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Ein '''Fräswerkzeug''' ist ein rotierendes und viele mehr.

Die meisten Fräser bestehen durchgängig aus oder ; manche haben stattdessen einen aus Stahl und eingeschraubte oder geklemmte Wendeschneidplatten. Diese können auch aus Hartmetall bestehen oder aus den wesentlich härteren en.

Schneidengeometrie

Wendelgezahnte Schaftfräser sind die am häufigsten eingesetzten Fräser. Meist haben sie einen Rechtsdrall der , um die über die zwischen den Schneiden liegenden nach oben vom Werkstück wegzuführen. Ein großer Drallwinkel gewährleistet, dass eine Schneide erst außer Eingriff geht, wenn die nächste Schneide bereits im Schnitt ist, und dass die Schneide langsam in den Werkstoff eindringt. Dadurch wird die der Schneiden gleichmäßiger, die wird verlängert, und die Maschine läuft deutlich ruhiger.

Fräser können eine beliebige Anzahl an Schneiden besitzen, wobei einschneidige Fräser vorwiegend in der verarbeitung und manchmal auch in der verarbeitung Verwendung finden und auf hochtourig drehenden Fräsmaschinen eingesetzt werden, in der mit mit bis zu 200.000/min.

Fräswerkzeuge schneiden am Umfang () und an der Fräserstirn (). Fräser, die zum Eintauchen in das Material geeignet sind, haben stirnseitig eine über die Drehachse verlängerte Nebenschneide, während alle anderen Schneiden kurz vorher aufhören. Diese werden als (2?3 Schneiden)- oder Schaftfräser bezeichnet. Beim senkrechten Eintauchen muss jedoch mit verringertem gearbeitet werden, da beim Fräser stirnseitig im Zentrum der Drehachse kein Schneiden stattfindet, sondern der Werkstoff dort gequetscht wird.

Schneidstoffe

Da sich die eines Fräsers nicht wie beim ständig im Schnitt befinden, sondern bei jeder Umdrehung in den Werkstoff eintauchen und wieder hinausfahren, muss der (der Werkstoff der Schneiden) eine hohe Zähigkeit bei schlagartiger Belastung und eine Unempfindlichkeit gegen extreme Temperaturschwankungen besitzen.

Schnellarbeitsstahl


 (HSS oder nach neuer Normung HS) besitzt gegen�ber Hartmetall den oft entscheidenden Vorteil einer h�heren Z�higkeit und Kantenfestigkeit, was gr��ere  erlaubt. Ein gr��erer Spanwinkel bedeutet einen kleineren , wodurch die Schnittkraft sinkt und d�nnere Sp�ne m�glich sind. D�nnwandige oder weiche Werkst�cke lassen sich damit wesentlich besser bearbeiten. Wegen der guten Formgebungsm�glichkeiten des HSS lassen sich daraus nahezu alle erdenklichen Fr�ser anfertigen. Je nach Anwendungsfall k�nnen sie mit verschiedenen Hartstoffen versehen sein.

Hartmetall, Keramik und Cermet

  • Vollfräser aus sind über hergestellte Werkzeuge für spezielle Fräsarbeiten an hochfesten Edelstählen oder gehärteten Stählen, bei denen sich der Einsatz von n wegen fehlender Formgebungsmöglichkeiten verbietet.
  • Werkzeuge mit Wendeschneidplatten aus Hartmetall oder erhöhen die Wirtschaftlichkeit beträchtlich, da bei nicht das komplette Werkzeug, meist ein , getauscht, sondern nur die darauf montierten Schneidplatten gedreht bzw. gewechselt werden müssen.
  • Fräser aus sind zwar verschleißfest, haben sich aber aufgrund der geringen nicht durchgesetzt.

Bei Hartmetallschneidstoffen ist für Kühlung zu sorgen, da deren Schneidfähigkeit bei hoher Temperatur stark abnimmt, während der Verschleiß hingegen ansteigt. In der Praxis bedeutet dies, dass mit bis zu 14 bar den Fräser abkühlt (Sattstrahlkühlung). In vielen Fällen kann eine ausreichende Versorgung mit Kühlflüssigkeit speziell beim Fräsen jedoch nicht gewährleistet werden und es kommt zu einer starken thermischen Wechselbelastung. Als Folge treten Kamm- und Querrisse im Hartmetall auf. Dies kann nur durch den Verzicht auf Kühl- und Schmiermittel verhindert werden.

Bei den sehr warmharten Schneidkeramiken, die extrem empfindlich auf Temperaturwechsel und Thermoschockbeanspruchung reagieren, wird außer in seltenen Sonderfällen immer auf eine Kühlung verzichtet. Bei den gekühlten Keramiken kommt hinzu, dass aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen ungekühlter, vom Kühlschmierstoff nicht erreichter Schneidenkante und dem gekühlten Rest der Schneidplatte infolge der Wärmespannung Haarrisse auftreten und damit die Standzeit wesentlich herabgesetzt wird.

Polykristalliner Diamant und polykristallines kubisches Bornitrid


  • (PKD / engl. PCD) ist eine hergestellte, extrem harte, untereinander verwachsene Masse von partikeln mit Zufallorientierung in einer Metallmatrix. Es wird durch Zusammen von ausgewählten Diamantpartikeln bei hohem und hohen en hergestellt. PKD kommt zum Einsatz als Schneidstoff in en der Holz-, Kunststoff- und Nichteisenmetall-Bearbeitung. PKD-Schneiden bieten die höchste und sind vor allem bei höheren Stückzahlen meist die wirtschaftlichste Lösung.
  • (PKB / engl. PCBN) ist ein synthetisch hergestellter aus (cBN) mit Binderphase. Zur Herstellung von PCBN werden cBN-Mikronkörnungen aus hexagonalem Bornitrid bei hohen Temperaturen und Drücken synthetisiert. Polykristallines kubisches Bornitrid wird weit verbreitet eingesetzt, bei der Bearbeitung einer großen Vielfalt harter und/oder abrasiver FE-Werkstückmaterialien. PCBN ist bis zu hohen Temperaturen chemisch und reagiert, anders als PKD, nicht mit dem Eisen in eisenhaltigen Materialien.

Unterscheidung nach Art der Aufnahme

Die Fräser werden nach der Art der Mitnahme ( oder ), nach der Lage und Form der Schneiden (z. B. ) und dem Zweck (z. B. ) unterschieden. Aufsteckfräser weisen eine auf, mit welcher sie zwischen en und abschließender Mutter auf einem sitzen. Schaftfräser bieten unter Umständen mehr Präzision, da sie über und Spannzangenfutter in der Maschinenspindel oder mittels Schrumpfen des Fräserdornes befestigt werden und damit gute Koaxialität zur gewährleistet ist.

Folgende Fräser sind allgemein in Gebrauch:

  • Schaftfräser
    • mit Spannschaft an jedem Ende, zum Fräsen von Planflächen
    • , zum Fräsen von en und n
    • , zum Fräsen tiefer Nuten, Konturen zum Anfasen und
    • , zum Fräsen von en
    • , zum Fräsen von nuten
    • , zum Fräsen von
  • Aufsteckfräser
    • Walzenfräser, zum Fräsen von Planflächen
    • , zum Fräsen von Ecken und Planflächen
    • , zum Fräsen von en
    • , zum Fräsen von en
    • , zum Fräsen von Ecken und Planflächen (Fräsköpfe mit n)
    • , zum Fräsen von Schlitzen, Nuten und zum Trennen

Unterscheidung nach Bearbeitungsart

Man unterscheidet zwischen und ­fräsern.

Schruppfräser

Schruppfräser sind leicht am unterbrochenen Profil der zu erkennen, die ein schnelles Brechen des Spanes ermöglicht und daher nicht für die Herstellung einer gleichmäßigen und hohen geeignet sind. Weiter gibt es oft auch eine auf der Spanfläche, über die der abgetragene Span fließt. Ziel ist jeweils ein kurzspanendes Verhalten des abgetragenen Materials zu erreichen, das zwar Vibrationen und damit schlechtere Oberflächengüten begünstigt, aber dafür gegenüber einem langspanenden Verhalten andere wesentliche Vorteile ? allen voran die wesentlich bessere Spanabfuhr ? ergibt.
Aufgrund des guten s eignen sich Schruppfräswerkzeuge hervorragend für Arbeitsgänge, bei denen es gilt, bis auf ein Schlichtaufmaß möglichst effektiv und schnell Material vor einem Arbeitsgang mit einem Schlichtfräswerkzeug abzunehmen und wenn eine besonders hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte nicht erforderlich ist.

Schlichtfräser

Schlichtfräser besitzen üblicherweise keine Profilierung der Schneide oder der Spanfläche, die ein kurzspanendes Verhalten besonders begünstigt. Aufgrund der Regelmäßigkeit der Werkzeugschneide, der hohen Drehzahl bei gleichzeitig niedriger Vorschubgeschwindigkeit des Fräswerkzeugs sowie des geringen Spanvolumens aufgrund des geringen Schlichtaufmaßes, je nach Anwendung von 1 bis 0,01 mm, ergibt sich eine hohe Maßhaltigkeit und eine glatte Oberfläche. Das , das mit den praktisch spielfreien Vorschüben von n mit möglich ist, verbessert das Ergebnis zusätzlich.

Ein gravierender Nachteil von Schlichtfräswerkzeugen ist die sehr schnelle Abnutzung der meist besonders scharfen Werkzeugschneiden.

Unterscheidung nach Verwendungszweck

Fräser können für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke verwendet werden. Die bekanntesten Anwendungen für Fräser sind:
  • zum Überfräsen planer Flächen
  • Fräser für Nuten

und für den Formenbau

Unterscheidung nach Bauart

Im Wesentlichen wird zwischen Vollfräswerkzeugen und Trägerwerkzeugen für n unterschieden.

Vollfräswerkzeuge

Unter einem Vollfräser versteht man ein Fräswerkzeug, das am Werkzeugkörper selbst die spanabhebenden Schneiden trägt. Sie können entweder aus oder aus gefertigt sein. Verschlissene Schneiden an Vollfräsern können durch für den weiteren Gebrauch aufgearbeitet werden.

Trägerwerkzeuge

Trägerwerkzeuge sind meist aus mittelfesten unvergüteten Stählen hergestellte Aufnahmen für Wendeschneidplatten. Die Schneidplatten aus Hartmetall, Keramik oder Diamant () sind entweder einzeln angeschraubt oder geklemmt und können je nach Geometrie der Schneidplatte bis zu achtmal wiederverwendet werden. Bei Trägerwerkzeugen mit internem Kühlsystem versorgen Kühlmittelbohrungen jede Schneidplatte einzeln mit Kühlflüssigkeit. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen, beispielsweise als . Diese Aufnahmen sind sehr langlebig, teuer und im Schadensfall lohnt eine Instandsetzung meist.

Scheibenfräser

Scheibenfräser haben einen scheibenförmigen Grundkörper. Der Durchmesser ist also deutlich größer als die Breite. In der Mitte haben sie eine Bohrung zur Aufnahme eines , Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): ''Handbuch Spanen.'' 2. Auflage, Hanser, München 2014, S. 423?425.</ref>

Scheibenfräser eignen sich zur Fertigung von tiefen, langen, offenen Nuten und für rechtwinklige Absätze. Mit besonders schmalen Scheibenfräsern, die als Trennfräser bezeichnet werden, kann man auch Werkstückteile abtrennen ähnlich wie mit einer . Sie haben Breiten von nur 0,8 bis 6 mm und Durchmesser von 50 bis zu 350 mm. Trennfräser verfügen über ringe, um die axiale Lage zu stabilisieren, da sie zu Schwingungen neigen. Normale Scheibenfräser haben im Bereich der Bohrung einen axial überstehenden Bund, der die Werkzeugaufnahme verbreitert, so die seitliche Stabilität sicherstellt und eine sichere Übertragung des Drehmomentes gewährleistet. Er begrenzt jedoch auch die herstellbare Nutentiefe.

Es gibt Ausführungen nach DIN 885 als Vollmetallfräser aus Schnellarbeitsstahl in den Typen H, N und W (für harte, normale und weiche Werkstoffe). Sie können unbeschichtet oder mit oder beschichtet sein. Wendeplattenfräser haben eine große Bandbreite verschiedener Schneidstoffe und Plattengeometrien zur Verfügung. Die Platten werden entweder direkt in den Grundkörper geschraubt oder geklemmt, oder sie werden in austauschbare Kassetten eingefügt. Die Platten werden an jedem Zahn abwechselnd links und rechts eingesetzt, jedoch derart, dass sie sich am Umfang überlappen. Daher ist die minimale Breite auch auf etwa 4 mm bei Plattenbreiten von 2,4 mm begrenzt. Für breitere Nuten können breitere Platten eingesetzt werden.

Schaftfräser

Schaftfräser haben einen integrierten Schaft, der in der Fräseraufnahme der Maschine eingespannt wird. Die Durchmesser sind etwa fünf bis zehnmal kleiner als die Schneidlänge. Sie existieren in vielen verschiedenen Bauformen und eigen sich für die Fertigung von Schlitzen, Nuten, Taschen, Aussparungen, Gesenken und Hohlformen. Die Stirnseite ist typischerweise derart gestaltet, dass eine oder mehrere Schneiden ?über Mitte? schneiden, weshalb sie auch bedingt zum Bohren geeignet sind. Dies ist nötig zur Herstellung von .

Schruppfräser

Beim Schruppen soll möglichst viel Material pro Zeit entfernt werden, das Zeitspanvolumen soll also möglichst hoch sein. Daher werden große Schnitttiefen in axialer und radialer Richtung genutzt. In axialer Richtung liegen sie etwa bei 0,7 × D bis 1,5 × D und in radialer Richtung bei bis zu 0,4 × D. Der Spiralwinkel liegt zwischen 20° und 50°. Bei weichen Werkstoffen entstehen dabei Späne, deren Länge die axiale Schnitttiefe übersteigt. Daher sind auf dem Umfang en angebracht, die die Späne in kleinere Teile brechen und so die Spanabfuhr verbessern. Nebeneffekte sind die geringere Schneidenbelastung und der bessere Zugang von zu den Schneiden. Bei der Form der Spanteilernuten wird unterschieden zwischen rundem Profil für die schwere Schruppbearbeitung von sehr zähem Material und flachen Profil für mittlere Belastungen und härtere Werkstoffe. Im Bereich der Schneidenecke, dem Übergang von den Stirn- zu den Umfangsschneiden, liegen hohe Belastungen vor. Die Ecken sind daher oft abgerundet oder angefast.

Schlichtfräser

Schlichtfräser bestehen üblicherweise aus Schnellarbeitsstahl oder Hartmetall. Nur in seltenen Ausnahmen kommen Cermets und Keramik zum Einsatz. Cermets werden für das von Stahl bis zu einer von 50  genutzt, Keramiken für Gusswerkstoffe. Siliziumnitrid-Keramik wird für Nickelbasis-Legierungen eingesetzt bei Schnittgeschwindigkeiten von 500 m/min aufwärts.

Die Schlichtfräser sind in zahlreichen Geometrien erhältlich: mit zylindrischem oder konischem Schneidteil, mit ebener oder gerundeter Stirnschneide, verschiedene Drallwinkel, Schneidenzahlen, geometrien und Schneidkantenverrundungen. Somit ist für jede praktisch relevante Schlichtaufgabe ein passender Fräser vorhanden.

Schneidstoffe

Die meisten Schaftfräser bestehen aus Vollmaterial oder aus Schnellarbeitsstahl (beschichtet oder unbeschichtet), manche auch aus Hartmetall oder Cermets. Bei Fräsern in Wendeplattenbauweise kommen auch Keramiken zum Einsatz. Da sich die Schnittlinien bei mehrreihigen Werkzeugen am Umfang überschneiden, sind mit Wendeplattenfräsern nur geringere Oberflächenqualitäten möglich. Mit Einreihigen sind auch hohe Qualitäten möglich.

Fräsköpfe / Messerköpfe

Fräsköpfe, die auch als bezeichnet werden, sind aufsteckbare Fräswerkzeuge zum Planfräsen. Messerköpfe bestehen aus einem Grundwerkzeug mit der Maschinenschnittstelle und der Schneidenaufnahme. Ältere Messerköpfe hatten eingelötete Schneiden aus Hartmetall, moderne haben austauschbare Wendeschneidplatten aus meist Hartmetall, manchmal auch aus Keramik. Je nach Anordnung und Winkel der Schneiden zählen sie zu den Stirnfräsern oder zu den Stirn-Umfangsfräsern aber nicht zu den Umfangsfräsern.

Bei Fräsköpfen wird unterschieden zwischen Planfräsern mit einem zwischen 45° und unter 90° und Eckfräsern mit genau 90°. Diese eignen sich auch für das Stirn-Umfangsfräsen. Am häufigsten kommen Platten mit einem Winkel von 75° vor. Mit Keramik-Schneiden eignen sich Fräsköpfe auch für das oder , mit denen hohe Genauigkeiten und Oberflächenqualitäten erreichbar sind. Es kann dann statt des als letzter Arbeitsgang ausgeführt werden. Fräsköpfe mit runden Schneidplatten eignen sich auch für das oder .

Walzenfräser und Walzenstirnfräser

Walzenfräser haben nur auf dem Umfang Schneiden und eignen sich nur zum ist bei ihnen geringer als die Fräserbreite. Die Schneiden und Nuten haben einen Drall. Es gibt links und rechtsläufige Schneiden. Diese Verursachen axiale Kräfte, die den Fräser von der Aufnahme ziehen können. Daher muss darauf geachtet werden, dass diese Kraft in Richtung der Aufnahme zeigt, was durch eine entsprechende Drehrichtung erreicht wird. Bei besonders langen Walzenfräsern können die Schneiden in der Mitte auch geteilt sein, mit gegenläufigen Drall in jeder Hälfte. Die Axialkräfte heben sich dann gegenseitig zumindest teilweise auf. Walzenfräser und Walzenstirnfräser sind Aufsteckwerkzeuge.

Es gibt sie in den genormten Ausführungen H (harte Werkstoffe), N (normal) und W (weich). Analog zur Einteilung der haben sie unterschiedliche Spanwinkel, Drallwinkel und Zähnezahlen. Für das Schruppen gibt es Schneiden mit Spanteilernuten. Diese können wie bei den Schaftfräsern gerundet sein für besonders schwere Bearbeitung zäher Werkstoffe oder abgeflacht für harte Werkstoffe. Typ H wird eingesetzt zum Schlichten harter, kurzspanender Werkstoffe und verfügt über viele Zähne und einen kleinen Drallwinkel. Typ N wird zum Schlichten unter normalen Umständen verwendet. Typ W wird für die Bearbeitung weicher und Werkstoffe eingesetzt, die zu langen Spänen neigen, ist grobgezahnt und hat einen großen Drallwinkel.

Sie bestehen häufig als Vollmaterialwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl, manche auch aus Voll-Hartmetall. Außerdem gibt es Walzenfräser und Walzenstirnfräser mit Wendeschneidplatten. Eingesetzt werden sie ausschließlich auf n. Sie dienen zur Fertigung von ebenen Flächen mit einer Breite bis 150 mm, für rechtwinklige Absätze und für Nuten mit geringer Tiefe (maximal 10 Prozent des Durchmessers).

Weblinks

Einzelnachweise