Bull-Endfräser: Langlebige Eckradius-Schneider für überlegene Fräsleistung

Was ist ein Bull-Endfräser?

Bull-Endfräser, auch als Bull-Nose-Endfräser oder einfach Eckradius-Fräser bekannt, sind einseitige Werkzeuge zur Erstellung von Eckenradien am Boden einer gefrästen Schulter.

Bull-Nose-Endfräser verfügen über robustere Schneidkanten als quadratische Endfräser, weshalb Vorschübe erhöht werden können, was zu längerer Standzeit und besserer Produktivität führt. Diese Fräser eignen sich für Profilfräsen in Formenbau mit höherer Produktivität als Kugelkopffräser. Bull-Nose-Endfräser bestehen généralement aus Vollhartmetall und sind in vielen Durchmessern und Längen erhältlich.

Bull-Endfräser – Materialien und Beschichtungen

Fräswerkzeuge sind die führenden Produkte der CNC-Bearbeitungswerkzeuge. In einigen Ländern werden mehr als 90 % der Drehwerkzeuge und 55 % der Fräser (einschließlich Bull-Nose-Endfräser) aus Hartmetall gefertigt. Dieser Trend hält an.

Seit den 1980er Jahren hat die Werkzeugindustrie die Produktion verschiedener Vollhartmetall- und wendeschneidplattenwerkzeuge kontinuierlich erweitert, und die Vielfalt wurde auf diverse Schneidanwendungen ausgeweitet. Unter diesen Hartmetallwerkzeugen bestehen wendbare Hartmetallwerkzeuge aus einfachen Drehwerkzeugen und Aufsatzfräsern, die in verschiedenen Bereichen der Präzision, Fertigstellung und Formgebung weit verbreitet sind.

Hartmetall ist auch ein gängiges Material für die Herstellung von Universalwerkzeugen wie Bohrern und Aufsatzfräsern sowie komplexeren Werkzeugen wie Reibahlen, Endfräsern, Mittel- und Großmodul-Zahnradfräsern für die Bearbeitung harter Zahnflanken, Ziehfräsern usw. Der jährliche Produktionswert von Hartmetallwerkzeugen und -platten macht mehr als 30 % des Gesamtwerts der Schneidwerkzeuge aus.

Basierend auf der Korngröße lässt sich das für Eckradius-Endfräser verwendete Hartmetall in normales Hartmetall, feinkörniges Hartmetall und ultrafeinkörniges Hartmetall unterteilen. Nach der Hauptchemischen Zusammensetzung kann Hartmetall in wolframcarbidbasiertes und titancarbidbasiertes Hartmetall gegliedert werden.

Hartmetall-Eckradius-Endfräser können zusätzlich mit Keramiken wie Titan-Aluminium-Nitrid (TiAlN, auch AlTiN), Titan-Nitrid (TiN), Titan-Carbon-Nitrid (TiCN) usw. beschichtet sein. Davon ist die bläulich-graue TiAlN-Beschichtung die häufigste; durch Reibungsminderung und Härteerhöhung steigert sie die Metallschnittgeschwindigkeit um bis zu 20 % und verlängert die Standzeit.

Wirkungsweise und Methoden beim Bull-Endfräser

Beim Fräsen mit einem Bull-Nose-Endfräser kann das Werkstück entlang oder relativ zur Drehrichtung des Werkzeugs Vorschubbewegungen ausführen, was die Eintritts- und Austrittscharakteristiken des Schnitts beeinflusst.

Beim Gleichlauffräsen (Down Milling) mit einem Eckradius-Endfräser ist die Vorschubrichtung des Werkstücks im Schneidbereich identisch mit der Drehrichtung. Die Spandicke nimmt vom Eintritt bis zum Austritt beim Umfangsfräsen allmählich auf null ab.

Beim Gegenlauffräsen (Up Milling) hingegen ist die Vorschubrichtung des Werkstücks entgegengesetzt zur Drehrichtung des Eckradius-Endfräsers.

Beim Gegenlauffräsen beginnt der Eckradius-Endfräser bei null Spandicke zu schneiden, was hohe Schnittkräfte erzeugt, die Werkzeug und Werkstück voneinander wegdrücken.

Nachdem die Schneide des Eckradius-Endfräsers in den Schnitt gezwungen wird, kommt sie meist mit der durch die vorherige Schneide gehärteten Oberfläche in Kontakt und erzeugt gleichzeitig Reibungs- und Poliereffekte bei hoher Temperatur.

Die Schnittkraft erleichtert auch das Anheben des Werkstücks vom Tisch. Beim Gleichlauffräsen beginnt die Schneide bei maximaler Spandicke zu schneiden. Dies vermeidet den Poliereffekt durch Reduzierung der Wärme und der Tendenz zur Kaltverfestigung. Die Anwendung maximaler Spandicke ist sehr vorteilhaft, und die Schnittkraft drückt das Werkstück leichter in den Eckradius-Endfräser, sodass die Schneide den Schnitt ausführen kann.

Anwendungen von Bull-Endfräsern

Beim Fräsen mit einem Eckradius-Endfräser können Spanbrüche manchmal an der Schneide anhaften oder anschweißen und sich am Anfang der nächsten Schneide sammeln. Beim Gegenlauffräsen werden Spanbrüche eher zwischen Schneide und Werkstück eingeklemmt oder gekeilt, was zum Schneidenbruch führt. Beim Gleichlauffräsen teilt sich derselbe Spanbruch in zwei, sodass die Schneide nicht beschädigt wird.

Unabhängig von den Anforderungen an Werkzeugmaschine, Spannvorrichtung und Werkstück ist Gleichlauffräsen oft die bevorzugte Methode. Gleichlauffräsen mit einem Eckradius-Endfräser stellt bestimmte Anforderungen an den Bearbeitungsprozess, damit die Schneide vorgeschoben werden kann, während das Werkstück niedergedrückt bleibt. Dies erfordert, dass das Bearbeitungswerkzeug den Tischvorschubanforderungen durch Beseitigung von Spiel entspricht.

Wenn das Werkzeug in das Werkstück gedrückt wird, steigt der Vorschub unregelmäßig an, was zu übermäßiger Spandicke und Ausbrüchen führt. In diesem Fall sollte man auf Gegenlauffräsen umsteigen. Zudem ist Gegenlauffräsen besser, wenn der Bearbeitungszug stark variiert.

Um das Werkstück korrekt zu spannen, ist eine geeignete Vorrichtung erforderlich, und auch die richtige Werkzeuggröße ist für den Betrieb nötig. Für Vibrationstendenzen ist jedoch die Schnittkraftrichtung entscheidender.