsweise kann eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung der Spindeldrehzahl manchmal den Schneidprozess stabilisieren und Rattern reduzieren.
- Schnitttiefe reduzieren: Eine Verringerung der Schnitttiefe kann die Schnittkraft und die Wahrscheinlichkeit von Rattern verringern. Allerdings sind möglicherweise mehrere Durchgänge erforderlich, um die gewünschte Bearbeitungstiefe zu erreichen, was die Bearbeitungszeit verlängern kann.
- Dämpfung und Vibrationskontrolle
- Dämpfungsvorrichtungen verwenden: Installieren Sie Dämpfungsvorrichtungen an der Werkzeugmaschine oder dem Werkzeughalter, um die Vibrationen zu absorbieren. Einige Werkzeughalter sind beispielsweise mit internen Dämpfungsmechanismen ausgestattet, die die Amplitude der Vibration reduzieren können.
- Optimieren Sie das Maschinenlayout: Stellen Sie sicher, dass die Maschine auf einem stabilen Fundament installiert ist und keine Störungen durch andere Geräte oder Vibrationen in der Umgebung auftreten. Eine gut ausbalancierte und ordnungsgemäß installierte Maschine kann reibungsloser und mit weniger Vibrationen arbeiten.
Fallstudien
Werfen wir einen Blick auf ein reales Beispiel dafür, wie wir mit Rattern bei der CNC-Bearbeitung umgegangen sind. Ein Kunde kam zu uns mit der Anforderung, eine komplexe Aluminiumhalterung zu bearbeiten. Bei den ersten Bearbeitungstests stellten wir erhebliches Rattern fest, das zu einer schlechten Oberflächengüte und Maßungenauigkeiten führte.
Wir haben zunächst die Ursachen des Geschwätzes analysiert. Wir haben festgestellt, dass der Werkzeugüberhang zu groß und die Spindeldrehzahl für die gegebene Vorschubgeschwindigkeit zu hoch war. Wir haben das Werkzeug durch ein kürzeres ersetzt und die Spindeldrehzahl und den Vorschub entsprechend den Empfehlungen des Werkzeugherstellers angepasst. Darüber hinaus haben wir die Werkstückbefestigung verbessert, um eine bessere Stabilität zu gewährleisten.
Nach diesen Anpassungen wurde das Rattern deutlich reduziert und die Oberflächenbeschaffenheit der bearbeiteten Halterung verbesserte sich erheblich. Auch die Maßhaltigkeit entsprach den Anforderungen des Kunden und wir konnten die Teile termingerecht liefern.
Abschluss
Rattern bei der CNC-Bearbeitung von Teilen ist ein komplexes Problem, dessen Lösung einen umfassenden Ansatz erfordert. Durch das Verständnis der Ursachen von Rattern und die Umsetzung geeigneter Strategien wie Werkzeugoptimierung, Verbesserung der Werkstückhandhabung, Anpassung von Maschinenparametern und Vibrationskontrolle können wir Rattern effektiv reduzieren und die Qualität der bearbeiteten Teile verbessern.
Als Lieferant von CNC-Bearbeitungsteilen sind wir bestrebt, qualitativ hochwertige Produkte und Dienstleistungen anzubieten. Wenn Sie Ratterprobleme bei Ihren CNC-Bearbeitungsvorgängen haben oder an unserem interessiert sindCNC-gefräste Aluminiumplatte, CNC-gefräste Aluminiumhalterung, Aluminiumadapter, AluminiumträgerProdukte oder BedürfnisseMikrolochbohren, Bohren kleiner Löcher, Präzisionsbohren kleiner LöcherFür die Beschaffung und weitere Gespräche können Sie sich gerne an uns wenden. Wir glauben, dass wir Ihnen mit unserem Fachwissen und unserer Erfahrung dabei helfen können, Ihre Bearbeitungsprobleme zu lösen und Ihre Produktionsziele zu erreichen.
Referenzen
- Altintas, Y. (2000). Fertigungsautomatisierung: Zerspanungsmechanik, Vibrationen von Werkzeugmaschinen und CNC-Konstruktion. Cambridge University Press.
- Stephenson, DA, & Agapiou, JS (2006). Theorie und Praxis der Metallzerspanung. CRC-Presse.
