Der ultimative Leitfaden: Schaftfräser vs. Planfräser

Was ist der Unterschied zwischen einem Schaftfräser und einem Planfräser?

Sowohl Schaftfräser als auch Planfräser sind unverzichtbare Werkzeuge in der Metallbearbeitung und erfüllen jeweils eine bestimmte Funktion. Schaftfräser werden hauptsächlich zum Schneiden axialer Durchgänge verwendet, d. h. sie schneiden entlang der Länge des Werkstücks, was sie ideal für Anwendungen wie Profilfräsen, Tastfräsen und Eintauchen macht. Planfräser hingegen werden typischerweise zum seitlichen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstücks verwendet, um eine ebene Oberfläche zu erzeugen.

Die folgenden Parameter können die Unterschiede zwischen ihnen näher erläutern Schaftfräser und Planfräser:

1. Schneidende Kanten: Schaftfräser verfügen sowohl am Umfang als auch an der Stirnseite über Schneidkanten, wodurch sie eine Vielzahl von Schneidaufgaben ausführen können. Planfräser haben in der Regel Schneidkanten am Umfang und werden zum Plan- und Eckfräsen verwendet.
2. Schnittrichtung: Schaftfräser können sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung (axial und radial) schneiden. Mittlerweile sind Planfräser im Allgemeinen darauf beschränkt, horizontal über die Oberfläche des Materials zu schneiden.
3. Aufsteckbare Köpfe: Planfräser verwenden austauschbare Hartmetalleinsätze, die an einem Fräskopf befestigt sind. Dieser Aspekt ermöglicht den schnellen Wechsel der Schneidflächen und die Möglichkeit, die Mühle für verschiedene Materialien und Oberflächen zu verwenden. Im Gegensatz, Schaftfräser werden in der Regel aus einem Stück gefertigt und bei Verschleiß der Schneiden muss das gesamte Werkzeug ausgetauscht werden.
4. Werkzeuggröße und Oberflächenbeschaffenheit: Der größere Durchmesser von Planfräsern ermöglicht es ihnen, in einem einzigen Durchgang einen größeren Schnitt mit einer besseren Oberflächengüte über eine größere Fläche zu erzielen. Schaftfräser sind in der Regel kleiner und eignen sich für feine, detaillierte Arbeiten.
5. Helixwinkel: Schaftfräser haben oft einen Spiralwinkel, der die Schnitteffizienz und die Spanabfuhr unterstützt und je nach Materialtyp von niedrigen bis zu hohen Spiralwinkeln variiert. Im Gegensatz dazu haben Planfräser normalerweise keinen Spiralwinkel, da sie hauptsächlich an der Oberfläche arbeiten.

Durch das Verständnis dieser grundlegenden Unterschiede können Fachleute das geeignete Fräswerkzeug für ihre spezifischen Fertigungsanforderungen auswählen und so ihre Abläufe im Hinblick auf Effizienz und Präzision optimieren.

Wie entscheiden Sie sich für Ihren Bearbeitungsvorgang zwischen einem Schaftfräser und einem Planfräser?

Überlegungen zu Material und Werkstück

Bei der Auswahl des optimalen Fräswerkzeugs für ein bestimmtes Material und Werkstück müssen mehrere kritische Faktoren berücksichtigt werden:

1. Materialhärte: Die Härte des Werkstückmaterials hat direkten Einfluss auf die Wahl des Fräswerkzeugs. Materialien mit höheren Härtewerten können erforderlich sein Schaftfräser mit einer höheren Anzahl von Rillen und speziellen Beschichtungen, um den Belastungen beim Schneiden standzuhalten.
2. Materialbrüchigkeit: Bei spröden Materialien muss die Werkzeugauswahl das Risiko eines Absplitterns oder Bruchs des Werkstücks minimieren. In diesen Fällen sind Planfräser möglicherweise vorzuziehen, da sie über einen breiteren Schneidbereich verfügen und die Schnittkraft gleichmäßiger verteilen.
3. Komplexität des Teiledesigns: Die Komplexität und die Merkmale des Teils können bestimmen, ob ein Schaftfräser oder ein Planfräser ist besser geeignet. Detaillierte, komplizierte Teile können von den Präzisionsfähigkeiten eines Schaftfräsers profitieren, während Planfräser für einfachere Profile verwendet werden können, die flache Oberflächen erfordern.
4. Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit: Wenn das fertige Teil eine hochwertige Oberflächengüte erfordert, kann die Wahl zwischen einem Schaftfräser und einem Planfräser von Bedeutung sein. Im Allgemeinen bieten Planfräser eine hervorragende Endbearbeitung auf einer größeren, ebenen Oberfläche.
5. Abtragsraten: Bei der Schruppbearbeitung sind oft hohe Abtragsraten erforderlich. Planfräser sind aufgrund ihres größeren Durchmessers und mehrerer Schneidkanten in der Lage, größere Materialmengen schnell zu entfernen.
6. Leistung und Stabilität von Werkzeugmaschinen: Die Leistungsfähigkeit der Werkzeugmaschine selbst muss berücksichtigt werden, da das Planfräsen aufgrund der größeren Kontaktfläche im Allgemeinen mehr Leistung und eine stabilere Einrichtung erfordert.

Fachleute sollten diese Überlegungen sorgfältig abwägen, um den am besten geeigneten Mahlansatz zu bestimmen, der sowohl die betriebliche Effizienz als auch die Einhaltung der erforderlichen Spezifikationen des Endprodukts gewährleistet.

Optimierung der Werkzeuge für spezifische Oberflächenbeschaffenheit

Die Optimierung der Werkzeuge für bestimmte Oberflächenbeschaffenheiten erfordert die Berücksichtigung von Schlüsselfaktoren wie Werkzeuggeometrie, Beschichtungen und Werkzeugwegstrategien. Die Auswahl des geeigneten Fräsers mit der richtigen Anzahl an Nuten und dem richtigen Spiralwinkel kann die Oberflächenqualität erheblich beeinflussen. Um eine glatte Oberfläche zu erzielen, sind Techniken wie Gleichlauffräsen und der Einsatz von Hartmetallfräsern für starre Materialien unerlässlich. Eine konsequente Werkzeugwartung ist entscheidend für Spitzenleistung und hochwertige Oberflächengüten der bearbeiteten Teile.

Auswahl des richtigen Werkzeugs für mehr Produktivität

Die Auswahl des richtigen Werkzeugs zur Steigerung der Produktivität bei Fräsvorgängen erfordert einen systematischen Ansatz, der die Bewertung des Werkstückmaterials, der Komplexität der Teilegeometrie und der Art des durchgeführten Fräsvorgangs umfasst. Die folgenden Überlegungen können den Auswahlprozess leiten:

1. Materialkompatibilität: Bewerten Sie die Verträglichkeit des Werkzeugmaterials mit dem Werkstück. Beispielsweise sind Hartmetallwerkzeuge aufgrund ihrer hohen Verschleißfestigkeit und der Fähigkeit, die Kantenschärfe beizubehalten, eine hervorragende Wahl für die Bearbeitung harter Materialien.
2. Werkzeuggeometrie: Entscheiden Sie sich für Werkzeuge mit einer Geometrie, die auf den jeweiligen Vorgang zugeschnitten ist. Dazu gehören die Anzahl der Spannuten, der Spiralwinkel und die Schneidenvorbereitung, die die Spanbildung und Wärmeableitung drastisch beeinflussen können.
3. Beschichtungen: Nutzen Sie Beschichtungen, um die Lebensdauer und Leistung von Werkzeugen zu verlängern. Titanaluminiumnitrid (TiAlN) oder diamantähnliche Beschichtungen können die Reibung erheblich reduzieren und vor hohen Temperaturen bei Hochgeschwindigkeitsfräsvorgängen schützen.
4. Optimierung der Schnittparameter: Wählen Sie Schnittgeschwindigkeiten, Vorschübe und Schnitttiefen sorgfältig aus, um die Effizienz zu maximieren, ohne die Lebensdauer des Werkzeugs oder die Qualität des Werkstücks zu beeinträchtigen.
5. Werkzeugmaschinenfunktionen: Stimmen Sie die Werkzeugauswahl auf die Leistung, Geschwindigkeit und Stabilität der verfügbaren Werkzeugmaschinen ab, um eine Überlastung des Werkzeugs oder der Maschine zu verhindern und sowohl die Produktivität als auch die Werkzeuglebensdauer zu maximieren.
6. Branchentrends: Bleiben Sie über Fortschritte in der Werkzeugtechnologie informiert, einschließlich neuer Materialien und Designs, die eine verbesserte Leistung oder außergewöhnliche Fähigkeiten für anspruchsvolle Fräsaufgaben bieten können.

Untersuchung der Effizienz von Schaftfräsern und Planfräsern in verschiedenen Fräsanwendungen

Vergleich von Kantenqualität und -integrität

Die eigentliche Qualität einer beim Fräsen erzeugten Kante wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter der Werkzeugschärfe, den Materialeigenschaften und den Schnittparametern. Die genaue Kontrolle dieser Aspekte ist von größter Bedeutung, um ein Finish mit minimalen Oberflächenunregelmäßigkeiten zu erzielen und Fehler wie Grate, Mikroabplatzungen und vorzeitigen Materialverschleiß zu vermeiden.

• Oberflächenfinish: Eine glattere Oberflächengüte, die mit einem Schaftfräser erzielt wird, kann ein Hinweis darauf sein, dass ein Werkzeug sauberere Kanten mit höherer Maßgenauigkeit erzeugt.
• Werkzeugdurchbiegung und -verschleiß: Eine geringere Werkzeugdurchbiegung und Verschleißfestigkeit sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Kantenintegrität während des Fräsvorgangs.
• Materialverformung: Bei der Bewertung muss auch berücksichtigt werden, wie sich der Fräsprozess auf die Materialverformung an der Kante auswirkt, wobei eine genaue Analyse der resultierenden Dehnungsmuster durchgeführt werden muss, um die strukturelle Robustheit sicherzustellen.

Eine vergleichende Analyse zwischen Schaftfräsern und Planfräsern hinsichtlich der Kantenqualität muss die Variationen in der Schneidengeometrie und die Wechselwirkung mit dem Werkstückmaterial berücksichtigen. Bei dieser Beurteilung werden häufig messtechnische Geräte eingesetzt, um quantitative Daten zum Kantenprofil und zur Oberflächenrauheit zu erfassen und so einen technisch belastbaren Vergleich der Werkzeugleistung zu ermöglichen.

Um den Vergleich von Kantenqualität und -integrität weiter zu vertiefen, konzentriert sich der nächste Abschnitt auf statistische Daten aus kontrollierten Frästests.

Untersuchung der Leistung bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung

Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSM) zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, hohe Materialabtragsraten bei Präzision und minimalem Werkzeugverschleiß zu erzielen. Die Technik nutzt erhöhte Spindelgeschwindigkeiten und Vorschübe und geht damit über herkömmliche Bearbeitungsmöglichkeiten hinaus. Dies führt zu kürzeren Produktionszeiten und einer verbesserten Oberflächenqualität der bearbeiteten Produkte.

• Spindelgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit: Im HSM-Bereich liegen die Spindeldrehzahlen oft über 10.000 U/min, verbunden mit entsprechend hohen Vorschüben. Diese Parameter erfordern die Verwendung ausgewogener Werkzeughalter und eine Schwingungsanalyse, um schädliche Oberwellen zu verhindern, die sich auf die bearbeiteten Kanten auswirken.
• Kühlmittel und Schmierung: Die Auswahl des geeigneten Kühlmittels und der geeigneten Schmierung ist bei HSM von entscheidender Bedeutung, um die an der Schnittstelle erzeugte Wärme und Reibung zu bewältigen. Ein ineffektives Wärmemanagement kann zu einer Verschlechterung des Werkzeugs und einer beeinträchtigten Kantenqualität führen.
• Werkzeugwegoptimierung: Fortschrittliche Algorithmen werden eingesetzt, um den Werkzeugweg zu optimieren, einen gleichmäßigen Werkzeugeingriff zu gewährleisten und Werkzeugverweilzeiten zu verhindern, die zu einem lokalen Wärmestau führen können, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Veränderungen der Materialmikrostruktur verringert wird.
• Oberflächenintegrität: HSM erzeugt oft ein Werkstück mit hervorragender Oberflächenintegrität, begrenzter Kaltverfestigung und reduzierten Eigenspannungsprofilen. Dies ist auf den schnellen Materialabtrag zurückzuführen, der die Hitzeeinwirkung und die damit verbundenen Risiken einer Verschlechterung der Kantenqualität verringert.

Zu den bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungstests gewonnenen Daten gehören typischerweise Messungen des Werkzeugverschleißes, der Oberflächenrauheit und der Maßhaltigkeit. Sie bieten eine quantitative Grundlage für die Beurteilung der Leistung verschiedener Werkzeuge und Bearbeitungsparameter sowie ihrer Auswirkungen auf die Kantenintegrität.

Faktoren, die die Werkzeuglebensdauer und die Kosteneffizienz beeinflussen

Die Werkzeugstandzeit bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSM) wird von mehreren Faktoren beeinflusst, die sich direkt auf die Kosteneffizienz auswirken.

Materialhärte: Werkzeuge verschlechtern sich bei der Bearbeitung komplexerer Materialien schneller, was eine Investition in robuste Werkzeugmaterialien wie Hartmetall oder polykristallinen Diamant (PKD) erforderlich macht.

Beschichtungstechnologie: Fortschritte bei Beschichtungen wie TiAlN oder diamantähnlichem Kohlenstoff können die Werkzeuglebensdauer erheblich verlängern, indem sie Verschleiß und thermische Belastung reduzieren.

Werkzeuggeometrie: Optimierte Werkzeuggeometrien, die eine effiziente Spanabfuhr und Wärmeableitung fördern, können die Werkzeugbelastung reduzieren und so die Langlebigkeit erhöhen.

Steifigkeit von Werkzeugmaschinen: Hohe Präzision und Steifigkeit in Werkzeugmaschinen minimieren Vibrationen und verhindern so vorzeitigen Werkzeugausfall.

Schneidumgebung: Der kontrollierte Einsatz von Kühl- und Schmiermitteln schont die Schneidkanten und kann Späne effektiv entfernen, wodurch das Risiko der Bildung von Aufbauschneiden (BUE) verringert wird.

Vorteile der Wahl des richtigen Werkzeugs: Schaftfräser oder Planfräser

Erhöhte Präzision und Genauigkeit bei der Bearbeitung

Die Auswahl des geeigneten Werkzeugs für bestimmte Bearbeitungsprozesse ist entscheidend für die Erzielung höherer Präzision und Genauigkeit. Präzision beeinflusst direkt die Übereinstimmung des Teils mit seinen entworfenen Abmessungen und Toleranzen, während sich Genauigkeit auf den Grad bezieht, in dem das bearbeitete Teil das beabsichtigte Design widerspiegelt.

Gleichbleibende, hochwertige Oberflächenveredelung und die Einhaltung enger Toleranzen werden typischerweise durch den richtigen Einsatz von Schaft- und Planfräsern erreicht. Schaftfräser sind für komplizierte Merkmale und kleinere Hohlräume vorzuziehen Planfräser zeichnen sich durch die Erzielung ebener Oberflächen und hochwertiger Oberflächen auf größeren Flächen aus.

Erhöhte Effizienz und Produktivität

Effizienz und Produktivität bei Bearbeitungsvorgängen hängen stark von der Geschwindigkeit des Materialabtrags und der Reduzierung von Maschinenstillstandszeiten ab. Mit dem richtigen Werkzeug können die Materialabtragsraten (MRR) maximiert und so die Produktionszeiten verkürzt werden. Ausgestattet mit dem richtigen Schaft- oder Planfräser können Maschinen mit optimalen Geschwindigkeiten arbeiten und gleichzeitig die Integrität von Werkzeug und Werkstück wahren, was zu einer höheren Gesamtproduktivität führt.

Kosteneinsparungen durch optimale Werkzeugauswahl

Kosteneinsparungen bei der Bearbeitung sind häufig eine direkte Folge einer längeren Werkzeuglebensdauer und eines geringeren Bedarfs an Werkzeugwechsel. Eine optimale Werkzeugauswahl trägt zu niedrigeren Produktionskosten bei, indem sie die Häufigkeit von Ausfallzeiten für Werkzeugwechsel verringert und die Kosten pro Teil senkt. Darüber hinaus kann die Verwendung von Werkzeugen, die für ein bestimmtes Material oder eine bestimmte Anwendung gut geeignet sind, den Verschleiß der Werkzeugmaschine selbst minimieren und so zu langfristigen Einsparungen und Nachhaltigkeit der Fertigungsausrüstung beitragen.

Bei der Auswahl des richtigen Schaft- oder Planfräsers kommt es daher auf ein Gleichgewicht zwischen Kompetenzen an, die sich auf die Teilequalität, die Dauer des Bearbeitungszyklus und die Gesamtkosteneffizienz auswirken. Durch fundierte Entscheidungen zur Werkzeugauswahl können Hersteller sicherstellen, dass sie ihr Produktivitätspotenzial optimal ausschöpfen.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Unterschied zwischen einem Schaftfräser und einem Planfräser?

A: Schaftfräser und Planfräser sind Arten von Fräsern, die bei Bearbeitungsvorgängen verwendet werden. Schaftfräser werden für Fräsanwendungen verwendet, bei denen das Schneidwerkzeug in Drehrichtung vorgeschoben wird. Planfräser hingegen werden hauptsächlich zum Planfräsen verwendet, bei denen das Schneidwerkzeug senkrecht zum Werkstück steht.

F: Wie unterscheidet sich das Planfräsen vom Umfangsfräsen?

A: Planfräsen und Umfangsfräsen sind zwei gängige Arten von Fräsverfahren. Beim Planfräsen dreht sich das Schneidwerkzeug senkrecht zur Werkstückoberfläche, während beim Umfangsfräsen die Achse des Schneidwerkzeugs parallel zur Werkstückoberfläche verläuft. Planfräsen wird typischerweise zum Schlichten eingesetzt, während Umfangsfräsen zum Schruppen und Schlichten geeignet ist.

F: Welche Fräsertypen werden hauptsächlich beim Planfräsen verwendet?

A: Beim Planfräsen gehören zu den gängigen Fräsertypen Aufsteckfräser, Schlagfräser und Wendeschneidplattenfräser. Diese Schneidwerkzeuge werden verwendet, um durch Materialabtrag im Planfräsverfahren ebene Flächen am Werkstück zu erzeugen.

F: Wann sollten wir Planfräsen anstelle von Schaftfräsen verwenden?

A: Planfräsen wird verwendet, wenn eine große ebene Fläche am Werkstück bearbeitet werden muss. Das Schaftfräsen hingegen eignet sich besser zum Erstellen von Schlitzen, Taschen und anderen Merkmalen am Werkstück. Die Wahl zwischen Planfräsen und Schaftfräsen hängt von den spezifischen Anforderungen des Fräsvorgangs ab.

F: Wie unterscheiden sich Planfräswerkzeuge von anderen Fräswerkzeugen?

A: Planfräswerkzeuge wie Planfräser und Aufsteckfräser sind speziell für Planfräsvorgänge konzipiert. Diese Werkzeuge haben an der Stirnseite Schneidkanten, die in senkrechter Richtung Material vom Werkstück abtragen. Andere Fräswerkzeuge, wie Schaftfräser, werden je nach Schneidwerkzeugdesign für unterschiedliche Arten von Fräsvorgängen verwendet.

F: Welche Faktoren sollten bei der Auswahl des richtigen Planfräswerkzeugs berücksichtigt werden?

A: Bei der Auswahl eines Planfräswerkzeugs sollten Faktoren wie das zu bearbeitende Material, die gewünschte Oberflächengüte, Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigt werden. Darüber hinaus beeinflussen die spezifische Geometrie des Werkstücks und die Bearbeitungsanforderungen die Wahl zwischen verschiedenen Arten von Planfräswerkzeugen.

F: Welche Vorteile bietet der Einsatz von Planfräsern beim Fräsen?

A: Planfräser bieten beim Fräsen mehrere Vorteile, darunter eine höhere Schnittgeschwindigkeit, eine verbesserte Oberflächengüte und eine effiziente Spanabfuhr. Diese Werkzeuge sind vielseitig einsetzbar und können in verschiedenen Fräsprozessen eingesetzt werden, um präzise Bearbeitungsergebnisse an Werkstücken zu erzielen.

Verweise

1. Der Unterschied zwischen Wendeschneidplattenfräsern und Planfräsern – Dieser mittlere Artikel vergleicht Wendeschneidplattenfräser und Planfräser und hebt die austauschbaren Schneidkanten ersterer hervor.
2. CNC-Bearbeitung | Planfräser vs. Schaftfräser (Frage für Anfänger) – In einem Forenthread auf Practical Machinist werden die Vorteile von Planfräsern gegenüber Schaftfräsern im Hinblick auf die Produktivität diskutiert.
3. Schaftfräsen vs. Planfräsen: Was ist der Unterschied? – Ein Artikel von RT Prototype befasst sich mit den Unterschieden zwischen Planfräsen und Schaftfräsen, einschließlich der verwendeten Werkzeugtypen und der Schnitttiefe.
4. Planfräsen vs. Peripheriefräsen – Der Blogbeitrag von Kennametal erklärt den Unterschied zwischen Planfräsen und Umfangsfräsen und konzentriert sich dabei auf die Stelle, an der das Material vom Werkstück entfernt wird.
5. Fräser und Werkzeuge – Typen und ihre Zwecke – Fractorys umfassender Leitfaden zu verschiedenen Arten von Fräsern und deren Verwendung, einschließlich eines Abschnitts über Planfräser.
6. Fräsoberflächenfinish: Vollständiger Leitfaden [Tipps und Geheimnisse] – Das CNC-Kochbuch bietet eine detaillierte Anleitung zum Erreichen der perfekten Fräsoberflächengüte mit Einblicken in die Verwendung verschiedener Fräsertypen.
7. Ein Leitfaden für Fräser – Rong Fus Leitfaden für Fräser behandelt verschiedene Fräsertypen, einschließlich Planfräser und ihre Anwendungen.
8. Schaftfräser erklärt – Vollständiger Leitfaden | IMTS-Fertigung – Der umfassende Leitfaden der IMTS Exhibition zu Schaftfräsern, der Arten und Anwendungen im Detail behandelt.
9. Planfräser vs. Aufsteckfräser vs. Schaftfräser – CNC-Bearbeitung – Dieser Artikel von CNCLathing vergleicht Planfräser, Aufsteckfräser und Schaftfräser und diskutiert ihre einzigartigen Designs und Verwendungsmöglichkeiten.
10. Wendeplattenfräsen – Die Produktseite von Sandvik Coromant bietet detaillierte Informationen zu ihren Wendeschneidplatten-Fräswerkzeugen, einschließlich Schaftfräsern und Planfräsern, und bietet eine Herstellerperspektive.