Fräsertypen: Materialien und Auswahl

Beim Fräsen handelt es sich um ein Bearbeitungsverfahren, mit dem Prototypen und Teile nach einem bestimmten Entwurf hergestellt werden. Dazu wird eine Fräsmaschine mit einer speziellen Komponente, den Fräswerkzeugen oder Fräsern, verwendet.

Es gibt verschiedene Arten von Fräswerkzeuge verfügbar. Allerdings hat jeder Fräser seinen eigenen Zweck, was die Wahl des richtigen Werkzeugs schwierig macht. Dieser Artikel gibt eine detaillierte Erklärung der Fräswerkzeuge.

Was ist ein Fräswerkzeug?

A Fräser ist eine Fräsmaschine, die Materialien in Form von Spänen aus einem Werkstück herausschneidet, um ein Produkt nach einem bestimmten Muster herzustellen. Jede cnc-Fräswerkzeug ist einzigartig und in verschiedenen Ausführungen erhältlich, so dass sie in der Lage ist, Werkstücke unterschiedlicher Art und Ausführung zu fräsen.

Bestandteile eines Fräswerkzeugs

A Fräser besteht aus verschiedenen Teilen, die zu einem einzigen Stück zusammengefügt und auf einer Fräsmaschine verwendet werden. Es umfasst die folgenden Komponenten:

• Schaft: Dieses Bauteil ist zylindrisch und passt in die Spindel der Fräsmaschine. Der Schaft sorgt für die Stabilität und die richtige Ausrichtung des Fräsers beim Fräsen.
• Körper: Der Körper des Fräsers nimmt die Schneiden auf. Er hat eine quadratische, zylindrische oder genutete Form und bestimmt die Art, Form und Funktion des Fräsers.
• Schnittkanten: Diese Komponente ist für die Schneidwirkung des Fräsers verantwortlich. Schneiden gibt es in vielen Konfigurationen, die für die verschiedenen Arten von Fräsern verantwortlich sind.
• Flöten: Es handelt sich um spiralförmige oder gerade Nuten, die den Austritt der beim Fräsen entstehenden Späne ermöglichen. Sie haben ein einzigartiges Design, das die Geschwindigkeit der Spanabfuhr und die Schnittleistung beeinflusst.
• Helix-Winkel: Dies ist der Winkel, der von der Mittellinie des Fräsers und der Schneide gebildet wird. Der Schrägungswinkel spielt ebenfalls eine große Rolle bei der Spanabfuhr und der Schnittleistung.
• Nacken: Der Hals ist bei einigen Fräsern vorhanden, vor allem bei solchen mit einem großen Durchmesser. Er befindet sich zwischen dem Schaft und dem Körper und ermöglicht es dem Fräser, beim Fräsen enge Stellen zu erreichen.
• Radius oder Fase: Es handelt sich um eine optionale Komponente an der Schnittstelle zwischen dem Körper und der Schneide. Es handelt sich um eine abgerundete Ecke oder eine Fase, die das Absplittern reduziert und die Festigkeit der Schneidwerkzeuge verbessert.

Arten von Fräsern, die Sie kennen sollten

Es gibt verschiedene Arten von Fräsern, von denen jeder ein eigenes Design und eigene Eigenschaften hat, daher auch die unterschiedlichen Anwendungen. Im Folgenden sind einige der gebräuchlichsten aufgeführt.

Planfräser

Ein Gesicht Fräser hat eine zylindrische Form mit geraden oder schraubenförmigen Nuten, die auf der Oberfläche verteilt sind. Sie schneiden durch ein Werkstück, wenn sich das Werkzeug gegen den Uhrzeigersinn dreht. Dadurch wird der Materialabtrag erhöht und eine hervorragende Oberflächengüte gewährleistet. Diese Art von Fräsmaschine ist für allgemeine Planfräsbearbeitungen geeignet.

Schaftfräser

Ein Schaftfräser hat einen langen zylindrischen Körper mit Zähnen auf beiden Seiten und kann ein Werkstück axial durchtrennen. Dieses Fräswerkzeug gibt es in verschiedenen Formen, die jeweils unterschiedliche Größen, Merkmale und Funktionen haben. Beispiele sind V-Bits, Kugelkopffräser, Vierkantfräser und Schaftfräser mit Grat.

Ein gängiger Unterschied zwischen Planfräser und Schaftfräser ist die Eignung des letzteren für die Herstellung komplexer Muster auf kleinen Teilen. Für schwere Arbeiten sind sie jedoch nicht geeignet.

Scheibenfräser

Scheibenfräser haben eine ebene Fläche mit Zähnen auf dem Umfang. Es gibt sie in verschiedenen Größen mit unterschiedlichen Durchmessern und Breiten, und die Zähne sind auf dem Umfang unterschiedlich angeordnet.

Außerdem können zusätzliche Zähne auf einer Seite angebracht werden, so dass der Fräser auch unwuchtige Schnitte ausführen kann. Daher sind Scheibenfräser in Situationen nützlich, in denen nur die Seiten des Werkstücks bearbeitet werden müssen.

Fliegenschneider

Ein fliegender Fräser ist ein Einpunktschneidwerkzeug, das sich seitlich zu einer Fräsmaschine dreht. Die meisten Schlitzfräser haben einen zylindrischen Mittelkörper, der einen einzelnen Werkzeugeinsatz sicher hält. Dieser Meißel ist in der Regel ein Standard-Linksdrehwerkzeug. Er ist auf einen Winkel zwischen 30 und 60 Grad eingestellt.

Ein Fliegenfräser ist für die Herstellung von flachen und glatten Oberflächen geeignet und kann aufgrund seines großen Schneidendurchmessers große Werkstücke bearbeiten.

T-Nut-Fräser

Ein T-Nut-Fräser hat eine T-Form mit Zähnen am Umfang eines schmalen Schaftes. Der Schaft kann glatt oder mit Gewinde versehen sein, und einige Ausführungen haben einen abgeflachten Teil in der Mitte des Schafts.

T-Nut-Fräser sind, wie der Name schon sagt, dazu geeignet, T-Nut-Spuren oder Nuten in ein Werkstück zu fräsen, so dass diese Werkstücke sicher auf Spannvorrichtungen und Maschinentischen gehalten werden können.

Fräser mit eingesetzten Zähnen

Im Gegensatz zu den meisten Fräswerkzeugen ist ein Einsatzzahnfräser kein einteiliges Werkzeug. Er hat herausnehmbare Schneidzähne aus Hartmetall oder einem anderen Handmaterial und einen Körper aus Stahl.

Außerdem können wir Fräser mit eingesetztem Werkzeug auf verschiedenen Achsen installieren, je nach den Anforderungen des Teils. Sie sind sehr vielseitig mit austauschbaren Zähnen und können Plan-/Schulterfräsen, Kontern und Nutenfräsen anbieten.

Winkel-Fräser

Der Winkelfräser hat eine flache Bauform und die Schneide steht schräg zur Drehachse. Es gibt zwei Haupttypen: Einfach- und Doppelwinkelfräser. Doppelwinkelfräser haben Zähne auf beiden Seiten. Sie sind daher eher für die Bearbeitung von V-Nut-Profilen geeignet. Im Allgemeinen werden Winkelfräser bei Fräsarbeiten eingesetzt, die Fasen, Abschrägungen usw. an einem Werkstück erfordern.

Fräser für glatte Flächen

Wie viele Arten von Fräsern hat auch ein Schaftfräser schraubenförmige oder gerade Zähne auf der Scheiben- oder Zylinderseite. Um zu funktionieren, sollte das zu bearbeitende Werkstück eine ebene Fläche haben, die parallel zur Achse des Fräsers verläuft. Im Allgemeinen eignen sich Schaftfräser für Umfangsfräsungen, Planfräsen und Nutenfräsen und sind mit verschiedenen Materialien kompatibel.

Scheibenfeder Schlitzfräser

Der Scheibenfeder-Nutfräser ist ein rundes Schneidwerkzeug mit einem ausgerichteten Schaft mit geraden oder gestaffelten Zähnen. Bei der geraden Ausführung wird das Material mit einer vergleichsweise niedrigeren Geschwindigkeit abgetragen. Scheibenfräser haben keine seitlich schneidenden Zähne wie der T-Nutfräser. Die Funktionsweise ist jedoch ähnlich, nur dass sie zum Schneiden von Scheibenfedernuten in ein Werkstück verwendet wird.

Materialien für die Herstellung von Fräswerkzeugen

Die Materialzusammensetzung eines Fräswerkzeugs kann seine Funktionalität beeinträchtigen. Daher muss die Materialzusammensetzung bei der Herstellung von Fräswerkzeugen berücksichtigt werden. Zu den häufig verwendeten Materialien gehören:

Kohlenstoff-Werkzeugstahl

Der für die Herstellung von Fräswerkzeugen verwendete Kohlenstoffstahl ist eine Legierung aus Kohlenstoff und anderen Elementen wie Molybdän, Wolfram, Chrom und Vanadium. Aufgrund seiner Materialzusammensetzung und -kombinationen wird die Leistung von Werkzeugen für Fräsmaschinen bei extremen Temperaturen verbessert.

Es gibt verschiedene Arten von Werkzeugstahl, darunter stoßfeste, kaltverformbare, warmverformbare, wasserhärtende, schnellverformbare und Sonderstähle. Bei der Herstellung von Fräsmaschinen aus Kohlenstoff-Werkzeugstahl ist außerdem eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung erforderlich, da diese zur Optimierung der intrinsischen Eigenschaften des Werkzeugstahls beiträgt.

Hartmetalle

Sinterkarbid ist ein Fräswerkzeugmaterial aus Wolframkarbid und Kobalt. Wolframkarbid hat eine hohe Härte, ist aber zu spröde für die Einzelfertigung von Werkzeugen für Maschinen. In Verbindung mit Kobalt ist das daraus resultierende Material, d.h. Hartmetall, das beliebteste Material für die Herstellung von Schaftfräsern und Seiten- und Plattenfräsern.

Fräser aus Hartmetall hinterlassen eine glattere Oberfläche und sind schneller und besser für harte Materialien geeignet. Außerdem sind sie aufgrund ihrer hervorragenden Verschleißfestigkeit ideal für die Massenproduktion. Allerdings können Hartmetallfräser während des Schneidprozesses Späne produzieren. Daher ist es wichtig, die Schnittgeschwindigkeit zu kontrollieren und bei Bedarf Kühlmittel zu verwenden.

Hochgeschwindigkeitsstahl

Schnellarbeitsstahl enthält Kohlenstoffstahl als Basis Blechfertigung legiert mit Materialien wie Molybdän und Wolfram. Einige enthalten auch Kobalt zur Verbesserung der Härteeigenschaften. Schnellarbeitsstahl ist das wichtigste Material für die Herstellung von Fräswerkzeugen und zeichnet sich durch hohe Haltbarkeit und Hitzebeständigkeit aus. Dank ihrer geringen Reibung können sie auch robuste Materialien wie Edelstahl schneiden.

Diamant

Diamant ist einer der härtesten Werkstoffe, die für Fräswerkzeuge verwendet werden können. Mit solchen Fräswerkzeugen können verschiedene Materialien gefräst werden, vor allem sehr harte Materialien. Außerdem ist Diamant sehr teuer. Daher werden solche Werkzeuge oft mit Diamantkörnern bestückt, wobei die Größe der Körner von der Anwendung abhängt. So werden beispielsweise kleinere Körner für harte Metalle verwendet, während größere Körner ideal für weichere Materialien sind.

Darüber hinaus haben Diamantfräswerkzeuge eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Dadurch wird eine effiziente Ableitung der beim Fräsen entstehenden Wärme gewährleistet.

Keramik

Keramik ist ein weiteres Material für die Herstellung von Hochgeschwindigkeitsfräswerkzeugen für Gusseisen- und Superlegierungsteile. Im Gegensatz zu Metallwerkzeugen sind Keramikfräswerkzeuge bei hohen Temperaturen einsetzbar. Außerdem sind sie stabiler und brechen nicht unter extremen Bedingungen.

Keramiken auf Aluminiumoxidbasis eignen sich aufgrund der geringen chemischen Reaktivität des Materials ideal zum Schneiden von Metallteilen. Bei allen Vorteilen ist die Formgebung und Bearbeitung von Keramik eine Herausforderung.

Wie wählt man den richtigen Fräser für die Bearbeitung von Teilen?

Die Verwendung des richtigen Werkzeugs ist entscheidend für den Gesamterfolg des Fräsvorgangs. Dadurch werden Beschädigungen vermieden und eine höhere Qualität des Ergebnisses erzielt.

Werkzeug- und Werkstückmaterial

Die Wahl des Werkzeugs hängt stark von der Art des Materials ab, das seine Eigenschaften, wie z. B. die Haltbarkeit, beeinflusst. Zum Beispiel sind HSS-Fräser kostengünstig für das Fräsen von Materialien wie Nichteisenmetalle Blechschweißen und mittlere Kohlenstoffstähle. Außerdem bieten sie eine gute Verschleißfestigkeit und Zähigkeit. Keramische Fräswerkzeuge hingegen sind hart, verschleißfest und thermisch stabil. Sie eignen sich zum Fräsen hitzebeständiger Materialien wie gehärtetem Stahl.

Schnitttiefe (DOC)

Die Menge des Materials, die ein Fräswerkzeug beim Durchgang durch ein Teil abträgt, kann Ihre Entscheidung beeinflussen. Der DOC-Wert variiert bei jedem Schneidwerkzeug. Er bestimmt, wie weit das Werkzeug in die Oberfläche eintaucht. Experten empfehlen einen niedrigeren DOC-Wert, um eine höhere Schnittqualität zu erzielen. Dies kann jedoch die Bearbeitungszeit erheblich verlängern.

Anzahl der Flöten

Die Spannuten sind der wichtigste Teil des Fräsers und sind für die Schneidwirkung verantwortlich. Es ist wichtig, die Anzahl der Spannuten eines Fräsers zu beachten, bevor man ihn einsetzt. Verschiedene Fräser haben Untertypen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Spannuten. Einige haben nur eine einzige Nut, während andere bis zu sechs haben können. Je mehr Spannuten, desto mehr Material wird pro Umdrehung abgetragen.

Helix-Winkel

Der Schrägungswinkel von Fräsern bestimmt die thermische Leistung und die Oberflächengüte. Bei der Auswahl eines Fräsers sollten Sie immer den Schrägungswinkel im Auge behalten. Die Menge des zu entfernenden Materials bestimmt den zu verwendenden Schrägungswinkel. Werkzeuge mit niedrigeren Schrägungswinkeln sind ideal, wenn die Abtragsleistung hoch ist. Sie können jedoch die endgültige Oberflächengüte des Werkstücks beeinträchtigen.

Wie kann man die Lebensdauer von Fräsern erhalten und verlängern?

Eine ordnungsgemäße Wartung der Werkzeugmaschine ist wichtig, um die Lebensdauer des Fräsers zu verlängern. Daher sollten Sie die folgenden Punkte beachten, um einen reibungslosen Ablauf Ihrer Fräsarbeiten zu gewährleisten.

Wärmekontrolle

Die beim Fräsen entstehende Wärme ist unvermeidbar und kann zu Werkzeugschäden führen. Sie kann zum Beispiel die Ausdehnung des Werkstücks verursachen, was zu Fehlern führt. Außerdem kann ständiges Überhitzen und Kühlen zu schnellem Werkzeugverschleiß und Schäden führen.

Aufgrund der Hitzeeinwirkung auf Fräswerkzeuge ist die Verwendung geeigneter Kühlmittelmethoden zur Beherrschung der Wärmeentwicklung von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus verhindern einige Kühlmittel Korrosion und verringern die Reibung zwischen der Oberfläche des Werkzeugs und dem Werkstück.

Richtige Werkzeugauswahl

Die Konstruktion der Fräsmaschine kann ihre Fähigkeit beeinflussen, den mit der Zerspanung verbundenen Belastungen standzuhalten. Außerdem ist es wichtig, das richtige Werkzeug für eine Aufgabe zu verwenden. Die Verwendung eines falsch konstruierten Werkzeugs kann zu einer Kaskade von Problemen führen, die die Qualität des Produkts beeinträchtigen können.

Spezielle Beschichtungen verwenden

Beschichtungen können eine Barriere gegen die Reibung, den Verschleiß und die Korrosion des Fräswerkzeugs darstellen. Außerdem verhindern sie, dass Hitzeschäden die strukturellen Komponenten des Werkzeugs erreichen. Gängige Beispiele sind Titannitrid (TiN), das Verschleißfestigkeit und geringere Reibung bietet.

Bearbeitungsvariablen

Die Hersteller geben oft die richtige Schnittgeschwindigkeit und den richtigen Vorschub für verschiedene Fräswerkzeuge an. Wenn von diesen Bearbeitungsvariablen abgewichen wird, kann dies zu einer Beschädigung des Fräswerkzeugs führen. Wird ein Fräswerkzeug beispielsweise mit einer höheren Schnittgeschwindigkeit und einem höheren Vorschub als angegeben eingesetzt, kann sich die Arbeitstemperatur erhöhen, was zu Werkzeugschäden und einer verkürzten Lebensdauer führt.

Schlussfolgerung

Fräswerkzeuge sind vielseitige Werkzeuge, die in Fertigungs- und Endbearbeitungsprozessen eingesetzt werden. Diese Werkzeuge gibt es in verschiedenen Formen und Ausführungen, um den Anforderungen der Unternehmen gerecht zu werden. In diesem Artikel werden die Arten von Fräsern und die Faktoren, die vor ihrem Einsatz zu beachten sind, ausführlich erläutert.

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FAQs

Was sind die Merkmale eines Fräsers?

Ein Fräser besteht aus verschiedenen Teilen, die zu einem einzigen Stück zusammengefügt sind. Die Hauptelemente von Fräsern sind der Körper, der Umfang und die Schneide.

Welche Beschichtungen gibt es für Fräser?

Zu den gängigsten Beschichtungen, die Sie für Ihr Fräswerkzeug verwenden können, gehören Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN), Titanaluminiumnitrid (TiAlN), Aluminiumtitannitrid (AlTiN), Diamant (CVD- und PVD-Diamantbeschichtungen), Zirkoniumnitrid (ZrN) und Chromnitrid (CrN).

Welche Faktoren sind für die Wärmeentwicklung bei Schneidvorgängen verantwortlich?

Damit ein Schneidwerkzeug seine Aufgabe erfüllen kann, muss es die Scherspannung des Materials überwinden. Dieser Prozess erhöht die Temperatur um das Werkzeug und das Werkstück.