Formfräsen erklärt:Prozess, Anwendungen und Vorteile

Bei der CNC-Bearbeitung (computernumerische Steuerungsbearbeitung) handelt es sich um eine Präzisionsbearbeitung, die vollständig automatisiert ist und außergewöhnliche Genauigkeit und bemerkenswerte Präzision gewährleistet. Die CNC-Bearbeitung erreicht ein hohes Maß an Komplexität geht über die herkömmliche Präzisionsbearbeitung hinaus und ist kosteneffizient, insbesondere bei komplexen Komponenten und Teilen.

Obwohl CNC-Maschinen zahlreiche Aufgaben übernehmen, ist Fräsen die häufigste und leicht zu verstehen. Im Grunde genommen wird beim Fräsen Material von einem stationären Werkstück entfernt, indem ein rotierendes Schneidwerkzeug damit in Kontakt gebracht wird .

Die Herstellung besonderer Merkmale, wie z. B. komplexer Profile, stellt jedoch Herausforderungen dar. Hier kommt das Formfräsen zum Einsatz glänzt. Beim Formfräsen werden speziell entwickelte Formfräser verwendet, um unregelmäßige Konturen zu formen die genau zu einer bestimmten Form gemäß den Druckspezifikationen passen. Beispielsweise ist das Profil des Fräsers konkav ausgerichtet, um eine konvexe Kante an einem Werkstück zu erzeugen. 

Wie werden Formfräswerkzeuge hergestellt?

Maßgeschneiderte Fräser werden aus Materialien wie Werkzeugstahl, Vollhartmetall oder hartgelötetem Hartmetall, polykristallinem Diamant (PKD) oder Schnellarbeitsstahl (HSS) hergestellt und erfordern viel Zeit und Kosten bei der Herstellung (Wir werden die Arten von Formfräsern später untersuchen).

Die Lieferzeiten für spezielle Formwerkzeuge variieren. Am häufigsten handelt es sich um Vorformlinge werden benötigt, um den Prozess zu starten. Es wird eine Vorform hergestellt und dann auf ein exaktes Profil geschliffen. In bestimmten Fällen wird Hartmetall in die Fräsertaschen eingelötet, um das Hartmetall im Fräser zu fixieren. Sobald das Werkzeug als abgenutzt gilt, wird der Fräser zum Entfernen des Hartmetalls an den Hersteller zurückgeschickt . Sie prüfen die Taschen und wenn sie den Spezifikationen entsprechen, wird neues Hartmetall eingelegt und die Geometrie wird durch einen Endschliff fertiggestellt.

Der gleiche Vorgang wird für ein PCD-Formwerkzeug durchgeführt. Bei einem Vollhartmetall- oder HSS-Fräser wird der Fräser überprüft. Wenn es nicht zu stark abgenutzt ist, wird es nachgeschliffen. Sobald dies erledigt ist, werden alle Werkzeuge erneut überprüft, bevor sie an den Kunden (die CNC-Maschinenwerkstatt) zurückgeschickt werden.

Welche Materialien eignen sich zum Formfräsen?

Ein Beispiel für die Vielseitigkeit des Formfräsens ist der Einsatz bei verschiedenen Materialien wie Kunststoffen , Verbundwerkstoffe und Metalle wie Aluminiumlegierungen und Gusseisen.

Formfräsen im Vergleich zu anderen Fräsarten

Das Formfräsen zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, spezifische und einzigartige Merkmale zu schneiden und kann mehrere Formen gleichzeitig mit hervorragenden Oberflächengüten schneiden.

Allerdings können die Anschaffungskosten für die Formung von Werkzeugen hoch sein Die Einsparungen bei den Zykluszeiten überwiegen bei der Verwendung mehrerer Werkzeuge. Durch die Verwendung von Formwerkzeugen entfällt der mehrfache Werkzeugwechsel, da Fräser für mehrere Merkmale in einem Werkzeug kombiniert werden. Zeit ist Geld, wie man so schön sagt!

Laufparameter, die von der Ausstattung und dem Material abhängen, müssen möglicherweise reduziert werden, aber nicht immer. Wenn Sie eine feste Oberfläche schneiden, öffnen Sie das Merkmal normalerweise mit einem Kernbohrer . Dann gehen Sie mit einem Halbfinisher-Werkzeug vor, das die anfängliche Form des Merkmals bereitstellt.

Als nächstes verwenden Sie ein Endbearbeitungswerkzeug wie eine Stufenreibahle . Stufenreibahlen stellen die Durchmesser des Merkmals und die endgültige Form des Druckmerkmals fertig. Formwerkzeuge eignen sich nicht unbedingt nur für Großserienaufträge. Manchmal entscheidet die Schwierigkeit einer Funktion darüber, ob ein Formulartool das beste ist.

Vorteile des Formfräsens

1. Kann anspruchsvolle Konturen schneiden
2. Liefert präzise und gleichmäßige Ergebnisse
3. Steigert die Effizienz durch die Reduzierung mehrerer Fräsvorgänge
4. Reduziert die Gesamtkosten

Herausforderungen beim Formfräsen

1. Design und Einrichtung nehmen Zeit in Anspruch und erhöhen die Kosten für Einzelstücke bei Kleinauflagen (Großserienproduktionen sind wirtschaftlicher)
2. Nicht kosteneffizient bei der Herstellung von Komponenten mit geringem Wert und kleinen Stückzahlen
3. Das Programmieren in G-Code und der Erwerb benutzerdefinierter Tools können zu Verzögerungen führen
4. Qualitätssicherung bearbeiteter Teile aufgrund inkonsistenter Schnitte 

Wie funktioniert das Formfräsen?

Das Formfräsen umfasst eine Reihe von Schritten und Formen. Zunächst identifiziert der Bauplan die Form oder Form. Verwendung eines Teil-3D-CAD-Modells ist auch eine große Hilfe. Nach der Konstruktion wird ein 3D-Modell des Werkzeugs erstellt und in das Teilemodell eingefügt. Es wird überprüft, um sicherzustellen, dass es exakt mit dem Modell übereinstimmt (Überprüfung der Abmessungen anhand des Ausdrucks).

In der CNC-Maschine wird der Formfräser eingerichtet und das Werkstück fest fixiert an der Fräsmaschine – in einem Schraubstock, am Bett befestigt oder befestigt – um die Stabilität beim Fräsen zu gewährleisten. Anzeige des Werkzeugs in der Spindel ist entscheidend für den Erfolg des Cutters. Der normale Rundlaufzustand beträgt 0,0002 Zoll oder weniger. Jede Spindel ist anders, daher ist es wichtig, jedes Werkzeug mit Sonderform anzugeben.

Vor dem Schneiden Parameter Festgelegt werden müssen:Spindeldrehzahl, Schnitttiefe, Schnittrichtung und Vorschubgeschwindigkeit. Außerdem ein Probelauf – Führen des Werkzeugs vor oder neben dem Werkstück – hält das Werkzeug vom Teil fern und stellt gleichzeitig sicher, dass die Teileprogrammierung und die Betriebsparameter korrekt sind. Eventuelle Fehler können nach dem „Luftschneiden“ behoben werden und die Produktion kann mit dem Schneiden des eigentlichen Materials beginnen.

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Typen von Formfräsern

Im Allgemeinen gibt es drei Haupttypen von Formfräsern:

Konkav- und Konvexschneider

• Konkavfräser formen konvexe Konturen an Werkstücken, erhältlich in verschiedenen Krümmungsradien. Konvexe Fräser mit halbrunden Profilen erzeugen konkave Merkmale. Jedes ist mit mehreren Nuten oder Einsatzzähnen zur Materialentfernung ausgestattet und variiert in der Anzahl der Nuten je nach Komplexität des Profils und der Größe des Werkzeugs. Dieses Design ermöglicht die effiziente und präzise Herstellung komplexer Bauteile.

Formularwerkzeuge

• Massivformwerkzeuge werden passend zu einem Profil geschliffen. Formwerkzeuge werden üblicherweise zum Schneiden von Merkmalen wie Hydraulikanschlüssen verwendet. Wendeschneidwerkzeuge können individuell angepasst werden, um mehrere Merkmale gleichzeitig zu schneiden, einschließlich mehrerer Durchmesser und Fasen. 

Eckenrundungsschneider

• Diese Fräser werden zum Abrunden von Ecken an Teilen verwendet und haben ein konkaves viertelkreisförmiges Profil. Sie erzeugen effizient glatte Radien an Ecken, reduzieren die Durchgänge und eliminieren die bei Standardfräsern typischen Stufen.

Auswahl des richtigen Formfräsers

Um eine hohe Präzision zu erreichen, ist die Auswahl des richtigen Formfräsers entscheidend. Diese Spezialschneider bieten verbesserte Kontrolle und Genauigkeit , insbesondere wenn ein einzelner kundenspezifischer Fräser mehrere Formaspekte integriert. Formfräser eignen sich ideal für komplizierte Formen wie Hydraulikanschlüsse und Spulenbohrungen und sorgen für eine präzise Konturreproduktion und hochwertige Oberflächen .

Formfräser sind auf exakte Formen und Abmessungen zugeschnitten und bieten gleichbleibende Genauigkeit und Wiederholbarkeit mit weniger Aufwand und Geschick. Formfräser sind effizient, behalten die Gleichmäßigkeit bei schnellen Produktionsläufen bei und eignen sich ideal für die Bearbeitung vieler identischer Komponenten.

Das Formfräsen ist nur eine CNC-Bearbeitungstechnik. Eine erfahrene CNC-Maschinenwerkstatt kann Ihnen mehr über die Bearbeitung erklären und Ihnen dabei helfen, herauszufinden, welche Technik für Ihre Anwendung geeignet ist. Doch woher wissen Sie, wann es Zeit ist, mit einer High-End-CNC-Maschinenwerkstatt zusammenzuarbeiten? Unser Guide gibt Ihnen Ratschläge; Klicken Sie auf den Link unten, um Ihr Exemplar zu erhalten.

Über den Autor

Dan sorgt dafür, dass die Maschinen bei Stecker Machine schnell laufen. Er optimiert Schneidwerkzeuge und -programme für maximale Effizienz, behebt alle Fertigungsprobleme und entwirft und wählt fortschrittliche Werkzeuge für neue Aufgaben und Produktverbesserungen aus. Dan begann seine Karriere in einer Werkzeug- und Formenbauwerkstatt und kam zu SMC, als die CNC-Fertigung gerade erst richtig Fahrt aufnahm. Bei SMC entwickelte er sich vom Maschinenbediener zum kontinuierlichen Verbesserungsingenieur und implementierte Verbesserungen, die in den letzten Jahren zu Einsparungen von etwa 500.000 US-Dollar führten.