Bei der CNC-Bearbeitung wird Material aus einem massiven Block entfernt, um Teile mit der exakt benötigten Form und Größe herzustellen. Dabei kommen verschiedene Schneidverfahren – Drehen, Fräsen, Bohren und mehr – zum Einsatz, um Teile schrittweise herauszuarbeiten. Da kein einzelnes Werkzeug oder keine einzelne Einstellung alle Aufgaben gleichzeitig erledigen kann, teilen die meisten Werkstätten die Produktion in zwei Phasen auf.
- Schruppen, wodurch große Materialmengen schnell entfernt werden.
- Konfektionierung, das die endgültigen Abmessungen, Toleranzen und Oberflächenqualität liefert.
Wenn Sie die einzelnen Schritte verstehen, können Sie Kosten, Lieferzeit und Teilequalität besser einschätzen. Dieser Leitfaden erklärt, wie Schruppen und Schlichten funktionieren, erklärt die Unterschiede und gibt praktische Tipps für beide Verfahren.
Beginnen wir mit dem Schruppen.
Was ist Schruppen bei der CNC-Bearbeitung?
Schruppen bezeichnet die erste Phase der CNC-Bearbeitung. In dieser Phase entfernen Bearbeitungszentren große Mengen Material in breiten Schnitten. Ziel des Schruppens ist es, das Rohmaterial so schnell wie möglich seiner endgültigen Form anzunähern. Maschinenbauer nennen diesen Prozess oft „Grobbearbeitung“ oder „Vorbearbeitung“.
Beim Schruppen kann die Oberfläche des Werkstücks uneben aussehen oder Grate aufweisen. Das ist normal. Ziel ist nicht eine perfekte Oberfläche, sondern das Werkstück so schnell wie möglich seiner endgültigen Form anzunähern. Schruppschnitte sind tief und breit. Die CNC-Maschine führt große Bewegungen aus, um Schüttgut wegzustoßen. Dieser Schritt reduziert die Belastung für die nächste Phase, die Endbearbeitung.
Vorteile des Schruppens
Durch das Schruppen wird die Grundlage für ein hochwertiges Bauteil geschaffen, da die Schwerstarbeit frühzeitig erledigt wird. Hier sind die wichtigsten Vorteile:
- Durch große Schnitte können Sie den Großteil des Materials schnell entfernen.
- Mit einem hohen MRR verbringen Sie weniger Zeit an der Maschine und senken so die Arbeits- und Gemeinkosten.
- Durch das Schruppen werden empfindliche Schlichtwerkzeuge vor starkem Verschleiß bewahrt.
- Durch frühzeitiges Entfernen großer Materialbrocken verringert sich die Gefahr eines Werkzeugbruchs während der Endbearbeitungsschritte.
- Beim Bearbeiten zäher Legierungen sind durch das Schruppen tiefe Schnitte ohne Werkzeugversagen möglich.
Durch die Bewältigung des Großteils der Schnittkraft im Vorfeld wird beim Schruppen eine sicherere und kontrolliertere Umgebung für die anschließende Endbearbeitung geschaffen.
Was ist Endbearbeitung bei der CNC-Bearbeitung?
Nach dem Schruppen geht die Bearbeitung in die Schlichtbearbeitung über. In dieser Phase konzentriert sich die Maschine auf die Detailbearbeitung. Ziel ist es, präzise Abmessungen, enge Toleranzen und eine glatte Oberfläche zu erreichen. Ingenieure bezeichnen diese Phase oft als „Feinbearbeitung“ oder „Detailbearbeitung“.
Die Feinschliffe sind flach und präzise. Sie entfernen die beim Schruppen entstandenen Grate und polieren die Oberfläche. Am Ende der Feinschliffarbeiten sollte das Teil bis ins kleinste Detail dem Design entsprechen. Die Oberfläche sollte glatt aussehen und sich gleichmäßig anfühlen. Ein guter Feinschliff sorgt dafür, dass das Teil perfekt aussieht und dort funktioniert, wo es benötigt wird.
Vorteile der Veredelung
Beim Finishing wird zwar nur wenig Material entfernt, es verleiht aber den entscheidenden letzten Schliff. Zu den Vorteilen gehören:
- Durch die Endbearbeitung werden exakte Abmessungen für die richtige Passform und Funktion der Teile erzielt.
- Hochwertige Oberflächen sehen besser aus und tragen dazu bei, die Reibung beweglicher Teile zu verringern.
- Zur Feinbearbeitung können Oberflächenbehandlungen gehören, die die Teile fester machen, wie etwa Kaltverfestigung während des Schnitts.
- Durch die Einhaltung enger Toleranzen wird sichergestellt, dass alle Teile zum nächsten passen, was bei Baugruppen von entscheidender Bedeutung ist.
- Fertige Teile erfordern oft kein zusätzliches Polieren oder Vorbeschichten.
Durch eine gute Endbearbeitung wird aus einem Rohling ein Teil, das Sie direkt aus der Maschine einbauen können.
Wenden Sie sich gerne an einen CNC-Experten, um zu besprechen, wie Sie Ihr Projekt zwischen Schruppen und Schlichten aufteilen können, und erfahren Sie, wie Sie mit diesen Verfahren die benötigten Komponenten in der von Ihnen erwarteten Qualität erhalten.
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Hauptunterschiede zwischen Schruppen und Schlichten
Most CNC-Werkstätten Schruppen und Schlichten werden separat durchgeführt. Jeder Schritt verwendet unterschiedliche Einstellungen, Werkzeuge und Ziele. Hier sind die wichtigsten Unterschiede:
| Funktion | Schruppen | Konfektionierung |
|---|---|---|
| Hauptziel | Schüttgut schnell entfernen | Abmessungen verfeinern und Oberfläche polieren |
| Materialentfernungsrate (MRR) | Hoch (tiefe und breite Schnitte) | Niedrig (flache, präzise Schnitte) |
| Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe | Hoher Vorschub / tiefe Schnitte | Niedriger Vorschub / flache Schnitte |
| Oberflächenqualität | Grob, geriffelt | Glatt, poliert |
| Toleranz | Lose (±0.5 mm oder mehr) | Eng (±0.01 mm oder enger) |
| Werkzeuggröße | Große Schaftfräser (6–25 mm oder mehr) | Kleine Schaftfräser (1–6 mm), Kugelfräser |
| Werkzeugverschleiß | Mäßig bis hoch, kürzere Standzeit | Niedrig, längere Standzeit |
| Kühlmittelverbrauch | Hochwasser oder hoher Druck | Geringere Lautstärke, Nebel oder Luftstoß |
| Arbeitsspannung | Hoch | Moderat |
Materialabtragsrate
Beim Schruppen wird Material schnell abgetragen. Dabei können bis zu mehrere Kubikzentimeter pro Minute zerspant werden. Beim Schlichten wird nur ein Bruchteil davon abgetragen. Die geringe Abtragsrate ermöglicht dem Fräser präzises Arbeiten.
Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe
Beim Schruppen sind die Vorschübe und Schnitttiefen hoch. Beim Schlichten sind beide Einstellungen niedrig, um die Standzeit des Werkzeugs zu schonen und die Oberflächengüte zu verbessern.
| Produktion | Vorschubgeschwindigkeit | Schnitttiefe |
|---|---|---|
| Schruppen | Hoch (1,000–3,000 mm/min) | Tiefe Schnitte (2 mm bis 10 mm) |
| Konfektionierung | Niedrig (200–800 mm/min) | Flache Schnitte (0.5 mm) |
Oberflächenqualität und Toleranz
Die Oberfläche wirkt nach dem Schruppen rau und weist sichtbare Ausbuchtungen auf. Die Toleranz kann im Bereich weniger Zehntelmillimeter liegen. Nach dem Schlichten weist die Oberfläche minimale Werkzeugspuren auf und erfüllt enge Toleranzen, oft innerhalb von ±0.01 mm.
Spulengeschwindigkeit
Die Schruppspindeldrehzahlen liegen im mittleren Drehzahlbereich (z. B. 2,000–6,000 U/min bei Stahl), um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Werkzeugstandzeit und Materialabtrag zu gewährleisten. Beim Schlichten erhöhen die Bediener die Spindeldrehzahlen (z. B. 6,000–12,000 U/min), um die Schnittkräfte zu reduzieren und die Oberflächengüte bei weicheren Materialien zu verbessern.
Werkzeugauswahl und Verschleiß
Beim Schruppen werden robuste Werkzeuge verwendet, wobei weniger Wert auf Schärfe gelegt wird. Bei Werkzeugverschleiß funktioniert der Schruppprozess zwar weiterhin, jedoch mit reduzierter Geschwindigkeit. Beim Schlichten werden scharfe, feine Werkzeuge verwendet. Werkzeugverschleiß wirkt sich hier direkt auf die Oberflächengüte aus und kann häufige Werkzeugwechsel erforderlich machen.
Reihenfolge der Operationen
Per Definition wird in der Werkstatt zunächst das Grobbearbeitungsverfahren durchgeführt, um den Großteil des Materials zu entfernen. Sobald das Teil die richtige Form hat, folgt die Endbearbeitung, um Abmessungen und Oberflächenqualität zu verfeinern.
Praktische Tipps für effektives Schruppen
Richtiges Schruppen spart Zeit und reduziert den Werkzeugverschleiß. Hier drei praktische Tipps.
Auswahl der richtigen Parameter
Verlassen Sie sich nicht ausschließlich auf die Standardeinstellungen im CAM-SoftwareNehmen Sie sich Zeit, um Vorschub, Spindeldrehzahl und Schnitttiefe an die jeweilige Legierung, die Werkzeuggeometrie und die Maschinenleistung anzupassen. Testschnitte helfen, die optimale Geschwindigkeitskombination zu finden, ohne das Werkzeug zu überlasten.
Wärmemanagement und Schneidflüssigkeiten
Schnelle, tiefe Schnitte erzeugen erhebliche Hitze. Hitze kann das Werkstück verformen und das Werkzeug schneller stumpf machen. Verwenden Sie das richtige Kühlmittel – oft eine wasserlösliche Mischung – zur Kühlung und Schmierung. In extremen Fällen kann Luft- oder Nebelkühlung eingesetzt werden, um Späne zu entfernen und die thermische Belastung zu reduzieren.
Maschinen- und Softwareauswahl
Verwenden Fräse oder Drehmaschine mit ausreichend Leistung und einer starken Spindel. Stellen Sie sicher, dass Ihre Steuerungssoftware Hochvorschubwege und adaptive Schruppstrategien unterstützt, die eine gleichmäßige Belastung des Werkzeugs gewährleisten. Dadurch werden plötzliche Ruckkräfte vermieden, die die Werkzeuglebensdauer verkürzen.
Werkstückspannung und Einrichtung
Sichern Sie das Werkstück so, dass es sich unter Schnittkräften nicht bewegt. Verwenden Sie robuste Schraubstöcke, Klemmen oder Vorrichtungen. Stellen Sie sicher, dass sich die Anordnung unter Last nicht verbiegt. Fräsen Sie nach Möglichkeit jede Fläche in derselben Anordnung, um Ausrichtungsfehler zu vermeiden.
Praxistipps für hochwertige Veredelungen
Die Endbearbeitung erfordert eine sorgfältige Vorbereitung. Befolgen Sie diese drei Richtlinien für optimale Ergebnisse.
Bestätigung der endgültigen Abmessungen
Überprüfen Sie vor dem Start die Teilezeichnung und alle nachträglichen Änderungen – wie z. B. die Beschichtungsdicke oder die Beschichtungsschichten –, die die endgültige Größe beeinflussen könnten. Passen Sie das CAM-Programm an, um diese zusätzlichen Schichten zu berücksichtigen, damit das fertige Teil nach der Behandlung der Zeichnung entspricht.
Kosten und Leistung in Einklang bringen
Jeder zusätzliche Nachbearbeitungsschritt erhöht Kosten und Zeit. Passen Sie die Oberflächengüte an den Verwendungszweck des Teils an. Wenn eine versteckte Halterung nur passen muss, ist eine Oberflächenrauheit von 1.6 µm ausreichend. Handelt es sich um ein Frontplattenteil eines Verbraucherprodukts, polieren Sie es auf 0.4 µm oder besser.
Auswählen von Endbearbeitungsmethoden
Entscheiden Sie, ob Sie beim CNC-Schneiden bleiben oder sekundäre Prozesse hinzufügen möchten, wie Schleifen or PolierenBei einfachen Metallteilen kann ein abschließender leichter Walzdurchgang ausreichen. Bei sehr engen Toleranzen oder kritischen Oberflächeneigenschaften sollten Sie in eine spezielle Schleifmaschine oder Gleitschleifmaschine investieren.
Qualitätsprüfung und -verifizierung
Nach der Fertigstellung messen Sie die kritischen Abmessungen mit Messschiebern, Mikrometern oder einem Koordinatenmessgerät (KMG). Überprüfen Sie die Oberflächenrauheit mit einem Profilometer. Notieren Sie die Ergebnisse, um zukünftige Werkzeugwege zu optimieren.
Wie Schruppen und Schlichten zusammenwirken
Schruppen und Schlichten bilden eine logische Abfolge. Beim Schruppen entfernt die Maschine den größten Teil des Materials. Nach der Bestätigung der Rohform präzisiert das Schlichten das Werkstück.
Beim Schruppen entstehen kleine Unebenheiten oder Grate auf der Oberfläche. Durch das Schlichten werden diese Spuren entfernt. Wenn beim Schruppen zu viele Abweichungen entstehen, können Schlichtwerkzeuge schneller verschleißen und Defekte hinterlassen. Daher CNC-Mechaniker Legen Sie klare Materialzugaben fest. Es ist üblich, auf allen Oberflächen 0.5 mm Material für die Endbearbeitung übrig zu lassen.
Fazit
Schruppen und Schlichten bilden das Rückgrat der meisten CNC-Bearbeitungsprojekte. Wenn Sie die Ziele, Parameter und Werkzeuganforderungen jeder Phase verstehen, können Sie einen Bearbeitungsprozess planen, der Zeit spart, Kosten senkt und die erforderliche Leistung für Ihre Teile erzielt.
Achten Sie bei der Auswahl eines Zerspanungspartners darauf, dass er sowohl im Schruppen als auch im Schlichten hervorragende Leistungen erbringt. Bereit zum Start? Die CNC-Bearbeitung BOYI TECHNOLOGY bietet umfassende Möglichkeiten zur Vor- und Fertigbearbeitung. Laden Sie Ihre Konstruktionszeichnungen hoch und erhalten Sie umgehend ein Angebot.
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FAQ
Wenn das Rohteil nur geringfügig größer als das fertige Teil ist, können Sie Schruppen und Schlichten in einem Durchgang kombinieren. Bei den meisten Teilen verbessert das separate Schruppen die Effizienz und verlängert die Werkzeugstandzeit.
Durch das Belassen des Rohlings für die Schlichtbearbeitung wird verhindert, dass feine Werkzeuge durch Vertiefungen schneiden oder durch das Schruppen entstandene Erhöhungen beschädigen. Dies verlängert außerdem die Werkzeugstandzeit und verbessert die Endgenauigkeit.
Suchen Sie nach einem Fräser mit großem Durchmesser und starken Kanten. Hartmetall-Schaftfräser mit variabler Nutenform sind resistent gegen Rattern und Hitze.
Dieser Artikel wurde von Ingenieuren des BOYI TECHNOLOGY-Teams verfasst. Fuquan Chen ist ein professioneller Ingenieur und technischer Experte mit 20 Jahren Erfahrung im Rapid Prototyping sowie in der Herstellung von Metallteilen und Kunststoffteilen.
