Neue Entwicklungen in der Frästechnologie ermöglichen es Herstellern, durch die Verbesserung der Bearbeitungseffizienz viel Zeit und Geld zu sparen. Von der Auswahl des richtigen Fräswerkzeugs für die jeweilige Aufgabe über den Einsatz von Rollschnitten beim Planfräsen bis hin zur Verwendung Fräser für die Lochbearbeitung unter den richtigen Bedingungen. Hersteller können ihre Produktionskapazität deutlich steigern, ohne in neue Anlagen investieren zu müssen.
So wählen Sie einen Schaftfräser aus
Bei der Auswahl des richtigen Fräsers für die jeweilige Aufgabe müssen Sie alles berücksichtigen, von der Geometrie und Größe des zu bearbeitenden Teils bis hin zum Material des Werkstücks.
In Werkstätten wird zum Planfräsen häufig ein 90°-Eckfräser verwendet. In manchen Fällen ist diese Wahl sinnvoll. Wenn das zu fräsende Werkstück unregelmäßig geformt ist oder die Oberfläche des Gussteils zu unterschiedlichen Schnitttiefen führt, ist ein Eckfräser möglicherweise die beste Wahl. In anderen Fällen kann jedoch ein Standard-45°-Planfräser vorteilhafter sein.
Beträgt der Anstellwinkel des Fräsers weniger als 90°, hat dieser einen großen Einfluss auf den Vorschub pro Zahn, da der Span dünner wird und die axiale Spandicke geringer als der Vorschub des Fräsers ist. Beim Planfräsen erzeugt ein Planfräser mit einem Anstellwinkel von 45° dünnere Späne. Mit abnehmendem Anstellwinkel verringert sich die Spandicke unter den Vorschub pro Zahn, was den Vorschub um das 1,4-Fache erhöhen kann. Wird in diesem Fall ein Planfräser mit einem Anstellwinkel von 90° verwendet, verringert sich die Produktivität um 40%, da die axiale Spanverdünnung eines 45°-Planfräsers fehlt.
Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Fräserauswahl, der oft übersehen wird, ist die Fräsergröße. Viele Werkstätten verwenden beim Planfräsen großer Teile wie Motorblöcken oder Flugzeugstrukturen Fräser mit kleinerem Durchmesser, was viel Potenzial für Produktivitätssteigerungen bietet. Idealerweise sollte der Fräser eine Schneide von 70% haben. Beispielsweise fräst ein Planfräser mit 50 mm Durchmesser beim Fräsen mehrerer Flächen eines großen Teils nur 35 mm, was die Produktivität reduziert. Der Einsatz eines Fräsers mit größerem Durchmesser spart deutlich Bearbeitungszeit.
So optimieren Sie die Frässtrategien für Schaftfräser
Eine weitere Möglichkeit, Fräsoperationen zu verbessern, ist die Optimierung der Frässtrategie des Planfräsers. Bei der Programmierung einer Planfräsoperation muss der Anwender zunächst die Art und Weise berücksichtigen, wie das Werkzeug in das Werkstück schneidet. Oftmals schneidet der Fräser geradeaus in das Werkstück. Dieser Schnitt ist oft von einem lauten Aufprallgeräusch begleitet, da die vom Fräser erzeugten Späne beim Austritt aus dem Schnitt am dicksten sind. Der starke Aufprall des Fräsers auf das Werkstückmaterial verursacht häufig Vibrationen und erzeugt Zugspannungen, die die Werkzeuglebensdauer verkürzen.
Eine bessere Vorschubmethode ist das Rollschnittverfahren. Dabei rollt der Fräser in das Werkstück ein, ohne Vorschub und Schnittgeschwindigkeit zu reduzieren. Das bedeutet, dass sich der Fräser im Uhrzeigersinn drehen muss, um eine gleichlaufende Bearbeitung zu gewährleisten. Die so entstehenden Späne variieren von dick nach dünn. Dies reduziert Vibrationen und Zugspannungen am Werkzeug und erhöht die Schnittwärmeübertragung in die Späne. Durch die Änderung der Schnittrichtung des Fräsers in das Werkstück kann die Standzeit um das Ein- bis Zweifache verlängert werden. Um diese Vorschubmethode zu erreichen, sollte der Programmierradius der Werkzeugbahn die Hälfte des Fräserdurchmessers betragen und der Versatzabstand zwischen Werkzeug und Werkstück vergrößert werden.
Obwohl Rollschnitte in erster Linie dazu dienen, das Eindringen des Werkzeugs in das Werkstück zu verbessern, lassen sich die gleichen Bearbeitungsprinzipien auch auf andere Frässchritte anwenden. Bei großflächigen Flachfräsvorgängen besteht die gängige Programmiermethode darin, das Werkzeug nacheinander über die gesamte Werkstücklänge fräsen zu lassen und den nächsten Schnitt in die entgegengesetzte Richtung auszuführen. Um einen konstanten radialen Schnittwert zu gewährleisten und Vibrationen zu vermeiden, ist eine Kombination aus Spiralschnitten und dem Rollen der Werkstückecken in der Regel effektiver.
Maschinenbediener kennen vibrationsbedingte Schnittgeräusche, die meist beim Einschneiden des Werkzeugs in das Werkstück oder bei einer scharfen 90°-Drehung im Schneidzustand auftreten. Das Rollen der Werkstückecke kann diese Geräusche eliminieren und die Werkzeugstandzeit verlängern. Generell sollte der Werkstückeckenradius 75%–100% des Fräserdurchmessers betragen. Dies verkürzt die Schnittbogenlänge des Fräsers, reduziert Vibrationen und ermöglicht höhere Vorschubgeschwindigkeiten.
Um die Standzeit zu verlängern, sollte beim Planfräsen möglichst vermieden werden, dass das Werkzeug durch Löcher oder Unterbrechungen im Werkstück fährt. Wenn ein Planfräser durch die Mitte eines Lochs im Werkstück fährt, fräst das Werkzeug auf der einen Seite des Lochs nach unten und auf der anderen Seite nach oben, was zu erheblichen Auswirkungen auf den Einsatz führen kann. Dies kann vermieden werden, indem der Werkzeugweg um Löcher und Taschen herum programmiert wird.
Immer mehr Hersteller verwenden Fräser, um Löcher spiralförmig oder kreisförmig zu bearbeiten. Obwohl diese Methode etwas langsamer ist als Bohren, ist sie für viele Vorgänge vorteilhafter.
Beim Bohren von Löchern in unregelmäßigen Oberflächen kann es für den Bohrer schwierig sein, das Werkstück entlang der Mittellinie zu durchdringen, wodurch der Bohrer von der Werkstückoberfläche abweicht. Zudem benötigt der Bohrer etwa 10 PS pro 25 mm Lochdurchmesser, was bedeutet, dass der optimale Leistungswert beim Bohren auf einer Werkzeugmaschine mit geringer Leistung möglicherweise nicht erreicht wird. Darüber hinaus müssen bei manchen Teilen viele Löcher unterschiedlicher Größe bearbeitet werden. Wenn die Werkzeugmaschine nur über eine begrenzte Werkzeugmagazinkapazität verfügt, kann der Einsatz von Fräsen häufige Maschinenstillstände für Werkzeugwechsel vermeiden.
Beim Fräsen von Löchern mit einem Fräser ist die Werkzeuggröße besonders wichtig. Ist der Durchmesser des Fräsers im Verhältnis zum Lochdurchmesser zu klein, kann sich beim Bearbeiten in der Mitte des Lochs ein Kern bilden. Wenn dieser Kern herausfällt, kann er das Werkstück oder das Werkzeug beschädigen. Ist der Fräserdurchmesser zu groß, beschädigt dies das Werkzeug selbst und das Werkstück, da der Fräser nicht mittig schneidet und am unteren Ende des Werkzeugs kollidieren kann.
Darüber hinaus sollte beim Fräsen von Löchern mit einem Fräser der Vorgang von der Mittellinie des Werkzeugs aus programmiert werden. Da beim Spiralinterpolationsfräsen mit einem Wendeschneidplattenfräser die Außenkante der Wendeschneidplatte deutlich höher ist als in der Mitte, ignorieren Programmierer dies manchmal und verwenden versehentlich einen zu hohen Vorschub, der den effektiven Arbeitsbereich des Werkzeugs überschreitet.
Durch die Auswahl des richtigen Fräsers zum Schneiden in das Werkstückmaterial auf eine Weise, die Vibrationen und Zugspannungen minimiert, und durch das Wissen, wann Fräsen effektiver ist als Bohren, können Hersteller Werkstückrohlinge effizient und kostengünstig in schöne Teile verwandeln.
