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Profil zeigen – ganz wirtschaftlich

Bei der Fertigung von Innen- und Außenprofilen kommen normalerweise spezielle Verfahren wie das Räumen oder Stoßen zum Einsatz. Auch an CNC-Drehmaschinen kann das Stoßen ohne spezielle Aggregate wirtschaftlich durchgeführt werden.

Nutstoßen

Normalerweise dreht sich an CNC-Drehmaschinen das Werkstück, während feststehende Werkzeuge wie Drehmeißel oder Bohrer für die Spanabnahme sorgen. Für spezielle Drehteile mit Innen- oder Außenprofilen, zum Beispiel Zahnnaben mit Passfedernuten oder Steckverzahnungen, benötigt man jedoch ein stehendes Werkstück und sich bewegende Werkzeuge. Hierfür werden bevorzugt klassische Verfahren wie das Stoßen oder Räumen eingesetzt. Der Nachteil: Man muss während der Bearbeitung die Maschine wechseln und hat höhere Fertigungskosten.

Klassische Herstellung von Nuten

Um wirtschaftlich zu produzieren, kommen in der Großserie für jedes Fertigungsverfahren optimierte Maschinen zum Einsatz. Dabei unterscheidet man zwischen den vier klassischen Verfahren Nutziehen, Nutstoßen, Räumen und Drahterodieren.

Das Nutziehen erfolgt mit einem Ziehmesser, dessen Form und Breite die Nut vorgibt. Der Materialabtrag wird in mehreren Zustellungen vorgenommen und ist nur für Durchgangsbohrungen geeignet. Beim Nutstoßen gibt der Stoßmeißel Form und Breite der Nut vor. Auch hier erfolgt der Materialabtrag in mehreren Zustellungen, das Verfahren ist auch für Sacklochbohrungen geeignet. Das Schneidwerkzeug beim Räumen ist eine Räumnadel mit mehreren übereinander angeordneten Schnei- den. Dabei wird das Material in einem Hub direkt auf Endmaß abgetragen.

Das Drahterodieren schließlich erfolgt über eine formgebende, funkenerosive Bearbeitung. Dieses Verfahren ist nur für elektrisch leitfähige Werkstoffe geeignet.

Stoßen an der Drehmaschine

Eine gute Alternative zu den klassischen Verfahren ist das Stoßen der Nuten oder Verzahnungen direkt an der CNC-Drehmaschine – insbesondere für Kleinserien. Beachtet werden muss, dass beim Stoßen spezielle Anforderungen an die Maschine erfüllt sein müssen. Moderne CNC-Drehmaschinen sind an diese Belastungen durch schnelle Achsbewegungen und stetige Richtungswechsel angepasst, die denen beim Gewindeschneiden und den hohen Schnittkräften beim Vollbohren ähneln.

Die Hauptschnittbewegung beim Stoßen erfolgt in Z-Richtung und wird vom fest eingespannten Werkzeug im programmierten Vorschub ausgeführt. Das Werkzeug hebt am Ende der Vorschubbewegung vom Nutgrund ab, die Rückwärtsbewegung erfolgt als Leerhub. Dabei wird die Werkstückspindel festgeklemmt. Die Tiefe der Nut wird über die Zustellung der X-Achse eingestellt, die Breite der Nut korreliert mit der Breite des Stoßwerkzeugs. Bei Nutenbreiten, die größer sind als die Werkzeugbreite, muss die C-Achse (Hauptspindel) gedreht werden. Soll außerdem der Nutgrund eben sein, ist eine Y-Achse zum seitlichen Versetzen notwendig. Zur Fertigung mehrerer Nuten auf dem Innen- oder Außendurchmesser benötigt die Maschine eine programmierbare C-Achse. Als Werkzeug wird ein Stoßmeißel verwendet, der in der Werkzeugverwaltung zum Beispiel als Stechdrehmeißel für die Stirnseite definiert wird.

Werden öfters Nuten an der Drehmaschine gestoßen, bietet es sich an, den Werkzeugrevolver mit speziellen Nutstoßaggregaten auszurüsten. Die durch den Antrieb des Revolvers erzeugte Drehbewegung wird dabei in eine Linearbewegung mit Abhebefunktion umgesetzt.

Perfekte Nuten stoßen

Um beim Stoßen optimale Ergebnisse zu erzielen, sollten CNC-Spezialisten ein paar Dinge beachten: Zum einen sollte die Nut immer oben im Bauteil gestoßen werden, damit die Späne automatisch durch die Schwerkraft von der Schneide weg nach unten fallen können. Zur besseren Spanabfuhr ist eine ausreichende Kühlung während des Stoßvorgangs erforderlich. Und um einen Werkzeugbruch oder eine Drehteilbeschädigung zu vermeiden, ist außerdem für genügend Auslauf bei Durchgangsbohrungen oder Freistichen bei Sacklöchern zu sorgen.

Das Nutstoßen lässt sich auch an einer Fräsmaschine oder einem Bearbeitungszentrum ausführen. In diesem Fall wird das Werkzeug in die geklemmte Frässpindel gespannt.

Programmieren an der Drehmaschine

An der CNC-Steuerung kann das Stoßen einfach im programGUIDE programmiert werden. Dazu werden R-Variablen definiert, die im NC-Programm in einer IF-Schleife verwendet werden. Das NC-Programm kann wie folgt aussehen:

NC-Code

Kommentar

 
R1=30
R2=1
R3=0.5
R4=0
R5=1
R6=0
R7=-51
R10=0
R11=0
R12=30
STOPRE

R11=R2/R3
R8=R1-R5
R9=R8

POSITION:
G0 SPOS="R4" G94 F5000
M5
LOOP:
IF R11>R10
G0 X="R9" Z="R6+R5"
G1 Z="R7"
G0 X="R8"
G0 Z="R6+R5"
R9=R9+R3
R10=R10+1
GOTOB LOOP
ENDIF
R4=R4+R12
R10=0
IF R4<360
GOTOB POSITION
ENDIF
M30

; Definition der R-Parameter
; Bohrungsdurchmesser
; Nuttiefe in X
; Zustellung pro Hub
; Spindelposition
; Sicherheitsabstand in X
; Startposition Z
; Nuttiefe in Z
; Anzahl der bereits erfolgten Durchläufe
; benötigte Durchläufe
; Fortschaltwinkel Spindel

; Berechnung

; Bohrungsdurchmesser + Sicherheitsabstand


; NC-Programm
; Startposition Spindel



; Startposition X und Z
; Hub auf Zustelltiefe
; Abheben
; zurück auf Startposition
; Aufrechnen des Sicherheitsabstandes + Nuttiefe
; Zähler Durchläufe