Wissen über Schaftfräser, das es wert ist, gesammelt zu werden

Als wichtiges Werkzeug beim Fräsen sind Material, Art und Verarbeitungsparameter des Schaftfräser haben einen entscheidenden Einfluss auf den Verarbeitungseffekt. Ein tiefes Verständnis dieser Informationen kann dem Verarbeitungspersonal dabei helfen, den Schaftfräser besser auszuwählen und zu verwenden, wodurch die Verarbeitungseffizienz und -genauigkeit verbessert und qualitativ hochwertige Verarbeitungsergebnisse erzielt werden.

Typen und Güteklassen von Schaftfräsermaterialien

Grundlegende Anforderungen an Schneidstoffe für Schaftfräser

Hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Bei Raumtemperatur muss der Schneidteil des Materials eine ausreichende Härte aufweisen, um in das Werkstück zu schneiden. Bei hoher Verschleißfestigkeit verschleißt das Werkzeug nicht und seine Lebensdauer wird verlängert.

Gute Hitzebeständigkeit: Das Werkzeug erzeugt während des Schneidvorgangs viel Hitze, insbesondere wenn die Schnittgeschwindigkeit hoch ist, wird die Temperatur sehr hoch sein. Daher sollte das Werkzeugmaterial eine gute Hitzebeständigkeit aufweisen, damit es bei hohen Temperaturen eine hohe Härte beibehalten und weiter schneiden kann. Diese Eigenschaft der Hochtemperaturhärte wird auch als Warmhärte oder Rothärte bezeichnet.

Hohe Festigkeit und gute Zähigkeit: Während des Schneidvorgangs muss das Werkzeug starken Stößen standhalten, daher muss das Werkzeugmaterial eine hohe Festigkeit aufweisen, da es sonst leicht bricht und beschädigt wird. Da der Fräser Stößen und Vibrationen ausgesetzt ist, sollte das Fräsermaterial auch eine gute Zähigkeit aufweisen, um ein Absplittern und Brechen zu verhindern.

Gängige Materialien für Schaftfräser

Schnellarbeitsstahl (auch Schnellarbeitsstahl genannt) wird in Schnellarbeitsstahl für allgemeine Zwecke und Schnellarbeitsstahl für spezielle Zwecke unterteilt. Er weist folgende Eigenschaften auf:

• Der Gehalt an Legierungselementen Wolfram, Chrom, Molybdän und Vanadium ist hoch und die Abschreckhärte kann HRC62-70 erreichen. Bei einer hohen Temperatur von 6000 °C kann es immer noch eine hohe Härte beibehalten.

• Es hat eine gute Kantenfestigkeit und Zähigkeit, eine starke Vibrationsfestigkeit und kann zur Herstellung von Werkzeugen mit normaler Schnittgeschwindigkeit verwendet werden. Bei Werkzeugmaschinen mit geringer Steifigkeit können Schnellarbeitsstahlfräser dennoch reibungslos schneiden.

• Es weist eine gute Prozessleistung auf und Schmieden, Verarbeiten und Schleifen sind relativ einfach. Es können auch Werkzeuge mit komplexeren Formen hergestellt werden.

• Im Vergleich zu Hartmetallwerkstoffen weist es jedoch immer noch Nachteile auf, wie beispielsweise eine geringere Härte, schlechte Warmhärte und Verschleißfestigkeit.

Hartmetall: Es wird durch pulvermetallurgisches Verfahren aus Metallkarbid, Wolframkarbid, Titankarbid und einem Metallbinder auf Kobaltbasis hergestellt. Seine Hauptmerkmale sind wie folgt:

Es hält hohen Temperaturen stand und behält bei etwa 800–10.000 °C eine gute Schneidleistung bei. Beim Schneiden können Sie eine 4–8-mal höhere Schnittgeschwindigkeit als bei Schnellarbeitsstahl verwenden. Es hat eine hohe Härte bei Raumtemperatur und eine gute Verschleißfestigkeit. Es hat eine geringe Biegefestigkeit, eine schlechte Schlagzähigkeit und die Klinge lässt sich nicht leicht schärfen.

Häufig verwendete Hartmetallklassifizierung

Wolfram-Kobalt Cemuliert CArbid (YG)

Gängige Güteklassen sind YG3, YG6 und YG8, wobei die Zahlen den prozentualen Kobaltgehalt darstellen. Je höher der Kobaltgehalt, desto besser die Zähigkeit, desto widerstandsfähiger gegen Stöße und Vibrationen, aber die Härte und Verschleißfestigkeit nehmen ab. Daher eignet sich diese Legierung zum Schneiden von Gusseisen und Nichteisenmetallen und kann auch zum Schneiden von Raugussteilen mit hoher Schlagfestigkeit sowie gehärteten Stahl- und Edelstahlteilen verwendet werden.

Titan-Kobalt Cemuliert Carbide (YT)

Die verwendeten Güten sind YT5, YT15 und YT30, und die Zahlen geben den Prozentsatz an Titankarbid an. Nachdem das Hartmetall Titankarbid enthält, kann es die Bindungstemperatur von Stahl erhöhen, den Reibungskoeffizienten verringern und die Härte und Verschleißfestigkeit leicht verbessern, jedoch die Biegefestigkeit und Zähigkeit verringern, wodurch die Eigenschaften spröde werden. Daher eignet sich diese Art von Legierung zum Schneiden von Stahlteilen.

Allgemeines Hartmetall

Durch Zugabe einer geeigneten Menge seltener Metallcarbide, wie Tantalkarbid und Niobcarbid, zu den beiden oben genannten Hartmetallarten können deren Körner verfeinert, ihre Härte bei Raumtemperatur und bei hohen Temperaturen, ihre Verschleißfestigkeit, ihre Bindungstemperatur und ihre Oxidationsbeständigkeit verbessert und die Zähigkeit der Legierung erhöht werden. Daher weist diese Art von Hartmetallwerkzeug eine gute umfassende Schneidleistung und Vielseitigkeit auf. Seine Güteklassen sind: YW1, YW2 und YA6. Aufgrund seines hohen Preises wird es hauptsächlich für schwer zu verarbeitende Materialien wie hochfesten Stahl, hitzebeständigen Stahl, rostfreien Stahl usw. verwendet.

 

Typen und Kennzeichnungen von Schaftfräsern

Arten von Schaftfräsern

Entsprechend der MMaterial der Schaftfräser Cschneidig PKunst

• Schnellarbeitsstahl-Schaftfräser: Diese werden für komplexere Werkzeuge verwendet

• Hartmetall-Schaftfräser: Die meisten sind am Fräserkörper angeschweißt oder mechanisch festgeklemmt

Entsprechend der PZweck von Schaftfräser

• Schaftfräser zur Bearbeitung ebener Flächen: Walzenfräser, Schaftfräser etc.

• Fräser zum Herstellen von Nuten (bzw. Stufen): Schaftfräser, Scheibenfräser, Sägeblattfräser etc.

• Fräser für speziell geformte Flächen: Formfräser usw.

Entsprechend der SStruktur von Eund Mkrank

• Spitzzahnfräser: Der Abbruch des Zahnrückens erfolgt in einer geraden oder unterbrochenen Linie, lässt sich leicht herstellen und schärfen und hat eine schärfere Schneide.

• Schaufelzahnfräser: Die Kürzung des Zahnrückens ist eine archimedische Spirale. Nach dem Schärfen dieses Fräsertyps bleibt die Zahnform unverändert, solange der Vorderwinkel unverändert bleibt, und er eignet sich zum Formen von Fräsern.

Schaftfräsermarkierungen

Kennzeichnung der Größenangabe, Zylinderfräser, Dreischneider, Sägeblattfräser etc. werden mit Außendurchmesser x Breite x Innenloch (x Winkel bzw. Bogenradius) gekennzeichnet, Schaftfräser und Keilnutfräser werden in der Regel nur mit dem Außendurchmesser gekennzeichnet.

Die wichtigsten geometrischen Parameter und Funktionen von Schaftfräsern

Die Namen der Teile des Schaftfräsers

• Basisebene: eine Ebene, die durch einen beliebigen Punkt auf dem Schneidwerkzeug verläuft und senkrecht zur Schnittgeschwindigkeit an diesem Punkt steht

• Schnittebene: eine Ebene, die durch die Schneide verläuft und senkrecht zur Grundebene steht

• Spanfläche: die Ebene, auf der die Späne herausfließen

• Rückseite: die der bearbeiteten Oberfläche gegenüberliegende Seite

Die wichtigsten geometrischen Winkel und Funktionen von zylindrischen Schaftfräsern

• Spanwinkel γ0: Der Winkel zwischen der Spanfläche und der Grundfläche. Seine Funktion besteht darin, die Klinge scharf zu machen, die Metallverformung beim Schneiden zu verringern und die Späne leicht abzuführen, um Schneidaufwand zu sparen.

• Hinterer Winkel α0: Der Winkel zwischen der Rückseite und der Schnittebene. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Reibung zwischen der Rückseite und der Schnittebene zu verringern und die Oberflächenrauheit des Werkstücks zu verringern.

• Drehwinkel 0: Der Winkel zwischen der Tangente am Schrägzahnblatt und der Achse des Fräsers. Seine Funktion besteht darin, die Zähne allmählich in das Werkstück hinein und wieder heraus schneiden zu lassen, wodurch die Schnittstabilität verbessert wird. Gleichzeitig hat er bei Zylinderfräsern auch die Funktion, dafür zu sorgen, dass die Späne gleichmäßig von der Stirnfläche abfließen.

Die wichtigsten geometrischen Winkel und Funktionen von Schaftfräsern

Schaftfräser verfügen über eine zusätzliche Nebenschneide, so dass es neben dem Vorderwinkel und dem Hinterwinkel noch folgendes gibt:

• Hauptspanwinkel Kr: Der Winkel zwischen der Hauptschneide und der bearbeiteten Oberfläche. Seine Änderung beeinflusst die Länge der am Schneiden beteiligten Hauptschneide und verändert die Breite und Dicke der Späne

• Sekundärer Spanwinkel Krˊ: Der Winkel zwischen der sekundären Schneide und der bearbeiteten Oberfläche. Die Funktion besteht darin, die Reibung zwischen der sekundären Schneide und der bearbeiteten Oberfläche zu verringern und den Endbearbeitungseffekt der sekundären Schneide auf der bearbeiteten Oberfläche zu beeinflussen.

• Klingenneigungswinkel λs: Der Winkel zwischen der Hauptschneide und der Grundfläche. Er spielt hauptsächlich die Rolle des Fasenschneidens

Formfräser

Formfräser sind spezielle Fräser, die zum Bearbeiten geformter Oberflächen verwendet werden. Das Profil der Klinge muss entsprechend dem Profil des zu bearbeitenden Werkstücks entworfen und berechnet werden. Sie können zum Bearbeiten von Oberflächen mit komplexen Formen auf Allzweckfräsmaschinen verwendet werden. Sie können sicherstellen, dass die Formen grundsätzlich konsistent sind und weisen eine hohe Effizienz auf. Sie werden häufig in der Serien- und Massenproduktion verwendet.

Das Grundkonzept der Schaufelzähne

Zum Fräsen und Nachschleifen von scharfzahnigen Formfräsern werden spezielle Schablonen benötigt, deren Herstellung und Schärfen aufwändig ist.

Die Zahnrückseite des schaufelverzahnten Profilfräsers wird auf einer schaufelverzahnten Drehbank geschaufelt und geschliffen. Beim Nachschleifen wird nur die Vorderseite geschliffen. Da die Vorderseite eben ist, ist das Schleifen bequemer. Gegenwärtig wird beim Profilfräser hauptsächlich die schaufelverzahnte Zahnrückseitenstruktur verwendet. Die schaufelverzahnte Zahnrückseite sollte zwei Bedingungen erfüllen: Die Form der Schneide bleibt nach dem Nachschleifen unverändert; der erforderliche Rückenwinkel wird erreicht.

Zahnrückenkurve und Gleichung

Als Zahnrückenkurve des Fräsers bezeichnet man den Schnittpunkt eines senkrecht zur Fräserachse verlaufenden Endabschnitts durch einen beliebigen Punkt der Fräserschneide mit der Zahnrückenfläche.

Die Zahnrückenkrümmung sollte vor allem zwei Bedingungen erfüllen: Zum einen darf der Rückenwinkel des Fräsers nach jedem Nachschleifen grundsätzlich unverändert bleiben, zum anderen muss sie einfach herzustellen sein.

Die einzige Kurve, die die Anforderung eines konstanten Rückwinkels erfüllen kann, ist die logarithmische Spirale, die jedoch schwer herzustellen ist. Die archimedische Spirale kann die Anforderung eines grundsätzlich konstanten Rückwinkels erfüllen, ist einfach herzustellen und leicht zu erreichen. Daher wird die archimedische Spirale in der Produktion häufig als Zahnrückenkurve des Formfräsers verwendet.

Gemäß geometrischen Erkenntnissen vergrößert oder verkleinert sich der Wert des Vektorradius ρ jedes Punkts auf der archimedischen Spirale proportional zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Werts des Winkels θ des Vektorradius.

Daher kann die archimedische Spirale erhalten werden, solange die gleichmäßige Rotationsbewegung und die gleichmäßige Linearbewegung entlang der radialen Richtung kombiniert werden.

Ausgedrückt in Polarkoordinaten: wenn θ=00, ρ=R, (R ist der Radius des Fräsers), wenn θ>00, ρ <r,

</r,

Die allgemeine Gleichung für die Rückseite des Fräserzahns lautet: ρ=R-CQ

Unter der Annahme, dass der Schaber nicht zurückgezogen wird, beträgt die Schaberzahnmenge K für jeden Zahnwinkel ε = 2π/z des Fräsers. Dementsprechend sollte auch der Nockenanstieg K betragen. Damit sich der Schaber mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, sollte die Kurve auf dem Nocken eine archimedische Spirale sein, damit sie leicht herzustellen ist. Darüber hinaus wird die Nockengröße nur durch den Schabermengen-K-Wert bestimmt und hat nichts mit dem Fräserdurchmesser, der Anzahl der Zähne und dem Rückwinkel zu tun. Solange Produktions- und Verkaufsvolumen gleich sind, kann der Nocken universell verwendet werden. Dies ist auch der Grund, warum die archimedische Spirale häufig auf der Rückseite des Zahns des Schabers verwendet wird, der den Fräser bildet.

Wenn der Fräserradius R und die Schnittmenge K bekannt sind, kann C wie folgt ermittelt werden:

Wenn θ=2π/z, ρ=RK

Dann RK=R-2πC /z ∴ C= Kz/2π

Was passiert, nachdem der Schaftfräser passiviert wurde?

• Aufgrund der Form der Chips werden die Chips grob und flockig. Durch die Erhöhung der Chiptemperatur sind die Chips violett und rauchig.

• Die Rauheit der Werkstückoberfläche ist sehr gering und es bilden sich helle Flecken, Nagespuren oder Wellen auf der Werkstückoberfläche.

• Beim Mahlvorgang entstehen sehr starke Vibrationen und ungewöhnliche Geräusche.

• Aufgrund der Form der Klinge sind auf der Klinge leuchtend weiße Flecken zu erkennen.

• Beim Fräsen von Stahlteilen mit Hartmetallfräsern kommt es häufig zu starkem Brandnebelaustritt.

• Beim Fräsen von Stahlteilen mit Schnellarbeitsstahlfräsern entsteht bei Verwendung einer Ölschmierung und -kühlung viel Rauch.

Wenn der Fräser passiviert ist, sollten Sie die Maschine rechtzeitig anhalten, um den Verschleiß des Fräsers zu überprüfen. Bei leichtem Verschleiß können Sie die Schneide vor der erneuten Verwendung mit einem Ölstein schärfen. Bei starkem Verschleiß müssen Sie die Schneide schärfen, um übermäßigen Verschleiß des Fräsers zu vermeiden.