Schaftfräsen 101: Ein vollständiger Leitfaden für Maschinisten

In der Fertigung stehen uns verschiedene Bearbeitungsverfahren zur Verfügung, um Teile mit dem richtigen Profil herzustellen.

Das Schaftfräsen ist einer dieser wichtigen Prozesse. In diesem Leitfaden werden wir uns einige wichtige Prozesse im Schaftfräsprozess ansehen. Von der Definition, Klassifizierung, Vorteilen bis hin zu Einschränkungen finden Sie alle Informationen zum Schaftfräsprozess.

Was ist Schaftfräsen?

Wir können es beschreiben als ein Bearbeitungsprozess bei dem ein Schneidwerkzeug namens Schaftfräser in Form eines Zylinders mit zahlreichen Schneidkanten verwendet wird.

Die Bewegung dieses Schaftfräser kann in Auf- und Abwärtsrichtung, von Seite zu Seite oder in einer Kombination aller dieser Richtungen erfolgen, um Ihnen die gewünschte Profilform zu bieten.

Sie können es leicht von anderen Fräsverfahren unterscheiden, da die Achse des Schneidwerkzeugs parallel zur Ebene der bearbeiteten Oberfläche ausgerichtet ist. Im Gegensatz dazu ist beim Schaftfräsen die Achse des Schneidwerkzeugs senkrecht zur bearbeiteten Oberfläche ausgerichtet.

Vorteile des Schaftfräsens

Der Grund, warum das Schaftfräsen in vielen Branchen die bevorzugte Bearbeitungsmethode ist, liegt an den zahlreichen Vorteilen, die Sie damit erzielen können. Hier sind einige der Vorteile, die Sie durch das Schaftfräsen genießen können:

Mit dem Schaftfräsen können Sie verschiedene Bearbeitungsvorgänge wie Konturfräsen, Profilieren sowie Plan- und Nutenfräsen durchführen.
Sie erreichen höhere Präzisionsgrade bei minimalen Fehlertoleranzen, die bei komplexen Bauteilen Voraussetzung sind.
Es ermöglicht eine glatte und präzise Endbearbeitung, die keine zusätzlichen sekundären Endbearbeitungsvorgänge wie Schleifen erfordert.
Es ist mit vielen Materialien kompatibel und kann auf Metallen, Kunststoffen und verschiedenen Arten von Verbundwerkstoffen verwendet werden.
Mit dem richtigen Material und optimalen Betriebsparametern erreichen Sie eine lange Lebensdauer und Haltbarkeit Ihres Werkzeugs. Dadurch verringern sich die Häufigkeit des Werkzeugwechsels und die Werkzeugwechselzeit.
Der Prozess ist schnell und effizient, was für Produktionslinien von Vorteil ist

Endfräsprozess

Dies ist kein sehr komplizierter Vorgang und Sie können das Schaftfräsen mit den folgenden wichtigen Schritten durchführen:

Werkzeugauswahl: Sie müssen den richtigen Schaftfräser auswählen, der zum Material passt und den richtigen Schnitt erzeugt. Der gewählte Werkzeugtyp bestimmt die Produktionsgeschwindigkeit Ihres endgültigen Werkstücks, seine Genauigkeit und wie gut es aussieht.
Maschinenkonfiguration: nehmen Sie alle möglichen Anpassungen an Ihrem Fräse indem Sie sicherstellen, dass Ihr Werkstück gut gesichert und das Schneidwerkzeug richtig platziert ist. Die richtige Ausrichtung ist wichtig, um die perfekte Abmessung und Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen.
Schnittparameter: Einige der empfohlenen Parameter, die Sie anpassen müssen, sind Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe. Diese Parameter sind für die Schnittgeschwindigkeit, den Zustand des Schneidwerkzeugs und die Oberflächenbeschaffenheit Ihres Werkstücks verantwortlich.

Schneiden: Der Schnitt erfolgt, nachdem der Schaftfräser eine hohe Geschwindigkeit erreicht hat und mit Ihrem Werkstück in Kontakt kommt. Beim Schneiden folgt er dem festgelegten Pfad. Dieses Werkzeug kann in mehreren Achsen schneiden, um das gewünschte Werkstückdesign zu erreichen.
Spanabfuhr: Sie können entweder Luft, Kühlmittel oder sogar Vakuumsysteme verwenden, um die bei diesem Prozess entstehenden Metallspäne zu entfernen. Dies reduziert die Anzahl der Nachschnitte und verlängert die Lebensdauer des Werkzeugs, während Sie ein sauberes Finish erzielen.
Inspektion: Prüfen Sie nach dem Fräsen, ob Ihr Werkstück Maßgenauigkeit und die richtige Endbearbeitung erreicht hat. Sie können ggf. Korrekturen vornehmen, um die erforderlichen Spezifikationen zu erreichen.

Klassifizierung des Schaftfräsens basierend auf Kategorien

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Schaftfräsen anhand verschiedener Aspekte zu kategorisieren. Lassen Sie uns einige der Kategorien analysieren, in die wir sie einteilen können, und was wir dabei berücksichtigen:

Basierend auf der Werkzeuggeometrie

Flachfräser: Sie sind mit einer flachen Schneide ausgestattet und werden hauptsächlich verwendet, wenn wir flache Stellen, Schlitze und Taschen herstellen möchten. Sie sind besonders bei Anwendungen, bei denen genaue Winkel und Messungen erforderlich sind, wie etwa bei der Computerherstellung, von entscheidender Bedeutung.
Eckenrundungsfräsen: Sie haben einen Radius an der Schneide, den sie zum Abrunden von Ecken an Ihrem Werkstück verwenden. Wir verwenden sie hauptsächlich bei Endbearbeitungen, da sie die Stabilität des Werkstücks erhöhen können.
Fasenfräser: Ihr Design umfasst ein Seitenschneidewerkzeug, dessen einziger Zweck darin besteht, neben dem Anfasen Ihres Werkstücks auch eine Verjüngung oder Fase zu erzeugen. Wir verwenden es hauptsächlich, wenn wir scharfe Kanten entgraten und Ihrem Werkstück ein ästhetisches Aussehen verleihen möchten.
Kugelkopffräser: Es ist mit einer abgerundeten Schneide ausgestattet, die sich gut für die Endbearbeitung und das Schneiden dreidimensionaler Konturen eignet. Sie werden hauptsächlich im Formenbau und bei der Produktion von Flugzeugkomponenten eingesetzt.

Basierend auf Material

Kobalt-Schaftfräser: Ihre Verschleißfestigkeit ist sehr hoch, was sie zur besten Wahl bei der Bearbeitung harter Werkstücke macht. Ihre Anwendungsgebiete liegen vor allem dort, wo beim Schneiden Wärme entsteht.
Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl (HSS): Sie sind sehr robust und kostengünstig, weshalb sie häufig bei normalen Fräsvorgängen eingesetzt werden. Sie können sie bei Fräsvorgängen mit relativ weichen Materialien wie Weichstahl und Aluminium verwenden.
Hartmetall-Schaftfräser: Sie sind extrem hart und können auch schwer zerspanbare Werkstoffe wie Titan problemlos bearbeiten. Durch die Hochgeschwindigkeitszerspanung wird die Schneidleistung noch weiter verbessert.

Basierend auf der Anzahl der Flöten

Zweischneidige Schaftfräser: Sie eignen sich am besten für Nutenfräsvorgänge, bei denen es in hohem Maße auf die Präzision der Spanabfuhr ankommt. Dies wird durch zwei Schneidkanten auf der Oberfläche erreicht.
Dreischneidige Schaftfräser: Sie zeichnen sich durch unterschiedliche Eigenschaften aus, die von guter Spanabfuhr bis hin zu guter Oberflächengüte reichen. Wir setzen sie hauptsächlich für Zwischenprodukte ein, die weder sehr steif noch übermäßig flexibel sind.
Vierschneidige Schaftfräser: Mit vier Schneidkanten erzielen Sie eine perfekte Oberflächenbeschaffenheit mit sehr glatter Textur. Sie eignen sich am besten für harte Werkstücke wie Edelstahl.

Basierend auf der Anwendung

Schruppfräser: Sie verfügen über fein geriffelte Schneidkanten, um große Materialmengen auf einmal entfernen zu können. Wir setzen sie normalerweise in den ersten Phasen von Bearbeitungsvorgängen ein, bei denen die Schnittgeschwindigkeit wichtiger ist als die Oberflächengüte.
Schlichtfräser: Mit ihren glatten Schneidkanten sorgen sie für eine glatte Endoberfläche. Sie bieten sehr genaue Abmessungen und die richtige Ebenheit der Oberfläche, wo sie benötigt wird.

Einschränkungen beim Schaftfräsen

Wie bei jedem anderen Verfahren gibt es auch beim Schaftfräsen einige Nachteile. Einige davon sind:

Dies führt zu einem schnellen Werkzeugverschleiß, da harte Materialien bei hohen Geschwindigkeiten geschnitten werden, sodass Sie das Werkzeug häufig wechseln oder schärfen müssen.
Sie benötigen ein komplexes Einrichtungsverfahren, um den gesamten Schaftfräsvorgang auszuführen, z. B. die Auswahl des richtigen Werkzeugs und der Schnittparameter.
Hochwertige Schaftfräser wie Kobalt- und Hartmetallfräser sind relativ teuer und Sie können allein für die Schaftfräser viel Geld ausgeben
Bei der Handhabung langer Werkstücke führen häufige Vibrationen in der Regel zu einer schlechten Oberflächengüte und falschen Abmessungen
Bei komplexen Designs können Sie möglicherweise bestimmte Schnitte nicht durchführen, da diese durch die Werkzeuggeometrie des Schaftfräsers begrenzt sind.

Schaftfräsen vs. herkömmliches Fräsen

Sowohl Schaftfräsen als auch herkömmliches Fräsen sind Bearbeitungsverfahren, die wir in vielen Branchen anwenden. Sie mögen ähnlich klingen, unterscheiden sich jedoch in mehreren wichtigen Aspekten, die wir genauer unter die Lupe nehmen werden.

· Werkzeugorientierung

Beim herkömmlichen Fräsen ist die Werkzeuganordnung so gestaltet, dass die Achse des Werkzeugs in derselben Ebene liegt wie die Oberfläche Ihres Werkstücks. Dies unterscheidet sich vom Schaftfräsen, bei dem die Werkzeugachse in einer anderen senkrechten Ebene liegt.

· Vielseitigkeit

Beim Schaftfräsen ist die Vielseitigkeit noch einmal ganz anders, da Sie mit einem einzigen Fräser viele Arten von Operationen wie Planfräsen oder Schlitzen durchführen können. Beim herkömmlichen Fräsen gibt es fokussiertere Operationen mit abwechselnden Werkzeugen für verschiedene Operationen.

· Komplexität der Formen

Mit dem Schaftfräsen können Sie dreidimensionale Formen mit Konturen und Schnittformen problemlos und präzise bearbeiten. Beim Schneiden flacher Formen hingegen funktioniert das herkömmliche Fräsen am besten.

· Oberflächenbeschaffenheit

Im Allgemeinen ist das Schaftfräsen hinsichtlich der Oberflächengüte das beste Verfahren, insbesondere wenn Sie Schaftfräser zum Schlichten verwenden. Beim normalen Fräsen müssen Sie möglicherweise zusätzliche Schlichtverfahren wie das Glätten anwenden.

· Materialabtragsrate

Durch die Möglichkeit, mehrere Schneidkanten gleichzeitig einzusetzen, lässt sich im Vergleich zum herkömmlichen Fräsen ein höherer Materialabtrag erzielen. Dies ist insbesondere in der Schruppphase des Fräsens deutlicher zu erkennen.

Vergleich zwischen Schaftfräsen und Bohren

Wir können Schaftfräsen und Bohren unter derselben Kategorie, da es sich in beiden Fällen um rotierende Werkzeuge und Materialabtrag handelt. Beide dienen jedoch unterschiedlichen Zwecken, die wir uns kurz ansehen werden, wie zum Beispiel:

· Schnittbewegung

Die Bewegungsrichtung beim Bohren verläuft normalerweise vertikal, wodurch in Ihrem Werkstück zylindrische Löcher entstehen. Beim Schaftfräsen hingegen werden mehrere Bewegungen in verschiedene Richtungen ausgeführt, mit denen Sie verschiedene 3D-Formen und konturierte Oberflächen erstellen können.

· Werkzeuggeometrie

Bohrer sind mit scharfen Enden ausgestattet, die das Bohren von Löchern erleichtern sollen. Dies steht im Gegensatz zu Schaftfräsern, die sowohl an den Seiten als auch an den Enden flache oder abgerundete Schneidenden aufweisen.

· Anwendung

Der einzige Zweck des Bohrvorgangs besteht darin, Löcher für verschiedene Anwendungen zu erzeugen. Mit dem Schaftfräsen hingegen können Sie weitere Vorgänge wie Bohren, Schlitzen, Planfräsen und sogar Konturieren durchführen.

· Genauigkeit und Verarbeitung

Wenn wir diese beiden Verfahren vergleichen, ist es sehr wahrscheinlich, dass Sie mit dem Schaftfräsen eine bessere Oberflächengüte an Ihrem Werkstück erzielen. Darüber hinaus ist das Verfahren präziser als Bohren.

· Werkzeugverschleiß

Bei Ihren Arbeiten kommt es zu einem höheren lokalen Verschleiß an den Spitzen der Bohrer. Bei Schaftfräsern hingegen erfolgt der Verschleiß an der Umfangsschneide, was sich unterschiedlich auf die Standzeit und Schnittleistung des Werkzeugs auswirkt.

Bewährte Verfahren zum Schaftfräsen

Wenn Sie beim Schaftfräsen optimale Ergebnisse erzielen möchten, müssen Sie mehrere bewährte Vorgehensweisen befolgen. Lassen Sie uns direkt auf einige davon eingehen und erfahren, wie sie Ihnen dabei helfen können:

Werkzeugauswahl: Stellen Sie sicher, dass Sie sich für den am besten geeigneten Schaftfräser entschieden haben, um die Schneidleistung sowie die Haltbarkeit des Werkzeugs zu verbessern. Mit dem richtigen Werkzeug wird der Abrieb reduziert und Sie können die gewünschte Oberflächenstruktur erzielen.
Schnittparameter: Durch die Wahl der richtigen Spindeldrehzahl und Vorschubgeschwindigkeit können Sie eine längere Werkzeuglebensdauer bei maximaler Schneidfähigkeit erreichen. Durch die richtige Einstellung können Sie Werkzeugbrüche reduzieren und Ihr Rend-Fräsen standardisieren.
Kühlmittelverwendung: Durch Zugabe von Schneidflüssigkeit oder Kühlmittel zum Werkstück und zum Schneidwerkzeug werden Wärmeentwicklung und Reibung erheblich reduziert. Sie können eine bessere Oberflächengüte erzielen, indem Sie die Ansammlung von Spänen am Schneidwerkzeug verringern.
Werkzeugwartung: Es ist ratsam, abgenutzte Schaftfräser regelmäßig zu prüfen und auszutauschen, um glatte Schnitte zu gewährleisten. Regelmäßige Wartung stellt sicher, dass Ihre Werkzeuge scharf genug sind, um eine präzise Schneide zu erzeugen und Fehler zu minimieren.
Chipmanagement: Sie können geeignete Methoden zur Handhabung von Spänen anwenden, beispielsweise das Absaugen oder Luftblasen.
Vibrationskontrolle: Wenn Sie die Vibrationen minimieren möchten, wählen Sie die richtige Werkzeuglänge bei geeigneten Schnittbedingungen, um die Schnittkräfte zu verringern.

Anwendungen des Schaftfräsens

Das Schaftfräsen ist ein sehr wichtiger Prozess, der große Auswirkungen auf die Abläufe in verschiedenen Branchen hat. Zu den wichtigsten Anwendungen zählen:

In der Luft- und Raumfahrtindustrie entstehen kleine und komplexe Komponenten wie Turbinenschaufeln und Präzisionsbeschläge.
Automobilhersteller produzieren damit Motorkomponenten und verschiedene Getriebebaugruppen
In der medizinischen Industrie produziert das Unternehmen medizinische Geräte wie Körperimplantate und allgemeine Operationsinstrumente.
In der allgemeinen Bearbeitung verwenden wir Schaftfräsen zur Herstellung von Halterungen, Gehäusen und verschiedenen Sonderanfertigungen
Der Werkzeug- und Formenbau verwendet es zur Herstellung von Formen, Matrizen und Werkzeugen für die Massenproduktion.

Abschluss

Es ist wichtig, dass Sie die Arten von Schaftfräsern, ihre Verwendung und die richtigen Anwendungsmethoden genau kennen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Denn die Schaftfrästechnik hilft dabei, präzise und detaillierte Komponenten in verschiedenen Bereichen zu erstellen.

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