Inhaltsverzeichnis:

1. Die Geschichte der modernen Werkzeugmaschinen

2. Allgemeines über Werkzeugmaschinen

3. Allgemeines übers Fräsen

4. Übersicht der Fräsverfahren

Fräsverfahren, die nach der Arbeitsweise des Fräsers benannt sind

Fräsverfahren, die nach der Form des Werkstückes benannt sind

Fräsverfahren, die nach der Vorschubrichtung des Fräsers benannt sind

5. Fräswerkzeuge

6. Winkel an der Frässchneide

7. Übersicht der Fräsmaschinen

Konsolfräsmaschinen

Bettfräsmaschine

Langfräsmaschine

Universalfräsmaschine

Waagrecht- Bohr- und Fräsmaschine

8. (Zusatz) Kräfte am Werkzeug

9. Quellennachweiß

1.Geschichtliches Allgemeines

Die Geschichte der modernen Werkzeugmaschinen begann etwa 1775, als der englische Erfinder John Wilkinson eine Horizontalbohrmaschine für die Bearbeitung der Innenflächen von zylindrischen Teilen baute. Etwa 1794 entwickelte Henry Maudslay die erste Leitspindeldrehbank. Später beschleunigte Joseph Whitworth die weitere Verbreitung der Werkzeugmaschinen von Wilkinson und Maudslay dadurch, dass er 1830 Messinstrumente erfand, mit denen man auf einen Millionstel Zoll genau messen konnte. Seine Arbeit war deshalb so wertvoll, weil für die spätere Massenproduktion von Geräten mit austauschbaren Teilen genaue Messverfahren unerlässlich waren.

Die frühesten Versuche, austauschbare Teile herzustellen, fanden fast gleichzeitig in Europa und den USA statt. Für diese Versuche wurden in erster Linie Koordinatenfeilanlagen eingesetzt, mit denen man per Hand Teile mit im Wesentlichen identischen Abmessungen herstellen konnte. Das erste tatsächliche Massenproduktionsverfahren geht aber auf den amerikanischen Erfinder Eli Whitney zurück, der 1798 einen Regierungsauftrag zur Produktion von 10 000 Armeegewehren, deren Teile austauschbar sein mussten, erhielt.

Während des 19. Jahrhunderts erreichte man mit gewöhnlichen Werkzeugmaschinen wie Drehmaschinen, Stoßmaschinen, Hobelmaschinen, Schleifmaschinen und Sägen sowie mit Fräs-, Räum- und Bohrmaschinen bereits eine vergleichsweise hohe Maßgenauigkeit. Anfang des 20. Jahrhunderts wurden größere Werkzeugmaschinen gebaut und zudem ihre Genauigkeit erhöht. Nach 1920 spezialisierte sich der Anwendungsbereich einzelner Werkzeugmaschinen. Von 1930 bis 1950 baute man leistungsfähigere und stabilere Werkzeugmaschinen, um den inzwischen verfügbaren verbesserten Schneidstoffen Rechnung zu tragen. Diese spezialisierten Werkzeugmaschinen ermöglichten eine sehr kostengünstige Herstellung normierter Teile. Allerdings waren diese Maschinen wenig anpassungsfähig, und sie konnten nicht auf die Produktion verschiedenartiger Teile oder auf geänderte Normen umgestellt werden. Daher entwickelte man Werkzeugmaschinen, die äußerst flexibel und genau sind und an eine Steuerung mittels Computer angepasst wurden. Dadurch können auch komplex gestaltete Produkte kostengünstig hergestellt werden. Solche Maschinen sind inzwischen überall in Gebrauch.

2. Allgemein Werkzeugmaschinen

Werkzeugmaschinen sind fest installierte Arbeitsmaschinen mit Kraftantrieb, mit denen man Werkstücke aus festen Materialien (z. B. Metall) zu verschiedenen Produkten verarbeitet. Die Formgebung erfolgt, indem mit Hilfe eines auf der Maschine angebrachten Werkzeugs Material vom Werkstück abgetragen (z.B. Fräsen) oder es in die gewünschte Form gepresst wird. Entscheidend bei der Fertigung sind die gegenseitige Führung von Werkstück und Werkzeug( Richtung in der ich fräsen darf), sowie die Geschwindigkeit und die Richtung, mit der beide während der Bearbeitung zueinander bewegt werden (Winkel wie man fräsen darf). Werkzeugmaschinen bilden die Grundlage der modernen Industrie und werden zur Herstellung von Maschinen- oder Werkzeugteilen eingesetzt.

Es gibt verschiedene Arten von Werkzeugmaschinen, wobei man nach den Fertigungsverfahren in umformende, in trennende und in fügende Maschinen unterscheidet. Mit spanenden Werkzeugmaschinen formt man beispielsweise Werkstücke, indem das überschüssige Material in Form von Spänen abgetragen wird (Fräsen). Bei Pressen gibt es eine Reihe unterschiedlicher Formungsverfahren, darunter Schubverformung, Pressen und Ziehen (Dehnen). Neuartige Werkzeugmaschinen verwenden Strahlungs-, elektrische, chemische und Schallenergie, überhitzte Gase und hochenergetische Teilchenstrahlen zur Bearbeitung von ungewöhnlichen Materialien und Legierungen.

3. Allgemeines übers Fräsen

Fräsen ist ein Zerspanungsverfahren mit kreisförmiger Schnittbewegung und beliebiger, quer zur Drehachse liegender Vorschubbewegung. Die Drehachse der Schnittbewegung behält ihre Lage zum Werkstück, unabhängig von der Vorschubbewegung, bei. Das Fräsen erfolgt mit mehrschneidigen Werkzeugen, und ist gekennzeichnet durch eine diskontinuierliche Spanabnahme (rhythmisch wiederkehrende Spanunterbrechung und Schnittkraftschwankung). Die rotierende Hauptbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt.

Fräsverfahren werden nach DIN 8589, Teil 3, in Plan-, Rund-, Schraub-, Wälz-, Profil-, und Formfräsen unterteilt. Dies verdeutlicht auch das Bild 4-70 hervorragend.

4. Übersicht der Fräsverfahren

Im Allgemeinen werden die Fräsverfahren wie folgt benannt:

Fräsverfahren, die nach der Arbeitsweise des Fräsers benannt sind:

- Walzenfräsen

- Stirnfräsen

- Formfräsen

Fräsverfahren, die nach der Form des Werkstücks benannt sind:

Fräsverfahren, die nach der Vorschubrichtung des Fräsers benannt sind:

4.1. Verfahren, die nach der Arbeitsweise des Fräsers benannt sind:

a.) Walzfräsen (Abb. 3)

Beim Walzfräsen liegt die Fräsachse parallel zur bearbeiteten Fläche des Werkstücks. Der Fräser arbeitet nur mit den Umfangsschneiden. Durch den ungleichmäßigen Span ist die Belastung von Werkzeug und Maschinen ebenfalls ungleichmäßig.

b.) Stirnfräsen (Abb.  4)

Abb. 4: Stirnfräsen

Beim Stirnfräsen steht die Fräserachse senkrecht zur bearbeiteten Fläche des Werkstücks. Die Schneiden des Fräsers befinden sich sowohl am Umfang, als auch auf der Stirnseite des Werkzeugs. Der Fräser zerspant den Werkstoff nur mit dem Umfangsschneiden, während die Stirnschneiden die bearbeitete Fläche glattschaben. Das Stirnfräsen wird zur Erzeugung ebener Flächen eingesetzt.

Beim Stirnfräsen kommt es zum gleichzeitigen Gegen- und Gleichlauffräsen. Bei Werkzeug-Maschinen, die nicht zum Gleichlauffräsen geeignet sind, muß der Gleichlaufwinkel a kleiner sein als der Gegenlaufwinkel b. (Abb. 5)