Wie optimiert man den Einsatz von Mini-Endfräsern bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung?

Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung hat die Fertigungsindustrie revolutioniert, indem sie schnellere Produktionsraten, verbesserte Oberflächengüten und höhere Präzision ermöglicht. Mini-Schaftfräser sind mit ihren kleinen Durchmessern und hohen Schnittleistungen zu unverzichtbaren Werkzeugen in dieser Hochgeschwindigkeitsumgebung geworden. Als führender Anbieter von Mini-Schaftfräsern weiß ich, wie wichtig es ist, deren Einsatz zu optimieren, um die besten Ergebnisse zu erzielen. In diesem Blogbeitrag werde ich einige Schlüsselstrategien vorstellen, um Mini-Schaftfräser bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsvorgängen optimal zu nutzen.

Mini-Schaftfräser verstehen

Mini-Schaftfräser werden typischerweise als Schaftfräser mit Durchmessern im Bereich von 0,1 mm bis 6 mm definiert. Sie sind für Anwendungen konzipiert, die hohe Präzision und feine Details erfordern, wie z. B. Mikrobearbeitung, Formenbau und die Produktion von medizinischen Geräten und Luft- und Raumfahrtkomponenten. Diese Schaftfräser sind in verschiedenen Geometrien erhältlich, darunter Kugelfräser, flaches Ende und Eckenradius, die jeweils für unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben geeignet sind.

In unserem Unternehmen bieten wir eine große Auswahl an Mini-Schaftfräsern an, wie z2-schneidiger Schaftfräser mit Kugelkopf und Mikrodurchmesserund die2-schneidiger, flacher Fräser mit MikrodurchmesserUnd2-schneidiger, flacher Fräser mit Mikrodurchmesser, die für eine hervorragende Leistung bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt sind.

Auswahl des richtigen Mini-Schaftfräsers

Der erste Schritt zur Optimierung des Einsatzes von Mini-Schaftfräsern ist die Auswahl des richtigen Werkzeugs für die jeweilige Aufgabe. Bei dieser Auswahl müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:

Materialkompatibilität

Unterschiedliche Materialien erfordern unterschiedliche Schneidwerkzeuggeometrien und Beschichtungen. Beispielsweise ist bei der Bearbeitung von Aluminium ein Werkzeug mit einem hohen Spiralwinkel und einer scharfen Schneidkante ideal für eine effiziente Spanabfuhr. Andererseits ist bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl ein Werkzeug mit einer zähen Beschichtung, beispielsweise TiAlN, erforderlich, um den hohen Schnittkräften und Temperaturen standzuhalten.

Geometrie

Die Geometrie des Schaftfräsers spielt eine entscheidende Rolle für seine Leistung. Kugelfräser eignen sich zum Konturieren und zur 3D-Bearbeitung, während sich Flachfräser besser zum Schlitzen und Planfräsen eignen. Eckradius-Schaftfräser werden verwendet, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren und die Werkzeugstandzeit bei Anwendungen mit quadratischen Ecken zu verbessern.

Anzahl der Flöten

Die Anzahl der Nuten eines Schaftfräsers beeinflusst die Vorschubgeschwindigkeit, die Spanlast und die Oberflächengüte. Im Allgemeinen können Schaftfräser mit mehr Spannuten leichtere Schnitte und höhere Vorschübe durchführen, was zu einer besseren Oberflächengüte führt. Allerdings benötigen sie möglicherweise auch mehr Strom und erzeugen mehr Wärme. Für Schruppbearbeitungen wird oft eine geringere Anzahl von Spannuten (z. B. 2 oder 3) bevorzugt, während Schlichtbearbeitungen von 4 oder mehr Spannuten profitieren können.

Schnittparameter optimieren

Sobald der richtige Mini-Schaftfräser ausgewählt ist, besteht der nächste Schritt darin, die Schnittparameter zu optimieren, einschließlich Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe. Diese Parameter haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und Standzeit des Schaftfräsers.

Schnittgeschwindigkeit

Unter Schnittgeschwindigkeit versteht man die Geschwindigkeit, mit der sich die Schneidkante des Schaftfräsers relativ zum Werkstück bewegt. Sie wird normalerweise in Oberflächenfuß pro Minute (SFM) oder Metern pro Minute (m/min) gemessen. Die optimale Schnittgeschwindigkeit hängt von mehreren Faktoren ab, wie zum Beispiel dem zu bearbeitenden Material, dem Werkzeugmaterial und der Werkzeugbeschichtung.

Generell gilt, dass eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit die Produktivität verbessern kann, aber auch mehr Wärme erzeugt, was die Standzeit des Werkzeugs verkürzen kann. Daher ist es wichtig, die richtige Balance zu finden. Wenn Sie beispielsweise Schnellarbeitsstahl mit einem Hartmetall-Schaftfräser bearbeiten, kann eine Schnittgeschwindigkeit von etwa 100–200 SFM angemessen sein.

Vorschubgeschwindigkeit

Der Vorschub ist die Strecke, die der Schaftfräser pro Zahnumdrehung zurücklegt. Sie wird typischerweise in Zoll pro Zahn (IPT) oder Millimeter pro Zahn (mm/Zahn) gemessen. Die Vorschubgeschwindigkeit sollte auf der Grundlage der Spanlast ausgewählt werden, d. h. der Materialmenge, die von jeder Schneidkante während einer Umdrehung des Schaftfräsers abgetragen wird.

Eine ordnungsgemäße Vorschubgeschwindigkeit sorgt für eine effiziente Spanabfuhr und verhindert eine Überhitzung des Schaftfräsers. Bei zu geringem Vorschub kann die Schneide am Werkstück reiben und so zu übermäßigem Verschleiß führen. Wenn umgekehrt die Vorschubgeschwindigkeit zu hoch ist, kann der Schaftfräser brechen oder eine schlechte Oberflächengüte erzeugen.

Schnitttiefe

Die Schnitttiefe bezieht sich auf die Dicke des in einem Durchgang abgetragenen Materials. Es sollte basierend auf der Stärke des Schaftfräsers und der Leistung der Maschine optimiert werden. Im Allgemeinen können kleinere Schaftfräser geringere Schnitttiefen tolerieren. Für Mini-Schaftfräser wird oft eine Schnitttiefe vom 0,2- bis 0,8-fachen des Werkzeugdurchmessers empfohlen.

Richtige Werkzeughaltung und Werkstückeinrichtung

Für den Erfolg von Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsvorgängen mit Mini-Schaftfräsern ist die Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Werkzeughaltung und Werkstückeinrichtung von entscheidender Bedeutung.

Werkzeughaltung

Ein stabiles und präzises Werkzeughaltesystem ist unerlässlich, um Werkzeugablenkungen und Vibrationen zu minimieren. Spannzangenfutter, hydraulische Spannfutter und Schrumpfhalter werden häufig zum Halten von Mini-Schaftfräsern verwendet. Diese Halter bieten eine hohe Spannkraft und Konzentrizität, was zur Verbesserung der Schnittleistung und Werkzeugstandzeit beiträgt.

Werkstückeinrichtung

Das Werkstück sollte sicher eingespannt sein, um Bewegungen während der Bearbeitung zu verhindern. Jegliche Vibrationen oder Fehlausrichtungen können zu schlechter Oberflächengüte, Werkzeugbruch oder ungenauen Abmessungen führen. Die Verwendung eines Schraubstocks, einer Vorrichtung oder eines Magnetspannfutters kann dabei helfen, eine stabile Werkstückaufspannung zu gewährleisten.

Kühlmittel und Schmierung

Die Verwendung des richtigen Kühlmittels und der richtigen Schmierung ist ein weiterer wichtiger Aspekt zur Optimierung des Einsatzes von Mini-Schaftfräsern bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.

Kühlmittel

Kühlmittel trägt dazu bei, die Temperatur an der Schneidkante zu senken, Späne wegzuspülen und Werkstück- und Werkzeugschäden zu verhindern. Es gibt zwei Haupttypen von Kühlmitteln: wasserbasierte und ölbasierte. Kühlmittel auf Wasserbasis werden aufgrund ihrer hohen Kühlleistung und geringen Kosten häufiger verwendet. Allerdings kann eine ordnungsgemäße Wartung erforderlich sein, um Bakterienwachstum zu verhindern.

Schmierung

Schmierstoffe können die Reibung zwischen der Schneidkante und dem Werkstück verringern und so die Spanabfuhr und die Oberflächengüte verbessern. Bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung können Schmierstoffe auf verschiedene Arten eingesetzt werden, einschließlich Flutkühlmittel, Nebelkühlmittel und Minimalmengenschmierung (MMS). MMS ist eine beliebte Option, da es eine kleine Menge Schmiermittel verbraucht, wodurch Abfall und Kosten reduziert werden und dennoch eine effektive Schmierung gewährleistet wird.

Werkzeugüberwachung und -wartung

Regelmäßige Werkzeugüberwachung und -wartung sind unerlässlich, um die kontinuierliche Leistung von Mini-Schaftfräsern bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung sicherzustellen.

Werkzeugüberwachung

Die Überwachung des Zustands des Schaftfräsers während der Bearbeitung kann dabei helfen, Verschleiß und Schäden frühzeitig zu erkennen. Dies kann durch visuelle Inspektion, den Einsatz von Sensoren zur Messung von Schnittkräften oder Vibrationen oder die Überwachung der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks erfolgen. Wenn Anzeichen übermäßiger Abnutzung oder Beschädigung festgestellt werden, sollte der Schaftfräser sofort ausgetauscht werden, um weitere Probleme zu vermeiden.

Werkzeugwartung

Zur ordnungsgemäßen Werkzeugwartung gehört das Reinigen, Schärfen und Beschichten der Schaftfräser. Nach jedem Gebrauch sollten die Schaftfräser gereinigt werden, um Späne und Kühlmittelrückstände zu entfernen. Durch Schärfen kann die Schneidkante wiederhergestellt und die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert werden. Es sollte jedoch von einem Fachmann durchgeführt werden, um die richtige Geometrie sicherzustellen. Die Beschichtung der Schaftfräser kann deren Leistung und Haltbarkeit verbessern, insbesondere bei der Bearbeitung schwieriger Materialien.

Abschluss

Die Optimierung des Einsatzes von Mini-Schaftfräsern bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erfordert eine Kombination aus richtiger Werkzeugauswahl, optimierten Schnittparametern, präziser Werkzeughaltung und Werkstückeinrichtung, wirksamer Kühlung und Schmierung sowie regelmäßiger Werkzeugüberwachung und -wartung. Durch die Befolgung dieser Strategien können Hersteller eine höhere Produktivität, bessere Oberflächengüten und eine längere Werkzeuglebensdauer erreichen.

Wenn Sie mehr über unsere Mini-Schaftfräser erfahren möchten oder spezielle Bearbeitungsanforderungen haben, würden wir uns freuen, von Ihnen zu hören. Kontaktieren Sie uns, um Ihre Anforderungen zu besprechen und herauszufinden, wie unsere Produkte Ihnen bei der Optimierung Ihrer Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsvorgänge helfen können.

Referenzen

1. Boothroyd, G. & Knight, WA (2006). Grundlagen der maschinellen Bearbeitung und Werkzeugmaschinen. CRC-Presse.
2. Kalpakjian, S. & Schmid, SR (2013). Fertigungstechnik und Technologie. Pearson.
3. Trent, EM, & Wright, PK (2000). Metallschneiden. Butterworth-Heinemann.