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Fräsen - Fräswerkzeuge

Wendeschneidplatten­​werkzeuge

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 239,99
ISBN: 978-3-446-43699-2
S. 420-423

Fräser in Wendeschneidplattenbauweise bieten unter anderem eine große Flexibilität bei der Schneidstoffauswahl und große Freiheitsgrade bei der Fräserauslegung. Plan-, Eck- und Scheibenfräser sind praktisch immer als Wendeschneidplattenwerkzeuge ausgeführt.

Beginnend bei Durchmessern von etwa 10 mm sind Schaftfräser als Wendeschneidplattenwerkzeuge erhältlich. Plan-, Eck- und Scheibenfräser sind praktisch immer als Wendeschneidplattenwerkzeuge ausgeführt. Als Materialien für die Wendeschneidplatten kommen alle verfügbaren Schneidstoffe infrage.
Fräser in Wendeschneidplattenbauweise bieten eine Reihe von Vorteilen:

  • Flexibilität bei der Schneidstoffauswahl: Schnellarbeitsstahl, Hartmetall, Cermet, Keramik, PCBN, Diamant verschiedene Schichtstoffe und Beschichtungsverfahren
  • Flexibilität bei der Gestaltung der Makrogeometrie: Form der Schneidkörper: Drei-, vier- und mehreckige sowie runde Schneidplatten Schneidteilgeometrie: Spanwinkel, Freiwinkel, Eckenradien, Wipergeometrie, Spanformergeometrie
  • Optimierung der Mikrogeometrie: Schneidkantenfase, Schneidkantenverrundung, Kombination aus Schneidkantenfase und Verrundung, Optimierung der Oberflächenbeschaffenheit
  • hoher Nutzungsgrad: meistens Verdoppelung der Schneidenzahl durch beidseitige Nutzbarkeit der Wendeschneidplatten schnelle Werkzeugaufbereitung durch Schneidenwechsel beziehungsweise Schneidplattenwechsel keine Maßkorrektur an der Maschine nach Schneiden-/Schneidplattenwechsel erforderlich
  • große Freiheitsgrade bei der Fräserauslegung: radiale, tangentiale und stirnseitige Schneidplattenpositionierung Mischbestückung mit Schrupp- und (Breit-) Schlichtplatten Wendeschneidplattenbefestigung mittels Schrauben, Pratzen, Kassetten, Kassetten mit 2D- oder 3D-Einstellbarkeit Teilung großer Messerköpfe in Schneidenring und Grundkörper modularer Fräseraufbau mit Auswechselbarkeit besonders hoch beanspruchter Grundkörpersegmente.

Bild 1: Beispiele für die Befestigung von Wendeschneidplatten auf Fräswerkzeugen


Innerhalb einzelner Fräserbaureihen sind vielfach Varianten gleichen Durchmessers mit unterschiedlicher Teilung vorhanden. Weite Teilung erhöht den verfügbaren Spanraum, ermöglicht große Zahnvorschübe fZ sowie große Eingriffsbreiten ae und reduziert den Leistungsbedarf. Sie kann jedoch zu unruhigem Lauf führen, wenn die Zahl der sich im Eingriff befindenden Schneiden beim Fräsen stark schwankt. Fräser mit weiter Teilung eignen sich besonders für das Bearbeiten zäher, langspanender Werkstoffe und für Einstellbedingungen, die zu langen Schnittwegen der einzelnen Schneiden führen. Eine enge Teilung erhöht die Abtragsrate, da mehr Zähne gleichzeitig im Eingriff sind, der Spanraum wird aber entsprechend kleiner, sodass die Anwendung auf kleinere Eingriffsbreiten oder kurzspanende Werkstoffe begrenzt ist (Dregger 1966; Eversheim 2006).

Planfräser

Planfräser kommen zur Anwendung, wenn ebene Flächen an Bauteilen zu erzeugen sind. Einige typische Anwendungen sind die Herstellung ebener Flächen an Guss- und Schmiedeteilen, Schweißkonstruktionen, Fahrzeugteilen und Komponenten des allgemeinen Maschinen- und Anlagenbaus. Die zu bearbeitenden Werkstoffe umfassen weiche, vergütete und gehärtete Stähle, Gusswerkstoffe, NE-Metalle sowie hochwarmfeste Legierungen. Die Qualitätsanforderungen an die gefrästen Oberflächen reichen vom Schruppen als Vorbearbeitung bis zur Hart-Feinbearbeitung als Substitution des Schleifens. Zur Lösung dieser breit gefächerten Aufgabenstellung ist eine Vielzahl verschiedener Planfräser verfügbar.

Bild 2: Planfräser: Aufsteck-Messerkopf, Messerkopf mit Schneidenring, demontiert und Aufsteck-Messerkopf in ungeteilter Ausführung

Gemeinsam für Planfräser ist der meist modulare Aufbau aus einem in der Regel einteiligen Grundkörper, an dem auswechselbare Schneidkörper befestigt sind. Die Gestaltung der Grundkörper und die Befestigungsart der Schneidkörper wird ebenso wie die Auswahl der Schneidstoffe und die Auslegung der Schneidteilgeometrie vom vorgesehenen Einsatzgebiet der Werkzeuge bestimmt.

Bild 3: Messerköpfe mit radialer, tangentialer und axialer Schneidkörperanordnung

Im unteren Durchmesserbereich bis etwa 40 mm sind Planfräser häufig in Schaftform ausgeführt, darüber in Form von Messerköpfen, vorwiegend als Aufsteckfräser. Auch die Monoblockbauweise ist möglich. Große Werkzeuge, D > 250 mm, sind oft aus einem Grundkörper und aus einem Schneidenring, auf dem sich die Schneidkörper befinden, zusammengesetzt.

Eckfräser

Das Anwendungsgebiet von Eckfräsern ist das gleichzeitige Erzeugen von zwei Planflächen, die in einem rechten Winkel zueinander stehen. Jede in Eingriff kommende Fräserschneide arbeitet an der Stirnseite und am Umfang.

Bild 4: Eckfräser in Schaftbauweise und Aufsteck-Eckfräser

Die radiale Eingriffsbreite ae , der Spiralwinkel δ und die Schneidenzahl Z bestimmen, wie weit dies gleichzeitig geschieht. Die axiale Zustellung ist begrenzt durch die Länge der Schneiden in axialer Richtung.

Der grundsätzliche Aufbau von Eckfräsern ähnelt dem von Planfräsern. Aus technologischer Sicht ist bei der Gestaltung der Schneidkörper für Eckfräser zu beachten, dass beim Eckfräsen ein Zweiflankenspan entsteht. Dadurch wird die Ecke zwischen Stirn- und Umfangsschneide hoch belastet. Diese Belastung ist umso kritischer, je scharfkantiger die geforderte Ecke am Werkstück sein muss.

Scheibenfräser

Das Anwendungsgebiet von Scheibenfräsern ist das Erzeugen von langen und vergleichsweise tiefen, offenen Nuten und von rechtwinkligen Absätzen. Sehr schmale Scheibenfräser werden als Trennfräser bezeichnet. Sie eignen sich besonders gut zum Trennen von Werkstoffen, kommen jedoch auch zum Fräsen sehr schmaler, tiefer Nuten zum Einsatz.

Bild 5: Trennfräser

Der Aufbau von Trennfräsern ist gekennzeichnet durch einen scheibenförmigen Grundkörper aus Stahl mit einer zentralen Aufnahmebohrung, die eine oder mehrere Keilnuten zur formschlüssigen Drehmomentübertragung aufweist. Zur Stabilisierung der schmalen Grundkörper dienen Mitnehmerringe bzw. Stützscheiben. Diese gewährleisten die formschlüssige Drehmomentübertragung ohne Deformation der Keilnuten und stabilisieren den Trennfräser in axialer Richtung. In den Grundkörper sind die Plattensitze zur Aufnahme der Schneidkörper und die Spankammern eingearbeitet. Er weist ferner Auskammerungen zum Befestigen der Schneidkörper durch Klemmen auf.

Bild 6: Scheibenfräser

Die Positionierung der Schneidkörper in radialer Richtung ist durch die Tiefe der Plattensitze gegeben. In axialer Richtung wird die Position der Schneidkörper durch Formschluss gesichert. Die Auflagefläche für die Schneidkörper hat eine prismatische Aussparung, in die ein entsprechend gestaltetes Gegenstück auf der Unterseite der Schneidkörper eingreift.
Trennfräser dieser Bauart decken einen Durchmesserbereich D ≈ 50 – 350 mm ab. Die Schnittbreiten liegen im Bereich b ≈ 1,6 – 6 mm, wobei der kleinere Wert dem kleineren Durchmesserbereich zugeordnet ist und umgekehrt.

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