Kritische Punkte beim CNC-Fräsen beachten

Plandrehen, Schruppfräsen, Profilfräsen, Hohlraumfräsen, Nutenfräsen, Drehfräsen, Gewindefräsen, Tauchfräsen, Rampenfräsen, Kreisinterpolationsfräsen – alles auf Bearbeitungszentrum machbar. In jüngster Zeit nimmt Bearbeitungszentrumnutzung zu. Fräsen = häufigste Bearbeitungszentrenmethode. Bei CNC-Fräsinhaltsauswahl: Vorteile & Schlüsselrollen von CNC-Fräsmaschinen voll nutzen. Folgend: Probleme, die im Fräsprozess beachtet werden müssen.

1. Wahl der Fräsrichtung

Beim Fräsen kann Werkstück entlang oder gegen Werkzeugdrehrichtung Vorschub. Beeinflusst Ein- & Austrittsverhalten des Schnitts. Unabhängig von Maschinen-/Spann-/Werkstückanforderungen: Gleichlauffräsen (Down Milling) bevorzugt. Wird Werkzeug ins Werkstück gedrückt, steigt Vorschub unregelmäßig → zu große Schnittdicke → Werkzeugbruch. Dann: Gegenlauffräsen (Up Milling) wählen. Auch bei stark schwankender Aufmaßverteilung: Gegenlauffräsen vorteilhafter.

2. Fräserdurchmesser & Position

Fräserdurchmesserwahl basiert auf Werkstückbreite & Maschinenwirksleistung. Besonders beim Plandrehen: Werkstückbreite bestimmt Fräserdurchmesser direkt → gute Spanbildung & richtige Schneidenbelastung sichern. Ideal: Fräser immer leicht versetzt zum Zentrum positionieren. Dann: von jeder Schneide gebildeter Schnitt sehr klein, Ein-/Austritt der Schneide fördert Spanbildung, verhindert Stoßbelastung.

Zentriert positioniert: beim Ein-/Austritt der Schneide wechselt mittlerer Radialkraft kontinuierlich Richtung → Spindelschwingungen, Schneidebruch → schlechte Oberflächenqualität. Fräserposition relativ Werkstück, Schneidekontakt = kritische Erfolgsfaktoren.

3. Ein- & Austrittsbedingungen

(1) Jedes Mal, wenn Frässchneide in Schnitt eintritt, kann Schneide durch Stoßbelastung beeinträchtigt werden. Abhängig von Spänquerschnitt, Werkstückmaterial, Spänart. Für Fräsprozess: Art des ersten & letzten Kontakts zwischen Schneide & Werkstückmaterial entscheidend. Präzise Werkzeugpositionierung auch für Ein-/Austritt wichtig.

(2) Werkstückbreite ≥ Fräserdurchmesser
Mittellinie des Werkzeugs komplett außerhalb Werkstückbreite. Äußerste Schneidenspitze beim Eintreffen stark beansprucht → empfindlichster Werkzeugteil unter initialer Stoßlast. Schneide verlässt Schnitt, behält nur Spitzenkontakt → Schnittkraft vollständig auf äußerstem Schneidenende, bis Schneide plötzlich Werkstück verlässt → Stoßentlastung.

(3) Fräserdurchmesser leicht > Werkstückbreite
Werkzeugmittellinie & Werkstückkante fluchten. Bei max. Spandicke verlässt Schneide Schnitt → Ein-/Austrittsstoßlast sehr hoch.

4. Vorteile des Hochgeschwindigkeitsfräsprozesses

(1) Gegenüber konventioneller Bearbeitung: Bearbeitungszeit verkürzt, Produktionseffizienz & Maschinenauslastung gesteigert.
(2) Geringe thermische Werkstückverformung, hohe Bearbeitungsgenauigkeit, gute Oberflächenqualität, breites Verfahrensspektrum, geeignet für Dünnwand-, geringsteife, thermisch leicht verformbare Teile.
(3) Werkzeugkühlung: Ölnebel-Halbtrockenkühlung, spezielles Hochgeschwindigkeitsschneidöl, Minimalmengenschmierung. Dünner Ölfilm auf Werkstückoberfläche → im Vergleich zu konventioneller Kühlung/Luftkühlung deutliche Oberflächenqualitätsverbesserung.

5. Auswahl des Hochgeschwindigkeitsschneidöls

(1) Kupfer, Alu-Legierungen, NE-Metalle, Leichmetalle: Schnittkraft & -temperatur nicht hoch. Spezielles Kupfer/Alu-Schneidöl mit geringem Verschleißschutzanteil, guter Korrosionsbeständigkeit wählen.
(2) Legierter Stahl, niedriges Schnittvolumen, geringe Rauheit (z. B. Ziehen, Gewindeschneiden): Schneidöl mit exzellenter EP-Leistung (Extreme Pressure) nötig. Schwefelhaltige Fettsäureester als Hauptadditiv → EP-Schneidöl wählen.
(3) Guss, Bronze (spröde): oft Bruchspäne beim Schneiden, fließen mit Schneidöl in Maschinenführungen → Schäden. Schneidöl mit guter Kühl- & Reinigungsleistung, gute Filtration.
(4) Titanlegierungen: extrem hohe EP-Anforderung an Schneidöl. Zusätzlich: Fließeigenschaften & Korrosionseigenschaften umfassend testen → Wasserstoffversprödung & Aufbauschneideprobleme vermeiden.