Fräser

Gleich- und Gegenlauffräsen

(Autorenkollektiv, 1963)

Gegenlauffräsen (Bild 1) Die Vorschubbewegung erfolgt entgegengesetzt der Hauptbewegung des Fräsers. Die Spandicke nimmt vom Punkt A bis zum Punkt B allmählich zu, so dass sich ein kommaförmiger Span ergibt. Bevor der Zahn in den Werkstoff eindringen kann, gleitet er etwas auf der Arbeitsfläche entlang. Dadurch entsteht eine starke Reibung. Infolge der veränderlichen Spandicke ist die Fräsmaschine ungleichmäßig belastet.

Gleichlauffräsen (Bild 2)Die Richtung der Vorschubbewegung ist gleich der Hauptbewegung. Der Span wird an der dicksten Stelle (B) zuerst abgetrennt. Das Verfahren ist nur auf besonders kräftig gebauten Maschinen Möglich, deren Tischspindel keinerlei Spiel haben oder bei denen es durch Sondermaßnahmen beseitigt bzw. unwirksam gemacht wurde. Für die Fräserstandzeit ist Gleichlauf günstiger als Gegenlauf, sofern nicht in harte Gußhjaut oder verkrustete Schmiedestückoberflächen eingeschnitten wird. Beim Gleichlauffräsen wirkt ein großer Anteil der Schnittkraft ziehend auf das Werkstück.

Beim Stirnfräsen mit symmetrischer Lage des Fräserkopfes zum Werkstück sind die Wirkungen von Gleich- und Gegenlauf vernachlässigbar wie das Bild xxx zeigt. Wied der Fräskopf jedoch seitlich bewegt entstehen ähnliche Schnittbewegungen wie beim Umfangsfräsen.

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(Braun, Herwig, Doll, Werner, Günter, Werner u.a., 1996)

Dadurch, dass die Kraftrichtungen beim Gleich- und Gegenlauffräsen in unterschiedliche Richtungen wirken, wird der Fräser beim Gleichlauffräsen vom Werkstück weg und beim Gegenlauffräsen zum Werkstück hingezogen. Dieses zeigt auch die Grafik auf der die Formänderungen des Schafträsers übertrieben dargestellt wird.

(Braun, Herwig, Doll, Werner, Günter, Werner u.a., 1996)

Winkel am Fräser

Bearbeitungswerkzeuge haben verschiedene Formen und Abmessungen und eine unterschiedliche Anzahl von Schneiden (der Drehmeißel ist z.B. ein einschneidiges Werkzeug, der Fräser hingegen ist meist ein mehrschneidige Werkzeug). Werkzeuge mit Schneiden haben meist die gleichen Schneiden- und Winkelbezeichnungen und die dafür festgelegten Symbole.

Die geometrisch bestimmbare Schneide hat meist eine keilartige Form. Sie wird von den Flächen der Spanfläche und der Freifläche begrenzt. Die Schnittlinie dieser zwei Flächen ist die Schneidkante des Werkzeugs. Die Flächen der Spanfläche und der Freifläche können entweder gerade (bei Fräsern mit geraden Schneide) oder gekrümmt (bei Fräsern mit schraubenförmigen Schneiden) sein.

An den Schneiden normaler Fräser befindet sich in der Mehrzahl nur eine Schneidkante, die Hauptschneide. Die Messer von Messerfräsern haben außer der Hauptschneide noch Nebenschneiden.

Die Winkel an der Schneide werden von den einzelnen Flächen der Schneide oder auch der Ebene gebildet.

Die Gesamtheit aller Winkel, die beim Schneiden auftreten, bildet die Geometrie der Werkzeugschneide. Die Wahl der Große der verschiedenen Schnittwinkel ist abhängig von der Werkzeugform, dem Schneidenwerkstoff, dem Werkstückwerkstoff, der Werkzeugmaschine, dem Spanquerschnitt usw. Die Schneidenwinkel, im Zusammenhang mit den anderen Schnittbedingungen und Schnittwerten, haben Einfluss auf die Größe der Schnittkräfte und damit auf die Antriebsleistung der Werkzeugmaschine, auf die Standzeit, die Qualität der bearbeiteten Flächen, die Arbeitsproduktivität und die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung.

1 Schneide, 2 Schneidrücken, 3 Freifläche (Dipl. - Ing. Golz, Wolf-Dietrich, 1969)

Der Freiwinkel α (Alpha) ist der Winkel, der von der Freifläche un der Tangente zum Umfang des Fräsers (der Schnittebene) eingeschlossen wird.

Der Keilwinkel β (Beta) ist der Winkel, der von der Spanfläche und von der Freifläche des Fräserzahnes eingeschlossen wird. Seine Größe kann nur durch Schleifen des Werkzeugs geändert werden.

der Spanwinkel γ (Gamma) ist der Winkel zwischen der Spanfläche und der Verbindungslinie zwischen der Spitze der Schneide und dem Mittelpunkt des Fräsers (Drehachse).

Der Schnittwinkel δ (Delta) ist der Winkel zwischen der Spanfläche und der Tangente des Umfangs (Schnittebene).

Der Einstellwinkel κ (Kappa) ist der Winkel zwischen der Schneidkante (seiner Projektion) und der Ebene, senkrecht zur Achse des Fräsers.

der Neigungswinkel λ (Lambda), ist der Winkel, der von der Tangente der Schraubenlinie und der Achse des Fräsers eingeschlossen wird. Er kommt bei Fräsern mit schrägen, schraubenförmigen Schneiden und bei wechselnden und pfeilförmigen Schneiden vor.

Solche Fräser haben auch den Vorteil das sie im Vergleich zu Fräsern dessen Zähne parallel zur Fräserachse stehen ruhiger, da immer, wenn ein Zahn aus dem Werkstoff heraustritt, ein anderer Zahn im Anschnitt ist.

Der Eckwinkel(Spitzenwinkel) ε (Epsilon) ist der Winkel zwischen zwei zusammengehörigen Haupt- und Nebenschneiden, wie sie beim Messerkopf zu finden sind. Sie werden in der Werkzeugbezugsebene gemessen. Die Beziehungen zwischen den einzelnen Winkeln der Schneide des Fräsers werden in einem System von Ebenen bestimmt, die in einen beliebigen Punkt der Schneide gelegt werden können.

(Dipl. - Ing. Golz, Wolf-Dietrich, 1969)

Es gibt folgende Ebenen am Fräser:

Die Werkzeugbezugsebene, die senkrecht zur Achse des Fräsers liegt. In ihr liegt die Umdrehungsrichtung des Fräsers. Zu den Zeichen der Winkel in der Werkzeugsbezugsebene wird der Index 1 zugeschrieben (z.B. α₁).

Die Werkzeugschneidenebene ist die die Schneide enthaltende Ebene. Sie verläuft parallel zur Fräserachse und steht senkrecht zur Umdrehungsrichtung, der Werkzeugbezugsebene. Zu den Winkeln dieser Ebene wird der Index 2 dazugeschrieben.

Die Ebene 3, die Werkzeugmessebene, steht senkrecht zur Tangente der Schneide. In dieser Ebene werden die Winkel der Schneide des Fräsers gemessen. Diese Winkel werden ohne Indizes geschrieben.

Werkstoffe für Fräser (Schneidstoffe)

Fräser werden meist aus Schnellarbeitsstahl, der den Werkzeugstahl mehr und mehr verdrängt hat, und Hartmetall gefertigt. Schnellarbeitsstahl wird wegen seiner geringen Kosten und großer Zähigkeit vorzugsweise für Vollstahlwerkzeuge verarbeitet, wobei sich große Spanwinkel und sehr enge Zahnteilungen realisieren lassen.

Hartmetall oder Keramik erlauben hohe Schnittgeschwindigkeiten, durcheine hohe Verschleißverstigkeit und hohe Wärmebeständigkeit. Sie werden vorwiegend in form von Schneidplatten auf Werkzeugkörpern aufgelötet oder geklemmt. Mit solchen Wendeschneidplatten aus Keramik können auch gehärtete Werkstücke gefräst werden.

Diamant in form von Schneidplatten sind auch zum Fräsen von Aluminium - Silicium - Legierungen, die im Motorenbau häufig vorkommen, geeignet

(Vgl. Lehrbuch)

Spitzgezahnte Fräser

(Dipl. - Ing. Golz, Wolf-Dietrich, 1969)

Spitzgezahnte Fräser werden verwendet zum Fräsen ebener Flächen. Die Schneidzähne werden durch Fräsen hergestellt. Die Zahnform hängt von dem zu bearbeitenden Werkstoff ab. Zum Bearbeiten von Stahl beträgt der Spanwinkel γ etwa 10 - 15° und der Freiwinkel α = 5 - 10°. Fräser für Leichtmetall erfordern wegen der großen Spanmenge geräumige Spannuten, der Spanwinkel beträgt 25° und der Freiwinkel 10 - 15°. Spitzgezahnte Fräser schleift man an der Freifläche nach, wodurch ein guter Rundlauf sichergestellt wird.

Hinterdrehte Fräser

Hinterdrehte Fräser werden zum Fräsen von gekrümmten Flächen verwendet. Da der Spanwinkel meistens fehlt, sind die Schnittleistungen ungünstig. Außerdem ist die Herstellung teuer. Man verwendet deshalb hinterdrehte Fräser nur für solche Arbeiten, die mit spitzgezahnten Fräsern nicht auszuführen sind. Der Nachschliff erfolgt an der Spanfläche, so dass sich die Fräserform nicht ändert.

(Dipl. - Ing. Golz, Wolf-Dietrich, 1969)

Schnittrichtung der Fräser

(Autorenkollektiv, 1963)

Ein Fräser ist rechtsschneidend, wenn er, vom Antrieb aus gesehen, mit den Uhrzeigersinn läuft, und linksschneidend, wenn er vom Antrieb aus gesehen, gegen den Uhrzeigersinn läuft.

Bei wendelförmigen Zähnen ergibt sich ein seitlicher Schnittdruck. Dieser soll auf die Fräserspindel gerichtet sein. Deshalb haben linksschneidende Walzenfräser meist Rechtsdrall und rechtsschneidende Walzenfräser Linksdrall. rechtsschneidende Stirnfräser haben Rechts- und linksscheidende Linksdrall.

Fräswerkzeuge

Die Nachfolgende Tabelle einige wichtige Fräser. Fräswerkzeuge kann man nach der Art der Aufnahme (Schaft- oder Aufsteckfräser), nach dem Zweck (z.B. Nutenfräser) und der Lage und Form der Schneiden (z.B. Walzenstirnfräser) unterscheiden.

(Braun, Herwig, Doll, Werner, Günter, Werner u.a., 1996)

Aufspannen der Fräser. Um eine einwandfreie Fräsarbeit zu liefern, muss der Fräser schlagfrei laufen. ist dieses nicht der Fall, dann werden die zähne ungleichmäßig belastet. Der Zahn, der am weitesten vorsteht, erzeugt auf der Arbeitsfläche Riefen. Damit der Fräser nicht rattert, muss der Fräsdorn genügend stark sein.