Fräsen erklärt: Definition, Prozess und wichtige Operationen

Was ist Fräsen?

Fräsen ist der Prozess der Bearbeitung mit rotierenden Schneidwerkzeugen, um Material durch Vorschieben eines Fräsers in ein Werkstück zu entfernen. Fräsen deckt eine breite Palette verschiedener Operationen und Maschinen ab, von kleinen Einzelteilen bis hin zu großen, schweren Gruppenfräsoperationen. Es ist einer der am häufigsten verwendeten Prozesse zur Bearbeitung von Sonderteilen mit präzisen Toleranzen.

Fräsen kann in verschiedene Richtungen auf einer oder mehreren Achsen, mit Schneidkopfgeschwindigkeit und -druck durchgeführt werden. Dies kann mit einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen erfolgen. Der Fräsprozess erfordert eine Fräsmaschine, Werkstück, Spannvorrichtung und Fräser. Das Werkstück ist ein Stück vorgeformtes Material, das an der Vorrichtung befestigt ist, die wiederum auf einer Plattform innerhalb der Fräsmaschine montiert ist.

Ein Fräser ist ein Schneidwerkzeug mit scharfen Zähnen, das ebenfalls in der Fräsmaschine eingespannt ist und sich mit hohen Drehzahlen dreht. Durch Vorschieben des Werkstücks in den rotierenden Fräser wird Material von diesem Werkstück in Form kleiner Späne abgetragen, um die gewünschte Form zu erzeugen.

Fräsen wird typischerweise verwendet, um Teile herzustellen, die nicht achsensymmetrisch sind und viele Merkmale wie Bohrungen, Nuten, Taschen und sogar dreidimensionale Oberflächenkonturen aufweisen. Teile, die vollständig durch Fräsen hergestellt werden, enthalten oft Komponenten, die in begrenzten Mengen verwendet werden, möglicherweise für Prototypen, wie z. B. spezielle Befestigungselemente oder Halterungen.

Eine weitere Anwendung des Fräsens ist die Herstellung von Werkzeugen für andere Prozesse. Beispielsweise werden dreidimensionale Formen typischerweise gefräst. Fräsen wird auch oft als Sekundärprozess verwendet, um Merkmale an Teilen hinzuzufügen oder zu verfeinern, die mit einem anderen Prozess hergestellt wurden. Aufgrund der hohen Toleranzen und Oberflächengüten, die Fräsen bieten kann, ist es ideal, um Präzisionsmerkmale an einem Teil hinzuzufügen, dessen Grundform bereits erstellt wurde.

Fräsvorgang

Fräsen ist ein Schneidprozess, der einen Fräser verwendet, um Material von der Oberfläche eines Werkstücks zu entfernen. Der Fräser ist ein rotierendes Schneidwerkzeug, oft mit mehreren Schneiden. Im Gegensatz zum Bohren, bei dem das Werkzeug entlang seiner Drehachse vorgeschoben wird, wird beim Fräsen der Fräser normalerweise senkrecht zu seiner Achse bewegt, sodass der Schnitt am Umfang des Fräsers stattfindet.

Wenn der Fräser in das Werkstück eindringt, schneiden die Schneiden des Werkzeugs wiederholt in das Material hinein und wieder heraus, was bedeutet, dass bei jedem Durchgang Späne vom Werkstück abgeschert werden.

Die Schneidwirkung ist eine Scherbeanspruchung; das Material wird in winzigen Klumpen vom Werkstück abgestoßen, die mehr oder weniger zu Spänen verbunden sind. Dies macht das Schneiden von Metall etwas anders als das Schneiden weicherer Materialien mit einem Messer.

Der Fräsprozess entfernt Material, indem er viele separate, kleine Schnitte macht. Dies wird erreicht, indem ein mehrzahniger Fräser verwendet wird, der Fräser mit hoher Geschwindigkeit rotiert oder das Material langsam durch den Fräser vorgeschoben wird; meistens ist es eine Kombination dieser drei Ansätze.

Die verwendeten Geschwindigkeiten und Vorschübe werden variiert, um eine Kombination von Variablen zu berücksichtigen. Die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück durch das Schneidwerkzeug vorgeschoben wird, wird als Vorschubgeschwindigkeit oder einfach Vorschub bezeichnet; sie wird meist als Strecke pro Zeit gemessen, obwohl manchmal auch Strecke pro Umdrehung oder pro Fräserzahn verwendet wird.

Es gibt zwei Hauptklassen des Fräsprozesses:

Beim Planfräsen findet die Schneidwirkung hauptsächlich an den Ecken des Fräsers statt. Planfräsen wird verwendet, um ebene Flächen in das Werkstück zu schneiden oder flachbodige Hohlräume zu fräsen.

Beim Umfangsfräsen findet die Schneidwirkung hauptsächlich entlang des Umfangs des Fräsers statt, sodass der Querschnitt der gefrästen Oberfläche letztendlich die Form des Fräsers annimmt. In diesem Fall können die Klingen des Fräsers als das Ausschneiden von Material aus dem Werkstück betrachtet werden. Umfangsfräsen eignet sich gut zum Schneiden tiefer Nuten, Gewinde und Zahnräder.

Was ist ein Fräser?

Fräser sind Schneidwerkzeuge, die typischerweise in Fräsmaschinen oder Bearbeitungszentren verwendet werden, um Fräsoperationen durchzuführen. Sie entfernen Material, indem sie es innerhalb der Maschine oder direkt vom Schneideinsatz bewegen.

Alle Fräsmaschinen haben einen Fräser. Während eines typischen Fräsprozesses bewegt sich der Fräser senkrecht zu seiner Achse, sodass er Material vom Werkstück am Umfang des Fräsers entfernen kann.

Der Zweck eines Fräsers ist es, Material von einem Werkstück zu entfernen. Fräser bestehen nicht aus einer einzelnen Klinge. Während Drehoperationen an einer Drehmaschine normalerweise mit einem einseitigen Schneidwerkzeug durchgeführt werden, bestehen Fräser aus mehreren Schneiden. Während sich der Fräser gegen ein stationäres Werkstück dreht, schabt er Material ab.

Fräser werden oft aus harten, starken Materialien hergestellt, die erheblichen Belastungen standhalten können, ohne zu brechen oder sonstwie beschädigt zu werden.

Fräsoperationen

Eine Vielzahl von Operationen kann während des Prozesszyklus am Werkstück durchgeführt werden, um die gewünschte Form des Teils zu erhalten. Die folgenden Operationen sind jeweils durch den Typ des verwendeten Fräsers und den Pfad definiert, den dieser Fräser nimmt, um Material vom Werkstück zu entfernen.

• Planfräsen (Face Milling). Ein Stirnfräser bearbeitet eine ebene Fläche des Werkstücks, um eine glatte Oberfläche zu erzeugen. Die normalerweise sehr kleine Tiefe der Stirnfläche kann in einem einzigen Durchgang bearbeitet werden oder durch Bearbeitung mit einer kleineren axialen Schnitttiefe und mehreren Durchgängen erreicht werden.
• Umfangsfräsen (Peripheral Milling). Der Fräser schneidet entlang seines Umfangs, um Nuten, Profile oder Konturen zu erzeugen.
• Eckenfräsen / Fasefräsen (Chamfer Milling). Ein Fasefräser macht einen umlaufenden Schnitt entlang einer Kante des Werkstücks oder Merkmals, um eine angewinkelte Fläche (Fase) zu erzeugen. Diese Fase, typischerweise im 45-Grad-Winkel, kann sowohl an der Außen- als auch an der Innenseite eines Teils bearbeitet werden und kann einer geraden oder gekrümmten Bahn folgen.
• Bohren (Drilling). Ein Bohrer dringt axial in das Werkstück ein und schneidet ein Loch mit einem Durchmesser, der dem des Werkzeugs entspricht. Ein Bohrvorgang kann eine Sacklochbohrung erzeugen, die bis zu einer bestimmten Tiefe in das Werkstück reicht, oder ein Durchgangsloch, das vollständig durch das Werkstück hindurchgeht.
• Ausbohren (Boring). Ein Ausbohrwerkzeug dringt axial in das Werkstück ein und schneidet entlang einer Innenfläche, um verschiedene Merkmale zu bilden. Das Ausbohrwerkzeug ist ein einschneidiges Werkzeug, das mit einem verstellbaren Bohrkopf auf den gewünschten Durchmesser eingestellt werden kann. Ausbohren wird normalerweise nach dem Bohren eines Lochs durchgeführt, um den Durchmesser zu vergrößern oder präzisere Abmessungen zu erhalten.
• Senken (Counterboring). Ein Senkwerkzeug dringt axial in das Werkstück ein und vergrößert den oberen Teil einer bestehenden Bohrung auf den Durchmesser des Werkzeugs. Senken wird oft nach dem Bohren durchgeführt, um Platz für den Kopf eines Befestigungselements wie einer Schraube zu schaffen, die bündig unter der Oberfläche eines Teils sitzen soll. Das Senkwerkzeug hat eine Führung am Ende, um es direkt in das bestehende Loch zu führen.
• Ansenken (Countersinking). Ein Ansenkwerkzeug dringt axial in das Werkstück ein und erweitert den oberen Teil einer bestehenden Bohrung zu einer kegelförmigen Öffnung. Ansenken wird oft nach dem Bohren durchgeführt, um Platz für den Kopf eines Befestigungselements, wie einer Schraube, zu schaffen, der bündig mit der Werkstückoberfläche abschließt. Übliche Einschlusswinkel für Ansenkungen sind 60, 82, 90, 100, 118 und 120 Grad.
• Reiben (Reaming). Eine Reibahle dringt axial in das Werkstück ein und vergrößert ein bestehendes Loch auf den Durchmesser des Werkzeugs. Reiben entfernt eine minimale Menge Material und wird oft nach dem Bohren durchgeführt, um sowohl einen präziseren Durchmesser als auch eine glattere Innenoberfläche zu erreichen.
• Gewindeschneiden (Tapping). Ein Gewindebohrer dringt axial in das Werkstück ein und schneidet Innengewinde in ein bestehendes Loch. Das bestehende Loch wird typischerweise mit der erforderlichen Kernlochgröße gebohrt, die den gewünschten Gewindebohrer aufnehmen kann. Gewinde können bis zu einer bestimmten Tiefe innerhalb des Lochs (Bodengewinde) oder über die gesamte Tiefe eines Durchgangslochs geschnitten werden.

FAQs.

Fräsen ist der Prozess der Bearbeitung mit rotierenden Schneidwerkzeugen, um Material durch Vorschieben eines Fräsers in ein Werkstück zu entfernen. Dies kann in verschiedenen Richtungen auf einer oder mehreren Achsen, mit Schneidkopfgeschwindigkeit und -druck erfolgen. Fräsen deckt eine breite Palette verschiedener Operationen und Maschinen ab, von kleinen Einzelteilen bis hin zu großen, schweren Gruppenfräsoperationen.

Der Fräsprozess entfernt Material, indem er viele separate, kleine Schnitte macht. Dies wird erreicht, indem ein Fräser mit vielen Zähnen verwendet wird, der Fräser mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird oder das Material langsam durch den Fräser vorgeschoben wird; meistens ist es eine Kombination dieser drei Ansätze. Die verwendeten Geschwindigkeiten und Vorschübe werden variiert, um eine Kombination von Variablen zu berücksichtigen.

Fräsen ist der Prozess der Bearbeitung mit rotierenden Schneidwerkzeugen, um Material durch Vorschieben eines Fräsers in ein Werkstück zu entfernen. Dies kann in verschiedenen Richtungen auf einer oder mehreren Achsen, mit Schneidkopfgeschwindigkeit und -druck erfolgen. Die ursprüngliche Klasse von Werkzeugmaschinen für das Fräsen war die Fräsmaschine (oft als Fräse bezeichnet).