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CNC-Raddrehwerkzeuge: Der komplette Auswahl-Leitfaden
Um Räder rentabel zu bearbeiten, sind hohe Präzision und Geschwindigkeit erforderlich. Dieser Leitfaden hilft Ihnen bei der Auswahl der richtigen CNC-Werkzeuge für große Durchmesser und unterbrochene Schnitte. Sie erfahren, wie Sie Wendeschneidplatten und Geometrien auswählen, die Ihre Kosten pro Rad senken.
Welche Schneidwerkzeuge werden für das CNC-Raddrehen benötigt?
Das Drehen von Rädern unterscheidet sich von normalen Dreharbeiten, da man es mit großen Durchmessern und gemischten Materialien zu tun hat. Die meisten Pkw-Räder haben einen Durchmesser von 380 mm bis 560 mm. Daher legt Ihr Werkzeug bei jeder Umdrehung des Teils einen sehr langen Weg zurück.
Sie brauchen nicht hundert verschiedene Werkzeuge. Für die meisten Radarbeiten sind fünf bestimmte Typen erforderlich. Dazu gehören:
- Wendeschneidplatten
- Bohrstangen
- Einstechwerkzeuge
- Gewindeeinsätze
- PCD-Werkzeuge
- CBN-Einsätze
Sie brauchen eine spezielle Werkzeugstrategie, da sich die Hitze bei diesen großen Teilen viel schneller entwickelt.
Strategie für Raddrehwerkzeuge
Große Aluminium- oder Stahlräder erzeugen erhebliche Zentrifugalkräfte. Wenn Sie Standardwerkzeuge verwenden, werden Sie mit Vibrationen konfrontiert. Der Grund dafür ist, dass die Räder dünne Wände und komplexe Formen haben.
Sie müssen mit unterbrochenen Schnitten rechnen, wenn das Werkzeug über eine Speiche oder ein Schraubenloch fährt. Diese Lücken können einen zerbrechlichen Einsatz sofort brechen. Ein Rad mit fünf Schraubenlöchern erzeugt beispielsweise 2.500 Stöße pro Minute, wenn Sie mit 500 U/min arbeiten.
Wie kann man einen Drehauftrag lesen, bevor man ein Werkzeug auswählt?
Bevor Sie sich für ein Werkzeug entscheiden, prüfen Sie die Materialhärte. Ist es gegossenes Aluminium oder geschmiedeter Stahl? Achten Sie auf der Zeichnung auf enge Toleranzen in der Mittelbohrung.
Schon ein kleiner Rundlauf von 0,03 mm kann bei hohen Geschwindigkeiten zu Vibrationen des Fahrzeugs führen. Sie sollten feststellen, wo sich die unterbrochenen Schnitte befinden. Wenn Sie diese Details ignorieren, wählen Sie einen Einsatz, der sich zu schnell abnutzt.
5 wichtige Typen von CNC-Raddrehwerkzeugen
Welche Funktion haben die einzelnen Raddrehwerkzeuge? Wenn Sie dies verstehen, verschwenden Sie kein Geld für die falsche Ausrüstung.
Dreheinsätze
Sie verwenden Wendeplatten um den größten Teil des Materials vom Außendurchmesser und der Stirnfläche des Rades zu entfernen. Hier brauchen Sie Einsätze, die hohe Hitze und konstante Reibung aushalten.
Bohrstangen
Die Nabenbohrung ist der sicherheitskritischste Teil des Rades. Sie muss perfekt zentriert sein. Weil die Bohrung tief ist, brauchen Sie eine starre Bohrstange. Wenn die Stange zu dünn ist, wird sie sich biegen. Daher müssen Sie das Verhältnis von Länge zu Durchmesser unter 4:1 halten.
Wenn Sie eine zu lange Stahlstange verwenden, führt dies zu Ratterern. Verwenden Sie Schlichtvorschübe zwischen 0,05 mm und 0,1 mm pro Umdrehung, um die Bohrung glatt zu halten.
Einstechwerkzeuge
Am Wulstsitz trifft der Reifen auf das Rad. Er erfordert ein spezielles Profil. Sie verwenden Nutenstanzwerkzeuge um diese engen Kanäle zu schneiden. Das Problem ist, dass die Späne in diesen engen Räumen stecken bleiben können. Sie müssen also ein Werkzeug mit guter Spankontrolle wählen.
Für Sprengringnuten benötigen Sie eine Toleranz von plus/minus 0,05 mm. Ich schlage vor, geschliffene Einsätze zu verwenden, da sie genauer sind als gesinterte Einsätze.
Gewindeschneideinsätze
Einige Räder benötigen Gewindelöcher für Ventilschäfte oder Zierbolzen. Hierfür verwenden Sie spezielle Gewindeeinsätze. Die Genauigkeit ist entscheidend, denn ein schlechtes Gewinde bedeutet, dass das Rad keine Luft halten kann. Sie sollten Vollprofil-Einsätze verwenden, um sicherzustellen, dass der Gewindegrund stark ist.
PCD-Werkzeuge
Werkzeuge aus polykristallinem Diamant sind wichtig für ein glänzendes Aussehen des Diamantschnitts. PKD ist viel härter als Hartmetall. Daher bietet er eine helle, reflektierende Oberfläche. Es kann eine Oberflächengüte (Ra) zwischen 0,2 und 0,4 Mikron für eine lange Zeit beibehalten. Sie werden feststellen, dass ein PKD-Einsatz kann 3.000 bis 5.000 Räder bearbeiten, bevor sie repariert werden muss.
CBN Wendeschneidplatten
CBN-Einsätze werden normalerweise nicht für die Bearbeitung von Aluminiumrädern verwendet. Sie werden hauptsächlich für das Hartdrehen von gehärtetem Stahl, Gusseisen oder anderen abrasiven, eisenhaltigen Teilen verwendet. Wenn die Werkstückhärte hoch ist, können herkömmliche Hartmetalleinsätze schnell verschleißen oder die Oberflächengüte nicht stabil halten.
Bei Rädern aus gehärtetem Stahl oder gehärteten Radkomponenten können CBN-Einsätze eine bessere Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Maßhaltigkeit bei der Endbearbeitung bieten. CBN sollte jedoch nicht als universelles Raddrehwerkzeug betrachtet werden. Für Räder aus Aluminiumlegierungen sind PKD-Werkzeuge oder scharfe polierte Hartmetalleinsätze in der Regel besser geeignet.
Welche Wendeplattensorte sollten Sie für Ihr Radmaterial wählen?
Vergleichstabelle für CNC-Wendeplatten zum Raddrehen
Material-Kategorie | Empfohlener Einsatzgrad | Beschichtungsart und -dicke |
Aluminium-Legierung (z.B., A356, A357) | N-Grad | Keine Beschichtung oder DLC |
Hochsiliziumhaltiges Aluminium (>12% Si) | N-Grad (PCD) | K.A. |
Gusseisen | K-Klasse (CVD-beschichtet oder K10-Hartmetall) | CVD (10-20 Mikrometer) |
Stahl / Schmiedestahl | P-Grad | PVD (2-5 Mikrometer) oder CVD |
Gehärteter Stahl (>45 HRC) | H-Grade (CBN) | K.A. |
Die Wahl des Materials bestimmt die Qualität der Wendeplatte. Wenn Sie die falsche Sorte verwenden, wird das Werkzeug entweder schmelzen oder zerbrechen.
Aluminium-Räder
Die meisten Aluminiumräder enthalten etwa 7 Prozent Silizium. Dieses Material ist weich, aber es haftet an den Werkzeugen. Dies nennt man eine aufgebaute Kante. Unbeschichtetes Hartmetall ist sehr scharf, was das Schneiden durch das Aluminium erleichtert.
Aber für die Großserienproduktion ist PKD besser geeignet. Es reagiert nicht mit Aluminium, so dass das Metall nicht am Werkzeug haftet.
Aluminium mit hohem Siliziumgehalt (A380 / A390)
Legierungen wie A380 haben einen Siliziumgehalt von über 12 Prozent. Dieses Silizium ist wie Sand. Es ist sehr abrasiv. Wenn Sie Standard-Hartmetall auf Rädern mit hohem Siliziumgehalt verwenden, wird das Werkzeug in wenigen Minuten stumpf.
Der Grund dafür ist, dass Silizium wie ein Schleifstein wirkt. PKD ist das einzige Material, das hart genug ist, um diesem Abrieb zu widerstehen. Es hält unter diesen Bedingungen 20 bis 50 Mal länger als Hartmetall.
Gusseisen-Radrohlinge
Gusseisen ist spröde und erzeugt staubige Späne. Es erzeugt eine Menge Hitze. Sie sollten CVD-beschichtete Einsätze verwenden, weil die Beschichtung dick ist, in der Regel zwischen 10 und 20 Mikrometer. Diese Beschichtungen wirken wie ein Hitzeschild. Sie können Grauguss mit Geschwindigkeiten zwischen 200 und 350 m/min bearbeiten.
Stahl- und Schmiederäder
Geschmiedeter Stahl ist sehr stabil. Sie brauchen einen Einsatz, der zäh ist, damit er nicht abplatzt, aber auch hart, damit er sich nicht abnutzt. Hier sollten Sie PVD-Beschichtungen verwenden, da diese dünner sind, in der Regel 2 bis 5 Mikrometer, und sehr zäh. Experten empfehlen für geschmiedeten Stahl Geschwindigkeiten zwischen 150 und 250 m/min.
Vergleichstabelle für Wendeplattensorten und Materialien
Material | Empfohlene Note | Beschichtungstechnologie | Geschwindigkeitsbereich (m/min) |
Aluminium-Legierung (A356/A357) | N-Grad | Unbeschichtet / Poliert | 300 - 500 |
Hochsiliziumhaltiges Aluminium (>12% Si) | PCD | K.A. | 500 - 1,500 |
Gusseisen (Gray/Ductile) | K-Klasse | CVD (10-20 Mikrometer) | 150 - 350 |
Geschmiedeter Stahl | P-Grad (P10 - P25) | PVD (2-5 Mikrometer) | 150 - 250 |
Gehärteter Stahl (>45 HRC) | H-Güte (CBN) | K.A. | Variabel (hohe Hitze) |
Leitfaden für die Einsatzgeometrie von CNC-Drehrädern
Die Geometrie ist die Form des Werkzeugs. Sie bestimmt, wie das Werkzeug in das Metall eindringt und wie der Abfall das Metall verlässt.
Einsatzform - CNMG vs. DNMG vs. WNMG
- CNMG: Dies ist eine 80 Grad Diamantform. Es ist sehr stark und ideal zum Schruppen.
- DNMG: Dies ist ein 55-Grad-Diamant. Er ist dünner. Sie verwenden ihn, um in enge Winkel zu gelangen, in die ein CNMG nicht passt.
- WNMG: Sie hat sechs Schneiden. Es ist sehr wirtschaftlich, weil Sie mehr Kanten für Ihr Geld bekommen.
Rechen und Entlastungswinkel
Aluminium braucht einen positiven Spanwinkel. Das bedeutet, dass das Werkzeug wie ein scharfes Messer ist. Für Aluminium sollten Sie Entlastungswinkel zwischen 11 und 15 Grad verwenden. Gusseisen braucht einen negativen Spanwinkel. Das heißt, die Schneide ist stumpf und stark. Für diese harten Metalle sollten Sie einen Freiwinkel zwischen 7 und 11 Grad wählen.
Chipbreaker-Auswahl
Bei Aluminium entstehen oft lange, fadenförmige Späne. Diese können sich um das Rad wickeln und es zerkratzen. Sie brauchen einen Spanbrecher, der das Metall aufrollt, bis es reißt. Das Problem ist jedoch, dass Spanbrecher nur funktionieren, wenn die Vorschubgeschwindigkeit stimmt. Schauen Sie immer in der Anleitung des Herstellers nach, um den richtigen Vorschubbereich zu finden.
Eckradius
Ein großer Eckenradius macht das Werkzeug stärker. Für das Schruppen in der Nähe von Schraubenlöchern sollten Sie einen Radius zwischen 0,8 mm und 1,2 mm verwenden. Für das Schlichten der Radoberfläche sind 0,4 mm bis 0,8 mm besser geeignet. Wenn Sie eine Bohrstange verwenden, halten Sie den Radius klein, etwa 0,2 mm, um Vibrationen zu vermeiden.
Wischer-Einsätze
Abstreifeinsätze haben einen flachen Bereich an der Kante. Diese wischt die Oberfläche glatt, während sich das Werkzeug bewegt. Sie können einen Vorschub von 0,2 mm bis 0,3 mm pro Umdrehung verwenden und erhalten trotzdem eine perfekte Oberfläche. Das ist viel schneller als der Vorschub von 0,05 mm, den Sie mit einer Standardplatte benötigen würden.
CVD vs. PVD vs. unbeschichtetes Hartmetall
Beschichtungen sind dünne Schichten auf dem Werkzeug, die die Leistung verbessern.
CVD (TiCN / Al2O3)
CVD-Beschichtungen werden bei sehr hohen Temperaturen aufgebracht. Dies ermöglicht eine dicke Schicht, die auch dann hart bleibt, wenn das Werkzeug glühend heiß ist. Aufgrund ihrer Dicke ist sie die beste Wahl für das Hochgeschwindigkeitsdrehen von Gusseisen.
PVD
PVD-Beschichtungen sind dünner. Weil sie dünn sind, bleibt die Werkzeugkante sehr scharf. Verwenden Sie PVD, wenn Sie Stahl schneiden müssen oder wenn das Werkzeug viele kleine Stöße aushalten muss, ohne abzusplittern.
Unbeschichtetes Hartmetall und PKD
Bei Aluminium kann eine Beschichtung die Schneide manchmal stumpfer machen. Unbeschichtete Werkzeuge oder PKD bieten die schärfstmögliche Kante. Der Grund dafür ist, dass Aluminium nicht so leicht an diesen Oberflächen haftet. Für jeden Betrieb, der mehr als 1.000 Räder pro Monat herstellt, ist PKD auf lange Sicht immer die günstigste Option.
5 Häufige Probleme mit Raddrehwerkzeugen und Lösungen
Auch mit den besten Tools können Probleme auftreten. Hier erfahren Sie, wie Sie sie lösen.
Aufgebaute Kante (BUE) auf Aluminiumrädern
BUE entsteht, wenn Aluminium an der Werkzeugspitze schmilzt. Der Grund dafür ist in der Regel eine niedrige Schnittgeschwindigkeit. Um dies zu beheben, sollten Sie Ihre Geschwindigkeit auf über 400 m/min erhöhen. Außerdem sollten Sie ein Werkzeug mit einer sehr scharfen und polierten Oberfläche verwenden.
Einfügen von Spänen bei unterbrochenen Schnitten
Wenn Ihr Einsatz absplittert, ist er wahrscheinlich zu spröde. Sie sollten zu einer härteren Sorte wechseln. Versuchen Sie auch, die Schnittgeschwindigkeit um 20 oder 30 Prozent zu verringern, wenn das Werkzeug über die Schraubenlöcher fährt. Dadurch wird die Kraft des Aufpralls verringert.
Schlechte Oberflächengüte bei diamantgeschnittenen Flächen
Wenn die Oberfläche stumpf aussieht, ist die PKD-Kante wahrscheinlich abgenutzt. Sie können die Abnutzung möglicherweise nicht mit dem Auge erkennen, verwenden Sie daher ein Mikroskop. Wenn das Werkzeug in Ordnung ist, überprüfen Sie Ihre Maschine auf Rundlauffehler. Selbst 0,005 mm Rundlauffehler in der Spindel können das Finish ruinieren.
Schneller Werkzeugverschleiß bei hochsiliziumhaltigem Aluminium
Wenn Ihr Hartmetalleinsätze nach nur 30 oder 50 Scheiben verschleißen, ist das Material zu abrasiv. Sie schneiden wahrscheinlich eine Legierung mit hohem Siliziumgehalt. Die einzige Lösung ist der Wechsel zu PKD. Sie werden feststellen, dass sich die Standzeit von 50 Scheiben auf über 2.000 Scheiben erhöht.
Rattern beim Drehen der Radbohrung
Chatter klingt wie ein hoher Schrei. Es entsteht, wenn der Bohrbalken zu lang ist. Die Regel lautet, die Stange so kurz wie möglich zu halten. Wenn das Rattern nicht aufhört, prüfen Sie, ob der Werkzeughalter locker ist. Ein loser Halter verursacht immer Vibrationen.
Wie lassen sich die Kosten pro Rad senken?
Gewinn entsteht durch Effizienz. Hier erfahren Sie, wie Sie Geld sparen.
Optimieren Sie Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit
Sie können PKD mit sehr hohen Geschwindigkeiten zwischen 800 und 1.500 m/min bearbeiten. Bei unbeschichtetem Hartmetall auf Aluminium sollten Sie zwischen 300 und 500 m/min bleiben. Wenn Sie die richtige Geschwindigkeit finden, können Sie die Lebensdauer Ihres Werkzeugs verdoppeln. Das bedeutet, dass Sie im Laufe der Zeit weniger Wendeplatten kaufen müssen.
Kühlmittelstrategie für das Drehen von Rädern
Aluminium schneidet oft besser mit Luft oder sehr wenig Öl. Der Grund dafür ist, dass zu viel Kühlmittel dazu führen kann, dass das Aluminium stärker am Werkzeug klebt. Bei Stahl sollten Sie eine 10-prozentige Kühlmittelmischung verwenden, um das Teil kühl und geschmiert zu halten.
PCD-Werkzeugaufbereitung
Werfen Sie stumpfe PKD-Werkzeuge nicht weg. Sie können sie zum Schärfen einschicken. Das kostet nur 30 bis 40 Prozent des Preises für ein neues Werkzeug. Sie können dies 3 oder 5 Mal tun, bevor das Werkzeug fertig ist. Das macht PKD sehr erschwinglich.
Indizieren vs. Ersetzen
Sehen Sie sich die Seite des Werkzeugs an. Wenn Sie einen glatten, abgenutzten Streifen sehen, ist es an der Zeit, die Wendeplatte in eine neue Ecke zu drehen. Wenn die Oberseite des Werkzeugs jedoch einen tiefen Krater aufweist, ist Ihre Geschwindigkeit zu hoch. Daher sollten Sie die Geschwindigkeit korrigieren, bevor Sie ein neues Werkzeug einsetzen.
Schlussfolgerung
Bei der Auswahl der richtigen CNC-Drehwerkzeuge müssen Sie die Sorte auf Ihr Material und die Geometrie auf Ihre Werkstückform abstimmen. Sie müssen der Steifigkeit und der Spankontrolle Priorität einräumen. Wenn Sie diese Schritte befolgen, können Sie bessere Räder in kürzerer Zeit herstellen und Ihre Gesamtkosten für Werkzeuge senken.
FAQs
Welches ist das beste Schneidwerkzeug für die Bearbeitung von Rädern aus Aluminiumlegierungen?
Ich empfehle unbeschichtetes Hartmetall zum Schruppen und PKD zum Schlichten. PKD hält die Oberfläche sehr glatt und hält viel länger als jedes andere Material auf Aluminium.
Kann ich die gleichen Hartmetalleinsätze sowohl für Aluminium- als auch für Gussradrohlinge verwenden?
Nein, das können Sie nicht. Aluminium braucht eine sehr scharfe und positive Kante. Gusseisen braucht eine stumpfe und negative Schneide mit einer dicken Beschichtung. Wenn Sie beides mischen, erhalten Sie schlechte Qualität und kaputte Werkzeuge.
Warum brechen meine Einsätze beim Drehen von Rädern mit Schraubenlöchern immer wieder ab?
Die Bolzenlöcher verursachen jedes Mal, wenn das Werkzeug sie passiert, einen starken Schlag. Sie sollten eine härtere Hartmetallsorte und einen größeren Eckenradius verwenden, um diese Schläge zu bewältigen.
Wie viele Räder kann eine PKD-Wendeplatte bearbeiten, bevor sie repariert werden muss?
Bei Standardaluminium können Sie mit 3.000 bis 5.000 Rädern rechnen. Bei Aluminium mit hohem Siliziumgehalt sind es vielleicht eher 2.000 Räder. Das ist immer noch viel besser als Hartmetall.
Welche Wendeplattenform eignet sich am besten für das Drehen von Außen- und Innenseite eines Rades in einer Aufspannung?
Der CNMG ist die beste Wahl für die meisten Arbeiten. Wenn Sie sehr enge Ecken haben, müssen Sie für diese speziellen Bereiche möglicherweise auf einen DNMG umsteigen.
