Wie ist der Fräsfortschritt?
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Wie ist der Fräsfortschritt?
Fräsen ist die häufigste Form der spanenden Bearbeitung, ein Materialentfernungsprozess, bei dem eine Vielzahl von Merkmalen an einem Teil erzeugt werden, indem unerwünschtes Material abgeschnitten wird. Der Fräsprozess erfordert eine Fräsmaschine, ein Werkstück, eine Vorrichtung und einen Fräser. Das Werkstück ist ein Stück vorgeformtes Material, das an der Vorrichtung befestigt ist, die selbst an einer Plattform innerhalb der Fräsmaschine angebracht ist. Der Cutter ist ein Schneidwerkzeug mit scharfen Zähnen, das ebenfalls in der Fräsmaschine befestigt ist und sich mit hohen Geschwindigkeiten dreht. Durch Zuführen des Werkstücks in den rotierenden Fräser wird Material in Form kleiner Späne von diesem Werkstück abgeschnitten, um die gewünschte Form zu erzeugen.
Das Fräsen wird normalerweise zur Herstellung von Teilen verwendet, die nicht axialsymmetrisch sind und viele Merkmale aufweisen, z. B. Löcher, Schlitze, Taschen und sogar dreidimensionale Oberflächenkonturen. Teile, die vollständig durch Fräsen hergestellt werden, enthalten häufig Komponenten, die in begrenzten Mengen verwendet werden, beispielsweise für Prototypen wie kundenspezifische Befestigungselemente oder Halterungen. Eine weitere Anwendung des Fräsens ist die Herstellung von Werkzeugen für andere Prozesse. Beispielsweise werden dreidimensionale Formen typischerweise gefräst. Das Fräsen wird auch häufig als sekundärer Prozess verwendet, um Merkmale an Teilen hinzuzufügen oder zu verfeinern, die mit einem anderen Prozess hergestellt wurden. Aufgrund der hohen Toleranzen und Oberflächenbeschaffenheit, die das Fräsen bieten kann, ist es ideal, um einem Teil, dessen Grundform bereits gebildet wurde, Präzisionsmerkmale hinzuzufügen.
Ausrüstung
Fräsmaschinen sind in verschiedenen Größen und Ausführungen erhältlich, besitzen jedoch dieselben Hauptkomponenten, mit denen das Werkstück in drei Richtungen relativ zum Werkzeug bewegt werden kann. Diese Komponenten umfassen Folgendes:
Basis und Säule - Die Basis einer Fräsmaschine ist einfach die Plattform, die auf dem Boden steht und die Maschine trägt. Eine große Säule ist an der Basis befestigt und mit den anderen Komponenten verbunden.
Tisch - Das zu fräsende Werkstück wird auf einer Plattform, dem so genannten Tisch, montiert, deren Oberfläche typischerweise T-förmige Schlitze aufweist. Das Werkstück kann in einer als Schraubstock bezeichneten Halterung befestigt sein, die in den T-Nuten befestigt ist, oder das Werkstück kann direkt in diesen Nuten eingespannt werden. Der Tisch liefert die horizontale Bewegung des Werkstücks in der X-Richtung, indem er entlang einer Plattform unter ihm gleitet, die als Sattel bezeichnet wird.
Sattel - Der Sattel ist die Plattform, die den Tisch stützt und dessen Längsbewegung ermöglicht. Der Sattel kann sich auch bewegen und liefert die horizontale Bewegung des Werkstücks in der Y-Richtung, indem er quer entlang einer anderen Plattform, die als Knie bezeichnet wird, gleitet.
Knie - Das Knie ist die Plattform, die den Sattel und den Tisch stützt. Bei den meisten Fräsmaschinen, die manchmal als Säulen- und Kniefräsmaschinen bezeichnet werden, sorgt das Knie für die vertikale Bewegung (Z-Richtung) des Werkstücks. Das Knie kann sich vertikal entlang der Säule bewegen, wodurch das Werkstück vertikal bewegt wird, während der Fräser darüber stationär bleibt. In einer Festbettmaschine wird jedoch das Knie fixiert, während sich der Schneider vertikal bewegt, um das Werkstück zu schneiden.
Manuelle Vertikalfräsmaschine
Die obigen Komponenten der Fräsmaschine können entweder vertikal oder horizontal ausgerichtet werden, wodurch zwei sehr unterschiedliche Formen der Fräsmaschine entstehen. Bei einer Horizontalfräsmaschine wird ein Fräser verwendet, der auf einer horizontalen Welle, einem sogenannten Dorn, über dem Werkstück montiert ist. Aus diesem Grund wird horizontales Fräsen manchmal als Dornfräsen bezeichnet. Der Dorn wird auf der einen Seite von einem mit der Säule verbundenen Überarm und auf der anderen Seite von der Spindel getragen. Die Spindel wird von einem Motor angetrieben und dreht daher den Dorn. Während des Fräsens dreht sich der Fräser entlang einer horizontalen Achse und die Seite des Fräsers entfernt Material vom Werkstück. Eine vertikale Fräsmaschine hingegen richtet den Fräser vertikal aus. Der Fräser ist in einem Teil befestigt, das als Spannzange bezeichnet wird und dann an der vertikal ausgerichteten Spindel befestigt wird. Die Spindel befindet sich im Fräskopf, der an der Säule befestigt ist. Beim Fräsen mit einer Vertikalfräsmaschine wird Material sowohl am Boden als auch an den Seiten des Fräsers entfernt.
Fräsmaschinen können auch nach der Art der verwendeten Steuerung klassifiziert werden. Bei einer manuellen Fräsmaschine muss der Bediener die Bewegung des Fräsers während des Fräsvorgangs steuern. Der Bediener stellt die Position des Schneiders mithilfe von Handkurbeln ein, mit denen Tisch, Sattel und Knie bewegt werden. Fräsmaschinen können auch computergesteuert sein. In diesem Fall werden sie als CNC-Fräsmaschinen (Computer Numerical Control) bezeichnet. CNC-Fräsmaschinen bewegen das Werkstück und den Fräser auf der Grundlage von Befehlen, die vorprogrammiert sind und eine sehr hohe Präzision bieten. Die geschriebenen Programme werden häufig als G-Codes oder NC-Codes bezeichnet. Viele CNC-Fräsmaschinen enthalten neben der Standard-XYZ-Bewegung noch eine weitere Bewegungsachse. Der Winkel von Spindel und Fräser kann geändert werden, so dass auch komplexere Formen gefräst werden können.
Werkzeug zum Fräsen
Das Werkzeug, das zum Fräsen benötigt wird, ist ein scharfer Fräser, der von der Spindel gedreht wird. Der Fräser ist ein zylindrisches Werkzeug mit scharfen Zähnen, die außen voneinander beabstandet sind. Die Zwischenräume zwischen den Zähnen werden als Rillen bezeichnet und ermöglichen, dass sich die Materialspäne vom Werkstück entfernen. Die Zähne können entlang der Seite des Schneiders gerade sein, sind jedoch häufiger in einer Helix angeordnet. Der Schrägungswinkel reduziert die Belastung der Zähne durch die Verteilung der Kräfte. Auch die Anzahl der Zähne eines Fräsers variiert. Eine größere Anzahl von Zähnen sorgt für eine bessere Oberflächengüte. Die Fräser, die zum Fräsen eingesetzt werden können, sind sehr vielfältig und ermöglichen so die Bildung einer Vielzahl von Merkmalen. Obwohl sich diese Messer in Durchmesser, Länge und Form des Schnitts stark unterscheiden, unterscheiden sie sich auch aufgrund ihrer Ausrichtung, unabhängig davon, ob sie horizontal oder vertikal verwendet werden.
Bei einem Fräser, der in einer Horizontalfräsmaschine verwendet wird, erstrecken sich die Zähne über die gesamte Länge des Werkzeugs. Das Innere des Werkzeugs ist hohl, so dass es auf der Welle montiert werden kann. Mit dieser Grundform gibt es noch viele verschiedene Arten von Fräsern, die beim Horizontalfräsen verwendet werden können, einschließlich der nachstehend aufgeführten.
Hobelmühle
Form erleichterte Mühle
Versetzte Zahnmühle
Doppelwinkel-Mühle
Ein anderer Vorgang, der als Portalfräsen bekannt ist, ist auch mit einer Horizontalfräsmaschine möglich. Diese Form des Fräsens bezieht sich auf die Verwendung mehrerer Fräser, die an der Welle befestigt und gleichzeitig verwendet werden. Das Portalfräsen kann verwendet werden, um ein komplexes Merkmal mit einem einzigen Schnitt zu bilden.
Bei Vertikalfräsmaschinen haben die Fräser eine ganz andere Form. Die Schneidezähne bedecken nur einen Teil des Werkzeugs, während die verbleibende Länge eine glatte Oberfläche ist, die als Schaft bezeichnet wird. Der Schaft ist der Teil des Fräsers, der zur Befestigung an der Spindel in der Spannzange befestigt ist. Viele Vertikalschneider sind so konstruiert, dass sie sowohl an den Seiten als auch am Boden des Schneiders schneiden. Nachfolgend sind einige gängige Vertikalschneider aufgeführt.
Flacher Schaftfräser
Kugelfräser
Fasenmühle
Planfräser
Wendelbohrer
Reibahle
Zapfhahn
Alle Fräser, die beim Fräsen verwendet werden, sind aus einer Vielzahl von Materialien erhältlich, die die Eigenschaften des Fräsers und die Werkstoffe bestimmen, für die er am besten geeignet ist. Diese Eigenschaften umfassen die Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit des Fräsers. Zu den am häufigsten verwendeten Schneidematerialien gehören:
Schnellarbeitsstahl (HSS)
Hartmetall
Kohlenstoffstahl
Kobalt-Schnellarbeitsstahl
Das Material des Fräsers wird basierend auf einer Reihe von Faktoren ausgewählt, einschließlich des Materials des Werkstücks, der Kosten und der Werkzeuglebensdauer. Die Standzeit ist ein wichtiges Merkmal, das bei der Auswahl eines Fräsers berücksichtigt wird, da dies die Herstellungskosten erheblich beeinflusst. Für eine kurze Lebensdauer des Werkzeugs müssen nicht nur zusätzliche Werkzeuge gekauft werden, sondern es ist auch Zeit erforderlich, das Werkzeug bei jedem zu starken Verschleiß zu wechseln. Bei den oben aufgeführten Messern sind die Zähne häufig mit einem anderen Material beschichtet, um eine zusätzliche Verschleißfestigkeit zu erzielen und so die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern. Der Werkzeugverschleiß kann auch verringert werden, indem während des Fräsens ein Schmiermittel und / oder ein Kühlmittel auf den Fräser und das Werkstück gesprüht wird. Diese Flüssigkeit wird verwendet, um die Temperatur des Fräsers zu senken, die beim Fräsen sehr heiß werden kann, und um die Reibung an der Grenzfläche zwischen Fräser und Werkstück zu verringern, wodurch die Lebensdauer des Werkzeugs erhöht wird. Durch Aufsprühen einer Flüssigkeit während des Fräsens können höhere Vorschubgeschwindigkeiten verwendet werden, die Oberflächenbeschaffenheit kann verbessert werden und die Materialspäne können weggeschoben werden. Typische Schneidflüssigkeiten umfassen mineralische, synthetische und wasserlösliche Öle.
Materialien
Beim Fräsen ist die Rohform des Materials ein Stück Material, aus dem die Werkstücke geschnitten werden. Dieses Material ist in verschiedenen Formen erhältlich, z. B. als flache Bleche, massive Stangen (rechteckig, zylindrisch, sechseckig usw.), hohle Rohre (rechteckig, zylindrisch usw.) und geformte Träger (I-Träger, L-Träger, T-Träger usw.). Manchmal werden auch kundenspezifische Extrusionen oder vorhandene Teile wie Gussteile oder Schmiedeteile verwendet.
 Rechteckige Stange |  Rechteckrohr |  Ich glänze |
Das Fräsen kann an Werkstücken aus verschiedenen Materialien durchgeführt werden, darunter die meisten Metalle und Kunststoffe. Übliche Materialien, die beim Fräsen verwendet werden, umfassen Folgendes:
Aluminium
Messing
Magnesium
Nickel
Stahl
Duroplastische Kunststoffe
Titan
Zink
Bei der Auswahl eines Materials müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, darunter Kosten, Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Bearbeitbarkeit. Die Zerspanbarkeit eines Materials ist schwer zu quantifizieren, es kann jedoch gesagt werden, dass es die folgenden Eigenschaften aufweist:
Ergibt eine gute Oberfläche
Fördert eine lange Lebensdauer
Benötigt wenig Kraft und Kraft zum Fräsen
Bietet eine einfache Sammlung von Chips
