Wie kann die Schnittkraft eines Kugelfräsers reduziert werden?

Im Bereich der maschinellen Bearbeitung werden Kugelkopffräser aufgrund ihrer Fähigkeit, komplexe Formen und glatte Oberflächen zu erzeugen, häufig eingesetzt. Eine der Herausforderungen bei der Verwendung von Kugelkopffräsern ist jedoch die hohe Schnittkraft, die zu Werkzeugverschleiß, schlechter Oberflächenqualität und sogar Schäden an der Maschine führen kann. Als Lieferant von Kugelkopffräsern weiß ich, wie wichtig es ist, die Schnittkraft zu reduzieren, um die Bearbeitungseffizienz und die Werkzeugstandzeit zu verbessern. In diesem Blogbeitrag werde ich einige effektive Methoden vorstellen, um die Schnittkraft eines Kugelkopffräsers zu reduzieren.

Die Faktoren verstehen, die die Schnittkraft beeinflussen

Bevor wir die Methoden zur Reduzierung der Schnittkraft besprechen, ist es wichtig, die Faktoren zu verstehen, die sie beeinflussen. Die Schnittkraft eines Kugelkopffräsers wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter Schnittparameter, Werkzeuggeometrie, Werkstückmaterial und Schnittumgebung.

• Schnittparameter: Die Schnittparameter wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe haben einen erheblichen Einfluss auf die Schnittkraft. Höhere Schnittgeschwindigkeiten führen im Allgemeinen zu geringeren Schnittkräften, erhöhen aber auch das Risiko von Werkzeugverschleiß und Wärmeentwicklung. Eine höhere Vorschubgeschwindigkeit kann die Materialabtragsleistung erhöhen, führt aber auch zu höheren Schnittkräften. Die Schnitttiefe beeinflusst auch die Schnittkraft, wobei größere Schnitttiefen zu höheren Kräften führen.
• Werkzeuggeometrie: Die Geometrie des Kugelkopffräsers, einschließlich der Anzahl der Nuten, des Spiralwinkels und des Spanwinkels, kann die Schnittkraft beeinflussen. Eine größere Anzahl von Spannuten kann die Schnittleistung steigern, aber auch die Schnittkraft erhöhen. Der Spiralwinkel beeinflusst die Spanabfuhr und die Schnittkraft, wobei ein größerer Spiralwinkel im Allgemeinen zu geringeren Schnittkräften führt. Auch der Spanwinkel beeinflusst die Schnittkraft, wobei ein positiver Spanwinkel die Schnittkraft reduziert.
• Werkstückmaterial: Die Eigenschaften des Werkstückmaterials wie Härte, Festigkeit und Duktilität können die Schnittkraft beeinflussen. Härtere und stärkere Materialien erfordern im Allgemeinen höhere Schnittkräfte, während duktilere Materialien mit geringeren Kräften bearbeitet werden können.
• Schneidumgebung: Die Schneidumgebung, einschließlich der Verwendung von Kühl- und Schmiermitteln, kann die Schnittkraft beeinflussen. Kühl- und Schmiermittel können die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück verringern und dadurch die Schnittkraft verringern und die Standzeit des Werkzeugs verbessern.

Methoden zur Reduzierung der Schnittkraft

Schnittparameter optimieren

• Passen Sie die Schnittgeschwindigkeit an: Wie bereits erwähnt, kann eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit im Allgemeinen zu einer Verringerung der Schnittkraft führen. Allerdings ist es wichtig, die optimale Schnittgeschwindigkeit für das jeweilige Werkstückmaterial und Werkzeug zu finden. Eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit kann zu übermäßigem Werkzeugverschleiß und Wärmeentwicklung führen, wohingegen eine zu niedrige Schnittgeschwindigkeit zu hohen Schnittkräften und schlechter Oberflächenqualität führen kann. Um die optimale Schnittgeschwindigkeit zu ermitteln, können Sie sich an den Empfehlungen des Werkzeugherstellers orientieren oder Schnittversuche durchführen.
• Reduzieren Sie die Vorschubgeschwindigkeit: Eine Reduzierung der Vorschubgeschwindigkeit kann die Schnittkraft effektiv reduzieren. Allerdings verringert sich dadurch auch die Materialabtragsleistung. Daher ist es notwendig, ein Gleichgewicht zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittkraft zu finden, um die gewünschte Bearbeitungseffizienz zu erreichen. Sie können die Vorschubgeschwindigkeit während des Schneidvorgangs schrittweise reduzieren und die Schnittkraft und Oberflächenqualität beobachten, um die optimale Vorschubgeschwindigkeit zu finden.
• Kontrollieren Sie die Schnitttiefe: Durch die Begrenzung der Schnitttiefe kann sich auch die Schnittkraft verringern. Anstatt eine große Schnitttiefe in einem Arbeitsgang vorzunehmen, empfiehlt es sich, mehrere Arbeitsgänge mit geringeren Schnitttiefen durchzuführen. Dies kann dazu beitragen, die Schnittkraft zu reduzieren und die Oberflächenqualität zu verbessern.

Wählen Sie die richtige Werkzeuggeometrie aus

• Wählen Sie die entsprechende Anzahl an Flöten: Die Anzahl der Spannuten eines Kugelkopffräsers beeinflusst die Schnittkraft und die Spanabfuhr. Für Materialien, die einen hohen Materialabtrag erfordern, eignet sich ein Kugelkopffräser mit einer größeren Anzahl von Spannuten, wie z4-schneidiger Kugelfräser, kann verwendet werden. Für Materialien, die schwer zu bearbeiten sind oder geringere Schnittkräfte erfordern, eignet sich jedoch ein Kugelkopffräser mit einer geringeren Anzahl von Spannuten, wie z2-schneidiger Kugelfräseroder2-schneidiger Kugelfräser, könnte besser geeignet sein.
• Spiralwinkel optimieren: Ein größerer Spiralwinkel kann die Spanabfuhr verbessern und die Schnittkraft verringern. Erwägen Sie bei der Auswahl eines Kugelfräsers die Wahl eines Schaftfräsers mit einem größeren Spiralwinkel, insbesondere bei Materialien, die lange Späne erzeugen.
• Spanwinkel anpassen: Ein positiver Spanwinkel kann die Schnittkraft reduzieren, indem er die Scherbeanspruchung des Werkstückmaterials verringert. Allerdings kann ein zu großer positiver Spanwinkel die Werkzeugspitze schwächen und zum Werkzeugbruch führen. Daher ist es notwendig, einen geeigneten Spanwinkel basierend auf dem Werkstückmaterial und den Schnittbedingungen auszuwählen.

Verbessern Sie das Werkstückmaterial und die Schneidumgebung

• Bearbeiten Sie das Werkstück vor: Wenn das Werkstückmaterial zu hart ist oder eine hohe Festigkeit aufweist, können Vorbearbeitungsvorgänge wie Glühen durchgeführt werden, um seine Härte und Festigkeit zu verringern und dadurch die Schnittkraft während des Endbearbeitungsprozesses zu verringern.
• Verwenden Sie Kühl- und Schmiermittel: Kühl- und Schmiermittel können die Schnittkraft erheblich reduzieren, indem sie die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück verringern und die beim Schneiden entstehende Wärme ableiten. Es stehen verschiedene Arten von Kühl- und Schmiermitteln zur Verfügung. Je nach Werkstückmaterial und Schnittbedingungen sollte das geeignete ausgewählt werden.

Fallstudien

Werfen wir einen Blick auf einige Beispiele aus der Praxis, wie diese Methoden angewendet werden können, um die Schnittkraft von Kugelkopffräsern zu reduzieren.

• Fall 1: Bearbeitung einer Aluminiumlegierung
  Ein Kunde bearbeitete ein Aluminiumlegierungsteil mit einem Kugelkopffräser. Die anfänglichen Schnittparameter waren eine Schnittgeschwindigkeit von 200 m/min, eine Vorschubgeschwindigkeit von 0,1 mm/Zahn und eine Schnitttiefe von 2 mm. Die Schnittkraft war relativ hoch und der Werkzeugverschleiß erheblich. Durch die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit auf 300 m/min, die Reduzierung der Vorschubgeschwindigkeit auf 0,08 mm/Zahn und die Verwendung eines zweischneidigen Kugelfräsers mit größerem Spiralwinkel und positivem Spanwinkel konnte die Schnittkraft um 30 % reduziert werden. Auch die Oberflächenqualität wurde verbessert und die Werkzeugstandzeit verlängert.

• Fall 2: Bearbeitung von Edelstahl
  In einem anderen Fall bearbeitete ein Kunde ein Edelstahlteil. Die ursprünglichen Schnittbedingungen führten zu hohen Schnittkräften und schlechter Spanabfuhr. Durch den Einsatz eines 4-schneidigen Kugelkopffräsers mit Spezialbeschichtung, die Optimierung der Schnittparameter und die Anwendung eines Hochdruckkühlmittels konnte die Schnittkraft um 25 % reduziert werden. Die Spanabfuhr wurde verbessert und die Oberflächengüte des Werkstücks verbessert.

Abschluss

Die Reduzierung der Schnittkraft eines Kugelkopffräsers ist entscheidend für die Verbesserung der Bearbeitungseffizienz, der Werkzeugstandzeit und der Oberflächenqualität. Durch die Optimierung der Schnittparameter, die Auswahl der richtigen Werkzeuggeometrie sowie die Verbesserung des Werkstückmaterials und der Schnittumgebung können erhebliche Reduzierungen der Schnittkraft erreicht werden. Als Lieferant von Kugelkopffräsern sind wir bestrebt, qualitativ hochwertige Werkzeuge und technischen Support bereitzustellen, um unseren Kunden bei der Lösung ihrer Bearbeitungsprobleme zu helfen.

Wenn Sie an unseren Kugelkopffräsern interessiert sind oder weitere Informationen zur Reduzierung der Schnittkraft benötigen, können Sie sich gerne für die Beschaffung und weitere Gespräche an uns wenden. Wir freuen uns darauf, gemeinsam mit Ihnen bessere Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.

Referenzen

• Trent, EM, & Wright, PK (2000). Metallschneiden. Butterworth-Heinemann.
• Stephenson, DA, & Agapiou, JS (2006). Theorie und Praxis der Metallzerspanung. CRC-Presse.