CNC-Spanbearbeitung ist ein fester Bestandteil des Produktionsprozesses in vielen Industriezweigen. Mit ihrer Hilfe können Unternehmen präzise Werkzeuge und Maschinenteile herstellen, die in der Automobil-, Luftfahrt-, Landwirtschafts- oder Medizinbranche eingesetzt werden. Ein integraler Bestandteil des Metallbearbeitungsprozesses bleibt das Fräsen, d.h. das Ausschneiden von Metallteilen mit speziellen Werkzeugen mit mehreren Klingen. Fräser müssen die große Vielfalt der Aufgaben widerspiegeln, die in professionellen Technologieparks unternommen werden. Es ist daher nicht überraschend, dass Mehrklingenwerkzeuge Dutzende von Konfigurationen erhalten haben, die sie in Bezug auf Form, Material, Geometrie der Schneidklingen und Verwendung unter bestimmten Bedingungen unterscheiden. In diesem Artikel stellen wir die wichtigsten Arten von Fräsern vor, ohne die viele Arbeiten unmöglich wären. Die Auswahl des optimalen Werkzeugs beeinflusst die Effizienz der Produktionslinie und bestimmt die Qualität des späteren Produkts. Daher lohnt es sich, die am häufigsten verwendeten Fräsvarianten kennenzulernen und die Technologie an Ihre eigenen Bedürfnisse anzupassen.
Wofür dienen die verschiedenen Arten von Fräswerkzeugen?
Fräsen auf CNC-Maschinen ist ein komplexer Prozess, der von logistischen, materiellen und informatischen Aspekten beeinflusst wird. Es ist nicht möglich, Aufgaben im Zusammenhang mit der CNC-Spanbearbeitung korrekt auszuführen, ohne ein umfangreiches Sortiment an Fräsern zu erstellen, die Präzision und Designflexibilität gewährleisten. Die Wahl eines bestimmten Fräsertyps wird durch die Anforderungen des Kunden und die Analyse der effizientesten Methode zur Umsetzung der Annahmen bestimmt. Auf dem Markt gibt es zwei grundlegende Arten von Fräsern: Standardfräser und Spezialfräser. Im Falle der ersten besteht kein Problem mit dem Zugang zu Werkzeugen. Dank der gesetzlichen Standardisierung sind diese Fräser bei den Herstellern erhältlich. Die einzige Herausforderung besteht darin, die richtige Form des Fräsers in Bezug auf seinen Zweck auszuwählen. Spezialfräser, auch Formfräser genannt, sind kundenspezifische Geräte. Sie werden für spezifische Produktionszwecke verwendet. Spezialfräser werden hauptsächlich für die Massenproduktion von Produkten mit komplexer Form verwendet.
Innerhalb der hier erwähnten Fräsertypen können wir viele Unterkategorien unterscheiden. Wir werden sie in den folgenden Absätzen vorstellen und dabei die Anwendung jedes einzelnen erklären. Die enorme Vielfalt an Fräswerkzeugen resultiert aus der Spezifität der Arbeit einer CNC-Maschine, die in der Lage sein muss, die Form, Größe und Oberflächenstruktur des Objekts präzise wiederzugeben, gemäß dem Entwurf in der CAD-Software.
Woraus besteht ein Fräser?
Da Fräser dazu bestimmt sind, Teile des Materials auszuwählen und ihm die endgültige Form zu geben, müssen sie selbst enormen mechanischen Belastungen standhalten und die Materialstabilität während des gesamten Produktionsprozesses gewährleisten. Daher darf die Herstellung eines Fräsers keinen Spielraum für Fehler lassen. Für die Herstellung kleiner Fräswerkzeuge wird hauptsächlich hochharter Schnellarbeitsstahl HSS verwendet, der die entsprechenden physikochemischen Eigenschaften aufweist. HSS-Stahlfräser eignen sich hervorragend zum Schneiden mit niedriger Schnittgeschwindigkeit Vc.
Fräser aus Hartmetall erreichen eine weitere Stufe der Härte und Verschleißfestigkeit, was auf den Produktionsprozess der Werkzeuge selbst zurückzuführen ist. Gesinterte Fräser werden in einem Prozess der Pressen und Sintern von Metallpulvern hergestellt, der dem Produkt bestimmte Qualitätsparameter wie Reinheit und die gewünschte chemische Struktur verleiht. Fräser können auch aus rostfreiem Stahl mit einer Diamantbeschichtung hergestellt werden. Diese Art von Werkzeugen eignet sich für die CNC-Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit und bietet gleichzeitig Verschleißfestigkeit.
Unterteilung der Fräswerkzeuge
Kommen wir nun zur Beschreibung der wichtigsten Kategorien, nach denen die Fräser für die Metallbearbeitung in CNC-Maschinen unterteilt werden. Bei der Auswahl der Werkzeuge zur Erreichung eigener Ziele sollte man sich vor allem nach der Art der durchgeführten Arbeiten richten und erst auf dieser Grundlage die Auswahl des richtigen Werkzeugs treffen. Fräserhersteller erleichtern die Aufgabe etwas, indem sie ihren Produkten standardisierte Kennzeichnungen beifügen. Auf dieser Grundlage werden wir wissen, für die Arbeit mit welchen Materialien das jeweilige Produkt entwickelt wurde. Für Normalstahl werden Fräser mit dem Buchstaben N verwendet. Ein Schaftfräser vom Typ N hat mehrere Stufen der mechanischen Festigkeit. Ein charakteristisches Merkmal dieser Art von Fräsern ist der Spiralenwinkel der Schneide, der 30 Grad nicht überschreiten sollte. Schaftfräser vom Typ N eignen sich hervorragend für die Endbearbeitung von Baustahl.
Eine andere Art von Fräsern in der CNC-Bearbeitung sind die Fräser vom Typ H, die für die Arbeit mit verschiedenen Materialien im Rahmen der präzisen Nivellierbearbeitung entwickelt wurden. Mit Fräsern vom Typ H können Sie Schweißnähte entfernen oder Oberflächen anfasen. Für die Arbeit mit Materialien mit dem höchsten Härtegrad sind Fräser vom Typ NR oder NF vorgesehen. Sie ermöglichen Arbeiten an Materialien, deren Festigkeit 1400 N/mm2 erreicht.
Unterteilung der Fräswerkzeuge nach Formkriterien
Die Position der Klinge auf den Fräsern bestimmt die Art des Fräsens in der CNC-Maschine. Je nach Form unterscheiden wir u.a. den Schaftfräser (mit einer schraubenförmigen Schneidklinge), den Zylinderfräser (die Schneidklinge befindet sich an der Seite des Werkzeugs) oder den Stirnfräser (in diesem Fall ist die Klinge auf der Vorderseite positioniert). Eine spezielle Kombination der hier genannten Werkzeuge stellt der Zylinder-Stirnfräser dar. Dies ist ein Zylinderfräser mit einem charakteristischen Stirnspannfutter. Die Konstruktion des Fräsers prädestiniert ihn für die Arbeit mit gehärtetem Stahl und für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.
Die nächste Form von Fräsern, die auf dem Markt erhältlich sind, ist der Scheibenfräser. Scheibenfräser sind wahrscheinlich das am häufigsten verwendete Werkzeug für die Heimfräsbearbeitung. Es gibt jedoch spezielle Versionen dieser Geräte, die für die Arbeit in CNC-Maschinen entwickelt wurden. Eine Erweiterung des Angebots an Scheibenfräsern ist der Winkelfräser. Sein herausragendes Merkmal ist das Vorhandensein von Schneidklingen auf zwei konischen Oberflächen, die sich in der Mitte der Scheibendicke verjüngen.
Für die Formgebung von Zahnrädern in der Automobilindustrie eignet sich hervorragend der Modulfräser (auch Scheibenfräser genannt). Modulfräser haben eine große Größe und eine enorme Steifigkeit, was sie zu einer ausgezeichneten Wahl für die Grob- und Feinbearbeitung macht.
Eine separate Version der Modulfräser ist der Schneckenfräser, der zum Fräsen von Mehrfachnuten und Zahnrädern verwendet wird. Aufgesetzte Schneckenfräser sind in zahlreichen Größen erhältlich, aber alle haben ein gemeinsames charakteristisches Merkmal - die spiralförmige Anordnung der Klingen um den Fräser (daher der Name: Schneckenfräser).
Unterteilung der Fräser nach dem Kriterium der Schneidengeometrie
Fräswerkzeuge können auch nach der Geometrie der Schneidklingen unterteilt werden. In dieser Kategorie finden wir einen universellen Zylinderfräser oder einen Winkelfräser zum Ausschneiden von Nuten im Basismaterial. Der Sägefräser, der eine Scheibe mit mehreren einseitigen Klingen hat, dient zum Schneiden von Rohstoffen. Sägefräser werden unter anderem in Tischlereien und Metallbearbeitungsbetrieben eingesetzt. Ihre kleinen Klingen und hohe Drehgeschwindigkeit ermöglichen die Arbeit mit vielen Materialien, was Sägefräser zu Werkzeugen mit hohem Universalitätsgrad macht. Das Schneiden von Basismaterial mit Sägefräsern erfolgt schnell und mit hoher Präzision, was zu einer Reduzierung von Materialverlusten führt.
Ein spezieller Typ von CNC-Maschinenausrüstung ist der Profilfräser, der unter anderem zum Erstellen von Gegenprofilen in Rahmen-Türen entwickelt wurde. Profilfräser werden überall dort eingesetzt, wo eine Oberflächenbearbeitung mit einem bestimmten Profil erforderlich ist. Ähnlich wie der Kegelfräser dienen Profilfräser zur Bearbeitung eines Objekts gemäß der Projektspezifikation. Die Verwendung von Profilfräsern garantiert jedoch eine weitreichende Autonomie des Produktionsprozesses, was zu einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit bei der Herstellung komplexer Elemente führt.
Unterteilung nach Art der Klingen
Es ist erwähnenswert, dass Fräswerkzeuge auch nach der Art der Klinge unterschieden werden können. In dieser Klassifikation können wir Fräser mit gerader Klinge unterscheiden, die im Bohrmodus arbeiten. Dies ist die größte Gruppe von Fräswerkzeugen, die unzählige Varianten von Formen, Größen und Härten des Konstruktionsmaterials aufweist. Schaftfräser mit gerader Klinge sind für die Präzisionsbearbeitung konzipiert und arbeiten im Bohrmodus. Andere Arten von Fräserklingen kommen in Schrauben- oder Wechselkeilform vor. Feine Wechselkeilklingen finden wir in Scheibenfräsern.
Wie wählt man Fräser für eine CNC-Maschine aus? Outsourcing der CNC-Bearbeitung an ein externes Unternehmen.
Auf der Grundlage dessen, was wir oben gesagt haben, ist deutlich zu sehen, wie vielfältig die Merkmale von Fräsern für CNC-Maschinen sind. Die hier beschriebenen Arten von Fräswerkzeugen haben spezifische Anwendungen und die Spezialisten, die CNC-Maschinen bedienen, müssen die Werkzeuge an die Besonderheiten einer bestimmten Produktionslinie anpassen. Die CNC-Metallbearbeitung erfordert umfassendes Wissen über Materialien, Fräswerkzeuge, CAD-Software oder die Kalibrierung von CNC-Maschinen. Hinzu kommt die Notwendigkeit, in einen modernen Maschinenpark zu investieren, der unterschiedliche Produktionsanforderungen erfüllt. Es ist daher nicht überraschend, dass immer mehr kleine und große Industrieunternehmen dazu tendieren, die Metallbearbeitung an spezialisierte Unternehmen wie Sacher CNC auszulagern, die den gesamten Bearbeitungsprozess übernehmen und diese Aufgabe mit höchster Präzision erfüllen. Die Auswahl der Fräser für die CNC-Maschine sollte man den Spezialisten überlassen, die mit den Bedingungen eines korrekten und effizienten Produktionsprozesses bestens vertraut sind. Nur dann haben wir die Garantie für eine korrekte Durchführung eines beliebigen Projekts - unabhängig davon, ob es sich um einen Prototyp handelt oder die Massenproduktion von Industrieteilen umfasst.