Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie Zerspaner perfekt ebene Oberflächen auf Metallwerkstücken erzielen? In diesem Artikel werden die Geheimnisse der Planfräser gelüftet und ihre Auswahl, Zahnzahl, Werkzeugwinkel und Fräseinsätze untersucht. Entdecken Sie, wie diese Werkzeuge Rohmaterialien in präzisionsgefertigte Komponenten umwandeln und so erstklassige Qualität und Effizienz in der Fertigung gewährleisten. Tauchen Sie ein und lernen Sie das Wesentliche, um Ihre Bearbeitungsfähigkeiten zu verbessern!
Das Hauptwerkzeug für die Bearbeitung flacher Werkstücke ist ein Planfräser, der an seinem Umfang und an der Stirnseite Schneiden hat. Die stirnseitige Schneide gilt als Nebenschneide.
Der Planfräser hat in der Regel einen großen Durchmesser. Daher ist es üblich, bei der Auswahl des Fräsers die Zähne und den Körper des Fräsers zu trennen, um eine langfristige Nutzung zu gewährleisten.
(1) Für die Bearbeitung kleiner ebener Flächen wählen Sie ein Werkzeug oder einen Fräser mit einem Durchmesser, der größer ist als die Breite der Fläche, um ein Fräsen in einem Durchgang zu erreichen. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn der Durchmesser des Planfräsers das 1,3- bis 1,6-fache der Breite der Bearbeitungsfläche beträgt. Dieser Bereich gewährleistet einen effizienten Materialabtrag und minimiert gleichzeitig die Werkzeugdurchbiegung und Vibrationen.
(2) Bei der Bearbeitung großer ebener Flächen sind mehrere Durchgänge mit einem entsprechend dimensionierten Fräser erforderlich. Der Fräserdurchmesser wird durch die Werkzeugmaschinenspezifikationen, die gewünschte Schnitttiefe und -breite sowie die Geometrie der Wendeschneidplatte und des Werkzeughalters bestimmt. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der optimalen Fräsergröße für die Bearbeitung in mehreren Durchgängen Faktoren wie die Maschinenleistung, die Steifigkeit und die Kühlmittelzufuhrmöglichkeiten.
(3) Für kleine, verstreute Werkstückoberflächen entscheiden Sie sich für einen Schaftfräser mit kleinerem Durchmesser. Um die Abtragsleistung und die Standzeit des Werkzeugs zu maximieren, sollten Sie darauf achten, dass 2/3 des Fräserdurchmessers in das Werkstück eingreifen. Dies entspricht einem Fräserdurchmesser, der etwa das 1,5-fache der Fräsbreite beträgt und eine effiziente Spanbildung und -abfuhr gewährleistet.
Beim konventionellen Fräsen (im Gegenlauf) sorgt das richtige Verhältnis von Werkzeugdurchmesser und Schnittbreite für einen vorteilhaften Schnittwinkel beim Eintritt des Fräsers in das Werkstück. Dieser Ansatz minimiert das Risiko der Kaltverfestigung und verbessert die Qualität der Oberflächengüte.
Wenn das ideale Schnittverhältnis nicht durchgängig eingehalten werden kann, sollten Sie die axiale Schnitttiefe in mehrere Durchgänge aufteilen. Diese Strategie trägt dazu bei, das optimale Verhältnis zwischen Fräserdurchmesser und Schnittbreite beizubehalten, was die Prozessstabilität und die Werkzeugstandzeit erhöht und gleichzeitig die Maßgenauigkeit erhält.
Die Anzahl der Zähne eines Fräsers ist ein entscheidender Faktor bei der Optimierung von Bearbeitungsprozessen und wirkt sich direkt auf die Produktionseffizienz, die Oberflächengüte und die allgemeine Schnittleistung aus. Ein Fräser mit wenigen Zähnen und einem Durchmesser von 100 mm hat in der Regel 6 Zähne, während ein Fräser mit vielen Zähnen und demselben Durchmesser 8 oder mehr Zähne haben kann. Diese Unterschiede in der Zahndichte beeinflussen die Spanbildung, die Spanabfuhr und die Schnittdynamik erheblich.
Fräswerkzeuge werden im Allgemeinen in drei Kategorien eingeteilt, die auf der Zahndichte basieren:
Bei der Wahl der Zahndichte müssen mehrere Faktoren sorgfältig abgewogen werden:
Die Zahnteilung, die die Anzahl der gleichzeitig im Schnitt befindlichen Zähne bestimmt, ist ein entscheidender Faktor. Um die Schnittstabilität aufrechtzuerhalten und schädliche Frässtöße zu vermeiden, muss sichergestellt werden, dass immer mindestens ein Zahn in den Schnitt eingreift. Dieser kontinuierliche Eingriff mindert das Risiko von Werkzeugschäden und einer Überlastung der Maschine.
Außerdem muss die Zahnteilung eine gute Spanbildung und -abfuhr ermöglichen. Ein unzureichender Spanraum kann zu Spänestau führen, der sowohl die Schneiden als auch die Werkstückoberfläche beschädigen kann. Umgekehrt kann eine zu spärliche Zahnanordnung zu erhöhten Schnittkräften pro Zahn und einer geringeren Oberflächenqualität führen.
Der Schnittwinkel des Werkzeugs kann als positiver Spanwinkel, negativer Spanwinkel oder Null-Spanwinkel relativ zur Radial- und Axialebene eingestellt werden. Der Spanwinkel Null, bei dem die gesamte Schneide gleichzeitig auf das Werkstück trifft, wird im Allgemeinen nicht verwendet.
Die Wahl des Winkels des Planfräsers wirkt sich auf die Art des ebenen Fräskontakts aus. Um die Auswirkungen auf den Fräser zu minimieren, die Beschädigung des Fräsers zu reduzieren und den Kontaktmodus mit der Stirnfläche zu vermeiden, ist es wichtig, sowohl den Schnittwinkel des Fräsers als auch den geometrischen Winkel des Planfräsers zu berücksichtigen.
Der Schnittwinkel wird durch die Kombination von radialem und axialem Spanwinkel bestimmt.
Werkzeuge mit negativem axialem und radialem Vorschubwinkel (als "doppelt negativ" bezeichnet) werden vor allem für die Schruppbearbeitung von Gusseisen und Stahlguss verwendet, aber die Werkzeugmaschine muss eine hohe Leistung und ausreichende Steifigkeit aufweisen. Die "doppelt negative" Klinge hat eine starke Schneide und kann große Schnittlasten bewältigen, aber die Werkzeugmaschine, das Werkstück und die Vorrichtung müssen ebenfalls eine hohe Steifigkeit aufweisen.
Werkzeuge mit positiven axialen und radialen Vorwärtswinkeln (als "doppelt positiv" bezeichnet) vergrößern den Schneidwinkel, was den Schnitt leichter und die Spanabfuhr reibungsloser macht, aber die Schneidkantenfestigkeit ist schwach.
Diese Kombination ist ideal für die Bearbeitung von weichen Werkstoffen und Materialien wie Edelstahl, hitzebeständigem Stahl, Normalstahl und Gusseisen. Sie sollte verwendet werden, wenn die Werkzeugmaschine eine geringe Leistung hat, das Prozesssystem eine unzureichende Steifigkeit aufweist und Späneansammlungen auftreten.
Die Kombination aus negativem radialem Spanwinkel und positivem axialem Spanwinkel erhöht die Schneidkantenfestigkeit durch den negativen radialen Spanwinkel und erzeugt eine Scherkraft durch den positiven axialen Spanwinkel. Diese Kombination hat eine hohe Schlagzähigkeit und eine scharfe Schneidkante, wodurch sie sich für das schwere Fräsen von Stahl, Stahlguss und Gusseisen eignet.
Der positive radiale Spanwinkel und der negative axiale Spanwinkel bewirken, dass sich die gebrochenen Späne unter die Mitte bewegen, wodurch die Späne die bearbeitete Oberfläche zerkratzen und zu einer schlechten Spanabfuhr führen.
Die Wahl der Fräswendeplattenpräparation ist ein entscheidender Faktor bei der Planfräsbearbeitung. Die Wahl zwischen gepressten und geschliffenen Wendeschneidplatten hängt von den spezifischen Bearbeitungsanforderungen ab, wobei jeder Typ für verschiedene Anwendungen deutliche Vorteile bietet.
Gepresste Wendeschneidplatten sind kostengünstiger für Schruppbearbeitungen und weisen eine überragende Kantenfestigkeit auf, so dass sie schlagfest sind und hohe Vorschubraten und große Schnitttiefen bewältigen können. Diese Wendeschneidplatten verfügen über spezielle Spanbrechergeometrien an der Spanfläche, die die Schnittkräfte effektiv reduzieren, die Reibung zwischen Werkzeug, Werkstück und Spänen minimieren und den Stromverbrauch senken. Die robuste Beschaffenheit der gepressten Wendeschneidplatten macht sie ideal für schwere Materialabtragungen bei weniger anspruchsvollen Genauigkeitsanwendungen.
Gepresste Wendeschneidplatten haben jedoch Einschränkungen bei der Oberflächengüte und der Maßgenauigkeit. Die Höhenabweichung der Wendeschneidplatte bei der Montage auf dem Fräskörper kann erheblich sein, was die Gleichmäßigkeit der bearbeiteten Oberfläche beeinträchtigen kann. Trotz dieser Nachteile werden gepresste Wendeschneidplatten aufgrund ihrer Kosteneffizienz und Langlebigkeit bei der Schruppbearbeitung nach wie vor häufig in Produktionsumgebungen eingesetzt.
Für das Schlichtfräsen sind geschliffene Wendeschneidplatten die bevorzugte Wahl. Diese Wendeschneidplatten bieten eine hervorragende Maßgenauigkeit, was zu einer präzisen Positionierung der Schneidkante, einer verbesserten Bearbeitungsgenauigkeit und geringeren Oberflächenrauheitswerten führt. Moderne Schleiftechniken ermöglichen die Herstellung optimierter Spanbrechergeometrien und positiver Spanwinkel an geschliffenen Wendeschneidplatten, was eine effiziente Spanabfuhr und reduzierte Schnittkräfte auch bei geringeren Vorschubgeschwindigkeiten und Schnitttiefen ermöglicht.
Jüngste Entwicklungen bei der Konstruktion von Wendeschneidplatten für die Schlichtbearbeitung konzentrieren sich auf die Schaffung großer positiver Spanwinkel in Kombination mit präzisionsgeschliffenen Spanbrechernuten. Diese Konfiguration ermöglicht eine effektive Zerspanung mit kleinen Vorschubgeschwindigkeiten und geringen Schnitttiefen, die für die Erzielung hochwertiger Oberflächengüten entscheidend sind. Es ist jedoch zu beachten, dass bei der Verwendung von Hartmetall-Wendeplatten mit sehr kleinen Vorschubgeschwindigkeiten und Schnitttiefen die Gefahr besteht, dass die Werkzeugspitze am Werkstück reibt, wenn der Spanwinkel nicht ausreichend ist. Dies kann zu einem vorzeitigen Werkzeugverschleiß und einer verkürzten Lebensdauer der Wendeplatte führen.
Um die Leistung von Fräseinsätzen zu optimieren, sollten Sie die folgenden Faktoren berücksichtigen:
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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