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Der Schaftfräser als Sonderwerkzeug bei www.deal4tool.com

Was macht einen Schaftfräser zum Sonderwerkzeug?

Es gibt eine große Auswahl an Herstellern von Fräswerkzeugen auf dem Markt, die Schaftfräser als Standard – sprich nach DIN – fertigen. Doch die Sonderwerkzeuge gewinnen zunehmend an Bedeutung. Schaut man sich die Kataloge der Hersteller genauer an, entdeckt man eine Vielzahl an Werkzeugen, die nach eigenen Werknormen (WN) angeboten werden. Somit ist ein Schaftfräser nach einer Werknorm schon in gewisser Weise ein Sonderwerkzeug.. Da in der heutigen Fertigung aber die Anforderungen immer komplexer und komplizierter werden, ist es eine Überlegung wert zu prüfen, ob ein Sonderwerkzeug nicht eine sinnvolle Investition ist.

Die Schneidstoffe aus denen Fräser gefertigt werden sind Hochleistungs-Schnellstahl mit und ohne Cobalt Anteil (HSS, HSS-Co, HSS-E), Pulvermetallurgische Stähle (PM) Vollhartmetall (VHM), Cermet, polykristalliner Diamant (PKD) und kubisches Bornitrid (CBN). Weiterhin gibt es Grundkörper zur Aufnahme von Wendeschneidplatten.

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Weitere Informationen zum Bearbeitungsverfahren Fräsen

Das Bearbeitungsverfahren Fräsen gehört zur Gruppe der spanabhebenden Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide. Im Gegensatz zu anderen spanabhebenden Verfahren wie z. B. Bohren und Drehen sind die Schneiden des Fräsers nicht permanent im Eingriff. Der Vorteil liegt hierbei, dass  kurze Späne entstehen, die gut vom Werkstück abgeführt werden. Es ist zu beachten, dass ca. 80% der entstehenden Wärme im Span ist, deshalb müssen die Späne vom Werkstück weg. Nachteilig beim Fräsen ist, dass durch die Schnittunterbrechungen Schwingungen entstehen, die damit Rattermarken am Werkstück hervorrufen.

Das Fräsen wird in Stirnfräsen und Umfangfräsen unterteilt. Beim Stirnfräsen steht die Werkzeugachse senkrecht zur Werkstückoberfläche, die Zustellung erfolgt in axialer Richtung. Beim Umfangfräsen steht die Werkzeugachse parallel zur Werkstückoberfläche, die Zustellung erfolgt achsparallel. Umgangssprachlich spricht man auch von horizontaler und vertikaler Bearbeitung.

Auf dem Markt gibt es eine vielfältige Auswahl an Fräswerkzeugen. Jeder Hersteller hat seine eigene Philosophie was die Schneidstoffe, Beschichtungen und Geometrien betrifft. Die Unterscheidung zwischen Schaftfräser und Bohrungsfräser ist jedoch überall gleich.

 

Tipps rund um den Schaftfräser und den Fräsvorgang

Fehler	Ursache	Tipp
Vibrationen am Werkzeug	Geringer Vorschub Werkzeug zu labil Werkzeug-Spannung zu labil	Vorschub erhöhen Werkzeug-Auskraglänge prüfen Werkzeug-Spannung optimieren
Vibrationen am Werkzeug	Werkstück-Spannung zu labil	Aufspannung prüfen und verbessern
Aufbauschneiden an Schneide	Werkstoff neigt zum Verkleben Schnittgeschwindigkeit zu gering falsche Schneidengeometrie	Werkzeuge mit Beschichtung einsetzen Kühlschmierstoff verwenden Schnittgeschwindigkeit erhöhen Werkzeuge mit größerem Spanwinkel einsetzen
Ausbrüche an Schneide	Schneidstoff zu spröde Werkzeug- oder Werkstückspannung zu labil Falsches Werkzeug gewählt	Werkzeug mit zäherem Schneidstoff einsetzen Spannsituation überprüfen und verbessern An Bearbeitung angepasstes Werkzeug verwenden (Geometrie, Schneidstoff, Beschichtung)
Oberfläche zu rau	Falscher Werkzeugtyp Vorschub zu groß zu bearbeitenden Werkstoff benötigt Kühlschmierstoff	Schlichtfräser einsetzen Vorschub verringern Kühlschmierstoff verwenden
Rattermarken an Werkstück	Werkstück-oder Werkzeugspannung zu labil Werkzeug zu labil Rundlauffehler am Werkzeug	Spannsituation überprüfen und verbessern Werkzeug-Auskraglänge prüfen Werkzeuge mit stärkerem Schaft verwenden Rundlauf prüfen ggf. Werkzeug wechseln
Oberfläche wellig zur Fräserachse	Rundlauffehler am Werkzeug	Rundlauf prüfen ggf. Werkzeug wechseln
Werkzeugabdrängung	radiale Zustellung ae zu groß starker Werkzeugverschleiß	radiale Zustellung ae reduzieren Werkzeug wechseln und nachschleifen lassen
gefräste Oberfläche mit Längsmarkierungen	Ausbrüche an Mantelschneiden	Werkzeug wechseln und nachschleifen lassen
Freiflächenverschleiß	Unzureichende Härte des Schneidstoffs Zerspanungstemperatur zu hoch	Werkzeug aus anderem Schneidstoff einsetzen Werkzeug mit Beschichtung einsetzen Schnittgeschwindigkeit reduzieren
Kolkverschleiß	Zerspanungstemperatur zu hoch Schnittdruck zu hoch	Schnittgeschwindigkeit reduzieren Vorschub reduzieren
Plastische Verformung der Schneidkante	Werkzeug wird dauerhaft thermisch und mechanisch überlastet	Schnittgeschwindigkeit reduzieren Vorschub reduzieren
Kammrisse	hohe thermische Belastung des Werkzeugs	Temperaturschwankungen vermeiden z.B. durch: Trockenfräsen Kühlmittelzufuhr erhöhen Werkzeuge mit IKZ einsetzen Kaltluftdüse einsetzen
Schneidenbruch	Mechanische Überlastung, auch infolge vorangegangener Verschleißmechanismen	Werkzeugverschleiß überwachen Schnittbedingungen an Bearbeitungssituation anpassen

Einteilung und Anwendungsgebiete von Schaftfräsern:

Sowohl bei Fräsern aus HSS oder VHM ist die Auswahl des richtigen Werkzeugs abhängig von der Maschine, dem zu bearbeitenden Werkstoff und von der Bearbeitungsaufgabe (Schruppen oder Schlichten)

Für die Bearbeitung von weichen, mittelharten und harten Werkstoffen stehen jeweils spezielle Fräsertypen zur Auswahl. Auch hier gibt es auf dem Markt eine unzählige Vielfalt.

Als Schaftformen für Fräser gibt es u. a. glatte Zylinderschäfte, Zylinderschäfte mit einer Mitnahmefläche (Ø 6-20 mm) und zwei Mitnahmeflächen (Ø 25-63 mm) auch Weldonflächen genannt. Weniger findet man heute Zylinderschäfte mit Anzugsgewinde und einer 2° geneigten Spannfläche, der sogenannten Whistle-Notch Fläche. Letzter ist häufiger bei VHM Hochleistungs-Bohrern anzutreffen.

Weiterhin gibt es Morsekegelschäfte (MK-Schaft) mit Anzugsgewinde oder Austreiblappen. Steilkegelschäfte (SK-Schaft) nach DIN 2080, DIN 69871-1 Form A, AD oder B, ASMEB5.50 und JIS B 6339.

Durch neue und leistungsstarke Maschinen, vor allem im Hochgeschwindigkeitsbereich, gibt es auch die Kegel-Hohlschäfte mit Plananlage, auch HSK-Schäfte genannt. Standardausführungen für Bearbeitungszentren (BAZ) sind HSK-A und HSK-B. Auf Sondermaschinen kommen HSK-D und auf Holzbearbeitungsmaschinen HSK-F zum Einsatz. Bei Maschinen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung kommt der HSK-E zum Einsatz.

Wie schon erwähnt, werden die Schaftfräser in verschiedene Typen unterteilt. Dies kann nach den zu bearbeitenden Werkstoffen sein, dann spricht man in der Regel von Typ W, Typ N und Typ H Fräsern. Man kann auch nach der Bearbeitung unterscheiden, dann spricht man von Schrupp- und Schlichtfräsern.

Unterteilen kann man auch nach den unterschiedlichen Schneidenausführungen. Dann spricht man von Fräsern mit glatter Stirn, Fräser mit glatter Stirn und Eckenradius, Fräser mit Stirnradius (Radiusfräser) und Fräser mit kegligen Schneiden (auch Gesenkfräser genannt). Die aufgeführten Einteilungen findet man hauptsächlich bei HSS Fräsern.

Bei VHM Fräsern spricht man von Fräsern mit glatter Stirn, Kugelfräser und Torusfräser.

Der Vorteil der Wendeplattenfräser liegt darin, dass die Bearbeitung meist wirtschaftlicher ist, da bei Verschleiß der Schneide nur die Wendeplatten gewechselt werden müssen. Bei den sogenannten Monoblock-Werkzeugen muss das ganze Werkzeug zum nachschleifen gegeben werden. Der Nachteil der Wendeplattenfräser ist häufig bei kleinen Abmessungen und komplexen Formen. Hier sind dem Werkzeug, gerade bei einem Sonderwerkzeug, natürliche Grenzen gesetzt.

Gängige Normen bei Schaftfräsern sind DIN 327, DIN 844 K, DIN 844 L, DIN 845, DIN 850, DIN 851, DIN 1833, DIN 2328, DIN 6518, DIN 6527 K, DIN 6527 L sowie Werknormen.

 

Die Beschichtung von Schaftfräsern

Die gängigsten Beschichtungen auf Fräswerkzeugen sind Titan Carbonitrid (TiCN), Titan Aluminiumnitrid (TiAlN) Chrom-Nitrid (CrN) und Zirkonium-Stickstoff-Oxid (ZOX). Allerdings bietet der Markt noch viele weitere, vor allem Hersteller spezifische, Beschichtungen an.

Für den Anwendungsbereich Zerspanungstechnik zeichnen sich Beschichtungen durch folgende Vorteile aus:

• deutlich höhere Standzeiten
• kein Materialaufbau an den Schneiden
• Abführung der Temperatur in den Span
• höhere Schnittparameter
• Trockenbearbeitung möglich
• HSC-Bearbeitung möglich

Wo gefräst wird entstehen auch Späne und Verschleiß an den Werkzeugschneiden. Folgende Verschleißformen gibt es: Freiflächenverschleiß, Kolkverschleiß, Plastische Verformung, Kammrissbildung und Schneidenbruch.