High-Feed-Fräsen: Effizienzsteigerung mit Kyoceras fortschrittlichen Fräsern

High-Feed-Fräsen bietet zahlreiche Vorteile, darunter die Verbesserung der Spanabtragsrate und die Verlängerung der Werkzeugstandzeit. Hier erfahren Sie mehr über Schnittstrategien, die die Leistung Ihrer Bearbeitungszentren steigern können.

Warum High-Feed-Fräsen an Bedeutung gewinnt

Da die Zerspanung immer anspruchsvoller wird und Industrieakteure nach Lösungen suchen, um sich in einem wettbewerbsintensiven Markt einen Vorteil zu verschaffen, etabliert sich High-Feed-Fräsen als beliebte Bearbeitungsmethode.

High-Feed-Fräsen ermöglicht höhere Schnittgeschwindigkeiten als konventionelle Verfahren. Durch eine geringere Schnitttiefe und eine überdurchschnittlich hohe Vorschubgeschwindigkeit erzielen Sie einen verbesserten Spanabtrag und letztlich eine längere Werkzeugstandzeit.

Hohe Spanabtragsraten machen High-Feed-Fräsen zu einer sehr produktiven und kosteneffizienten Methode, um eine Vielzahl von Werkstücken schnell im Schruppbetrieb zu bearbeiten.

Weitere Vorteile des High-Feed-Fräsens

• Dünnere Späne: Im Vergleich zu herkömmlichen 90°- und 45°-Fräsern entstehen dünnere Späne, was höhere Spanabtragsraten und kürzere Zykluszeiten zur Folge hat.
• Kraftfluss Richtung Spindel: Durch den Einsatz von High-Feed-Fräsern (10–25°) wird die Schneidkraft in Richtung Spindel geleitet, was Rattern reduziert und sowohl die Werkzeugstandzeit als auch die Oberflächengüte des bearbeiteten Teils verbessert. (Kyoceras MFH-Familie verfügt zudem über eine konvexe Schneidkanten-Geometrie, die den Eintrittsstoss in das Werkstück abmildert und so Schnittkraft und Vibration weiter verringert.)
• 10°-Schneidkantenwinkel:
  • Die Spanstärke bleibt über den gesamten Schnitttiefenbereich konstant.
  • Unabhängig von der Schnitttiefe resultieren eine dünnere Spanstärke und geringere Schnittkräfte.
  • Geringere Bearbeitungstemperaturen machen das Verfahren zur besseren Wahl für wärmebeständige Legierungen.
• Vielseitigkeit: High-Feed-Fräser decken ein breites Anwendungsspektrum ab, darunter:
  • Plandrehen und Schulterfräsen
  • Nutenfräsen
  • Rampenfräsen
  • Helixfräsen
  • Taschenfräsen
  • Konturfräsen

Größere Schnitttiefe mit dem MFH-Max

Am Markt sind diverse wendeschneidplattenbasierte High-Feed-Fräser erhältlich. Kyocera allein bietet fünf verschiedene Optionen, darunter den neuen MFH-Max, der größere Schnitttiefen als herkömmliche High-Feed-Fräser ermöglicht. Der MFH-Max erlaubt eine Schnitttiefe von 2,5 mm (0,098"), während konventionelle High-Feed-Fräser lediglich 1 mm (0,039") erreichen. Dies steigert Produktivität und Werkzeugstandzeit.

Wie alle Fräser der MFH-Familie liefert der neue Max exzellente Leistung in vielfältigen Anwendungen – von Automobilkomponenten über schwer zerspanbare Materialien bis hin zu Formenbau – und bietet somit Lösungen für unterschiedlichste Bearbeitungsumgebungen.

Die größere Schnitttiefe des Max erfordert jedoch einen niedrigeren Vorschub als bei konventionellen High-Feed-Fräsern. Führt dies zu einer geringeren Spanabtragsrate? Um dies zu klären, testete Kyocera den MFH-Max gegen den MFH-Raptor und MFH-Mini in einem typischen Bearbeitungsszenario.

Testsetup: Plandrehen eines 4140-Werkstücks

Als Testszenario wählte Kyocera das Plandrehen eines 4140-Werkstücks (28–32 HRC, 5" × 6", gesamt 2,3 mm / 0,090" Abtrag) und verglich drei High-Feed-Fräser hinsichtlich ihrer Produktivität.

Die getesteten High-Feed-Fräser

Nr. 1: 2" MFH-Raptor MFH2000R-14-4T (4 Schneiden, SOMT14 Wendeschneidplatten)

• DCX (maximaler Durchmesser an der äußeren Schneidenkante): 2" (50,8 mm)
• DC (Schneiddurchmesser): 1,094" (27,8 mm)
• APMX (maximale Schnitttiefe): 0,079" (2,0 mm)

Nr. 2: 2" MFH-Mini MFH2000R-03-9T (9 Schneiden, LOGU03 Wendeschneidplatten)

• DCX: 2" (50,8 mm)
• DC: 1,685" (42,8 mm)
• APMX: 0,039" (1,0 mm)

Nr. 3: 50 mm MFH-Max MFH050R-04-7T-M (2" zum Testzeitpunkt nicht verfügbar, 7 Schneiden, LOMU04 Wendeschneidplatten)

• DCX: 1,969" (50,0 mm)
• DC: 1,535" (39,0 mm)
• APMX: 0,098" (2,5 mm)

Wie bei jedem Fräser mit einem Winkel ≠ 90° müssen DC-Maß (für die plangefräste Fläche) und APMX-Wert (maximale Schnitttiefe) beachtet werden. Aus diesen Werten lässt sich berechnen, wie viele Bahnen nötig sind, um das Werkstück auf die gewünschte Tiefe von 0,090" (2,3 mm) zu plandrehen.

Am Beispiel des MFH-Raptor (MFH2000R-14-4T): Da der DC-Wert knapp über 1" liegt, sind sechs Bahnen erforderlich. Da APMX (0,079") unter dem Gesamtabtrag (0,090") liegt, sind zwei Z-Schritte nötig – insgesamt also 12 Bahnen (6 × 2). Der MFH-Mini hat einen größeren DC, aber kleineren APMX, was ebenfalls 12 Bahnen ergibt. Beim MFH-Max wurden zwei Optionen geprüft: ein einziger 0,090"-Schnitt (4 Bahnen gesamt, aber reduzierter Vorschub) sowie zwei 0,045"-Schnitte (8 Bahnen gesamt, höherer Vorschub).

Für alle Fräser wurde derselbe Hartmetallsorte (PR1535) verwendet und mit den empfohlenen Startwerten für Schnittgeschwindigkeit und Vorschub gefahren.

Die gängigsten Produktivitätskennzahlen sind Tischvorschub (Vf) und Spanabtragsrate (MRR). Beide zeigen die Schnittgeschwindigkeit an, erzählen aber nicht die ganze Geschichte. Die Spanabtragsrate (Materialabtrag pro Minute Schnittzeit) ist meist aussagekräftiger. Sie ergibt sich aus Tischvorschub, Schnitttiefe (Ap) und Schnittbreite (Ae). In diesem Fall fiel die Rangfolge von Vf und MRR für jeden Fräser identisch aus. Auffällig: Der Vf des MFH-Max (67,9 in³/min) beträgt nur etwa ein Viertel des MFH-Mini (257,9), doch die MRR liegt bei 79 % (9,07 vs. 11,48 in³/min). Nach beiden Kennzahlen wäre der MFH-Mini vorn, gefolgt vom Raptor und dem Max. Nicht berücksichtigt bleibt dabei die Nebenzeit (Schnellverfahrwege für zusätzliche Bahnen). Je mehr Bahnen, desto mehr Positionierbewegungen.

Um die einzelnen Schnittstrategien anzusehen, klicken Sie auf die Videolinks unten.

Ergebnisanalyse

Die Tabelle unten zeigt: Die geringste Anzahl an Bahnen kompensiert den Unterschied in Vf und MRR mehr als aus – der MFH-Max (MFH050R-04-7T-M) mit vollem 0,090"-Schnitt erreicht die kürzeste Zykluszeit (30,23 Sekunden).

Der MFH-Mini (12 Bahnen) und der MFH-Max mit 0,045" (8 Bahnen) liegen mit 31,24 s bzw. 31,26 s fast gleichauf. Der MFH-Raptor (zweithöchster Vf und MRR) benötigt aufgrund der vielen Bahnen die längste Zykluszeit.

Vergleicht man die Fräser mit je 12 Bahnen, setzt sich der mit höherem Vf und MRR durch. Dieser spezifische Fall zeigt: Nicht nur Vf und MRR zählen, sondern auch die Gesamtzahl der erforderlichen Bahnen und die Nebenzeit müssen in die Gesamtzykluszeit-Bewertung einfließen.

Änderungen an Werkstückabmessungen oder Gesamtabtrag würden die Testergebnisse beeinflussen. Es versteht sich von selbst, dass Sie Ihre individuelle Situation prüfen sollten, um den optimalen High-Feed-Fräser für Ihr spezielles Werkstück zu bestimmen.

Setzen Sie High-Feed-Fräsen in Ihrer Fertigung ein? Welche Vorteile haben Sie festgestellt? Teilen Sie Ihre Erfahrungen und Erkenntnisse in den Kommentaren unten.