5 häufige CNC-Bearbeitungsfehler und wie man sie vermeidet

Das rhythmische Summen der Spindel, der metallische Geruch von Kühlschmierstoff an einem heißen Werkzeug und die leichte Vibration unter Ihrer Handfläche, wenn das Werkstück eingespannt ist. Diese Vibration sagt Ihnen etwas – gelockerte Spannmittel, ein stumpfer Schneidplatte oder ein fehlerhaftes Programm. Nach unserer Erfahrung beim Betrieb von Fertigungswerkstätten und Produktionslinien trennen diese kleinen Signale eine reibungslose Schicht von einer Nacht voller Nacharbeit. Im Folgenden erläutere ich Ihnen (und Ihrem Einkaufs-/Entwicklungsteam) die fünf Fehler, die wir am häufigsten sehen, und zeige genau auf, wie wir sie behoben haben – mit konkreten Schritten, Checklisten und Inhalten, die Sie direkt auf Ihren Produktseiten verwenden können.

Zusammenfassung – Die fünf Fehler

1. Schlechte Werkstückspannung und Vorrichtung → Werkstückbewegung, Vibrationen, Ausschuss.

2. Falsche Werkzeuge / Vorschübe und Drehzahlen → kurze Standzeiten, schlechte Oberflächenqualität.

3. Unzureichende CAM-/Postprozessor-Einrichtung → falsche Geometrie oder Kollisionen der Werkzeugbahn.

4. Unzureichende Prüfung und Prozesskontrolle → Fehler werden zu spät erkannt.

5. Unzureichende Kühlung/Schmierung und Spanabfuhr → Überhitzung, aufgebauter Schneidkeil.

Fehler 1 — Schlechte Werkstückspannung und Vorrichtung

Das sieht man: vibrationsspuren, inkonsistente Maße innerhalb einer Charge, engere Werkzeugvorgaben.
Ursache: einheitsvorrichtungen, übermäßiger Auskragung, falsches Anzugsmoment beim Spannen oder fehlende Positioniermerkmale.

So vermeiden Sie es — Schritt für Schritt

1. Auslegung für Spannvorrichtungen: bezugsebenen und Merkmale während der Bauteilauslegung hinzufügen, damit sich die Teile wiederholgenau positionieren lassen.

2. Modulare Spannvorrichtungen verwenden: wechselbacken, Tombstones oder spezielle Vorrichtungen für wiederkehrende Bauteilfamilien.

3. Überstand begrenzen: kurze Werkzeugbelastung sicherstellen; Steady Rests oder Drehzentren wo möglich einsetzen.

4. Drehmoment- und Klemmprüfung: klemmdrehmomente standardisieren und bei jedem Aufbau mit einem Drehmomentschlüssel überprüfen.

5. Probebauteil fertigen: abmessungen des ersten Bauteils messen und eine kurze Produktionsfreigabe durchführen (5–10 Teile).

Praktischer Tipp, den wir verwenden: Bei dünnen 6061-Halterungen hat der Wechsel von der einseitigen Spannung zu einer Doppelführung mit weichen Backen die Ausschussrate innerhalb von zwei Wochen um ca. 60 % reduziert.

Schnell-Checkliste

• Bezugsoberflächen vorhanden? ☐

• Maximale Ausladung ≤ empfohlen? ☐

• Spannmoment dokumentiert? ☐

• Probeablauf abgeschlossen? ☐

Fehler 2 — Falsche Werkzeuge, Vorschübe und Drehzahlen

Das sieht man: schneller Werkzeugverschleiß, Rattern, schlechte Oberflächenqualität, lange Bearbeitungszeiten.
Ursache: das Übernehmen von „typischen“ Vorschüben aus dem Internet, falsche Werkzeugauswahl (falsche Geometrie oder Beschichtung) oder das Nichtanpassen an die Maschinensteifigkeit und das Material.

So vermeiden Sie es — Schritt für Schritt

1. Wählen Sie die richtige Werkzeuggeometrie und Beschichtung für das Material (z. B. TiN/TiAlN für Edelstahl; unbeschichtetes Hartmetall oder DLC für Aluminium, wenn erforderlich).

2. Konservativ beginnen, schnell optimieren: vorschübe zunächst auf 70 % der Empfehlung einstellen und dann in 10-%-Schritten erhöhen, während die Belastung überwacht wird.

3. Nutzen Sie Späneausdünnung und trochoidale Fräsbearbeitung für tiefe Schulterfräsungen in gehärteten Stählen.

4. Dokumentieren Sie Werkzeugstandzeiten und Ursachen: verfolgen Sie die Standzeiten in Ihrer MES/CNC-Werkzeugtabelle und notieren Sie die Ausfallarten (Kantenausbrüche, Flankenverschleiß, Aufbauschneiden).

5. Standardisieren Sie Werkzeugbibliotheken zwischen CAM und Maschinen, um Fehlzuordnungen von Werkzeugkennungen zu vermeiden.

Beispiel aus der Produktion: Nach dem Wechsel zu einem 6-Schneiden-Hochvorschub-Fräser für dünne Aluminiumwände haben wir die Bearbeitungszeit um 22 % reduziert und gleichzeitig die Oberflächenqualität einheitlich verbessert.

Fehler 3 — Unzureichende CAM- oder Postprozessor-Konfiguration

Das sieht man: eingedrehte Merkmale, falsche Werkzeugausrichtung, Kollisionen in der Simulation oder manuelle Änderungen, die Fehler verursachen.
Ursache: Standard-CAM-Einstellungen, falsch ausgerichtete Rohlingmodelle oder ein veralteter Postprozessor.

So vermeiden Sie es — Schritt für Schritt

1. Rohling- und Spannmittelgeometrie validieren in CAM, bevor Werkzeugbahnen generiert werden.

2. Simulation und Kollisionsprüfung verwenden in CAM und einen Trockenlauf auf der Maschine (Luftschnitt) mit reduzierter Vorschubgeschwindigkeit durchführen.

3. Postprozessor-Versionen aktuell halten und eine einzige verlässliche Quelle für Postprozessor-Dateien beibehalten.

4. Kritische Parameter sperren in CAM (Einführungsradius, Rückzugsebenen), damit versehentliche Änderungen keine Sicherheitsbewegungen beeinflussen.

5. Programmrevision dokumentieren und Freigabe bestätigen : Der Bediener muss ein neues Programm vor der Produktion freigeben.

Praxisregel: Führen Sie stets einen Werkzeugbahn-Simulationslauf und einen Trockenlauf mit 30 % Geschwindigkeit bei neuen Aufspannungen durch.

Fehler 4 — Unzureichende Prüfung und Prozesskontrolle

Das sieht man: fehler gelangen in nachgelagerte Prozesse, hohe Ausschussraten, Kundenreklamationen.
Ursache: prüfung nur am Ende, keine Statistische Prozesslenkung (SPC) oder fehlende Zwischenprüfungen.

So vermeiden Sie es — Schritt für Schritt

1. Nach links im Prozess verschieben: kritische Maße am ersten Teil und in definierten Abständen überprüfen (z. B. alle 10–50 Teile, abhängig von der Toleranz).

2. Einfache Zwischenprüfungen verwenden (Go/No-Go-, Dorn- und Gewindelehren) an Spindelstopps.

3. SPC implementieren für Schlüsselmaße und Alarme bei Trends auslösen, nicht nur bei Grenzwerten.

4. Prüfmittel kalibrieren wöchentlich (oder pro Schicht bei engen Toleranzen).

5. Operatoren in Messverfahren schulen — Wiederholgenauigkeit ist genauso wichtig wie die Ausrüstung.

Fallnotiz: Wir haben die Nacharbeit bei der Endprüfung um etwa 70 % reduziert, nachdem wir zwei CMM-Zwischenprüfungen in einer Präzisionsgehäuselinie eingeführt haben.

Fehler 5 — Falsches Kühlmittel, Schmierung und Spanabfuhr

Das sieht man: aufgeschweißte Schneidkante (BUE), thermisch verformte Teile, verstopfte Werkzeugnuten.
Ursache: falsche Kühlmittelkonzentration, schlechte Düsenausrichtung, erneutes Zerspanen von Spänen im Werkstück.

So vermeiden Sie es — Schritt für Schritt

1. Wählen Sie das Kühlmittel gemäß dem Material: lösliche Öle für Stähle, hochwertige synthetische oder halbsynthetische Kühlmittel für Aluminium, korrekte Konzentration beibehalten.

2. Düsen gezielt auf die Schneidzone richten: verwenden Sie verstellbare Düsen und überprüfen Sie ggf. mit Farbtests.

3. Verwenden Sie internes Kühlmittel oder Kühlmittel durchs Werkzeug, wenn angebracht.

4. Chipförderer und Alarme warten damit sich Späne nicht in den Spannvorrichtungen festsetzen.

5. Temperatur und Oberflächenfinish überwachen: erscheint BUE, Kühlmittel wechseln und Vorschub reduzieren oder Schmiermittel hinzufügen.

Werkstatt-Tipp: Bei langen Aluminiumprofilen hat ein Hochdurchfluss-Kühlmittel, das gezielt auf das Werkzeug gerichtet wurde, die BUE-Ablagerung reduziert und die Standzeit um ca. 30 % verlängert.

Kurzfallstudie (unsere Werkstatt)

Problem: Präzisionsluftfahrt-Bauteil-Serie (316L), anfänglicher Ausschuss ca. 8 % aufgrund von Chatter und ungleichmäßigen Oberflächen.
Durchgeführte Maßnahmen: spannvorrichtung mit zwei Positionierungen neu gestaltet, auf beschichtete Hartmetallplatten gewechselt und Vorschübe angepasst (Start bei 70 % und schrittweises Erhöhen), erste Teile per CMM geprüft und während des Prozesses die Drehmomentüberprüfung eingeführt.
Ergebnis (6 Wochen): ausschuss fiel auf ~1,5 % (≈81 % Reduktion); Zykluszeit verbesserte sich um ~14 %.