Unterbrochenes Schneiden ist ein gängiger Bearbeitungsprozess in verschiedenen Branchen, beispielsweise in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie und der allgemeinen Fertigung. Dabei wird ein Werkstück durchtrennt, das Unregelmäßigkeiten wie Löcher, Schlitze oder unebene Oberflächen aufweist. Die Verwendung eines Schaftfräsers mit langem Hals für unterbrochenes Schneiden kann bestimmte Vorteile bieten, z. B. das Erreichen tiefer Hohlräume oder die Bearbeitung schwer zugänglicher Bereiche. Es bringt jedoch auch eine Reihe einzigartiger Herausforderungen mit sich. Als Lieferant von Schaftfräsern mit langem Hals habe ich diese Herausforderungen aus erster Hand miterlebt und möchte einige Erkenntnisse weitergeben.
1. Vibration und Durchbiegung
Eine der größten Herausforderungen bei der Verwendung eines Schaftfräsers mit langem Hals für unterbrochenes Schneiden sind Vibrationen und Durchbiegung. Das lange Halsdesign des Schaftfräsers erhöht sein Verhältnis von Länge zu Durchmesser. Ein höheres Verhältnis von Länge zu Durchmesser macht den Schaftfräser flexibler und neigt dazu, sich unter Schnittkräften zu verbiegen.
Beim unterbrochenen Schneiden ändern sich die Schnittkräfte schnell, wenn das Werkzeug in das Material eindringt und aus ihm austritt. Diese plötzlichen Kraftänderungen können dazu führen, dass der Schaftfräser mit langem Hals vibriert. Vibrationen beeinträchtigen nicht nur die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks, sondern verringern auch die Standzeit des Werkzeugs. Übermäßige Vibrationen können zu vorzeitigem Verschleiß der Schneidkanten, Absplitterungen und sogar zum Bruch des Schaftfräsers führen.
Beispielsweise ändert sich bei einem Bearbeitungsvorgang, bei dem ein Schaftfräser mit langem Hals zum Durchtrennen eines Werkstücks mit mehreren Löchern verwendet wird, jedes Mal, wenn das Werkzeug in ein Loch eindringt und es wieder verlässt, die Schnittkraft abrupt. Dadurch kann es zu einer Resonanz im langen Hals kommen, die zu heftigen Vibrationen führt. Um dieses Problem zu lösen, sind geeignete Werkzeughaltesysteme von entscheidender Bedeutung. Die Verwendung hochwertiger Spannzangen oder hydraulischer Spannfutter kann dazu beitragen, Vibrationen zu reduzieren, indem sie für einen sichereren Halt am Schaftfräser sorgen. Darüber hinaus kann auch die Optimierung der Schnittparameter, wie z. B. die Reduzierung von Vorschub und Schnittgeschwindigkeit, dazu beitragen, die Schnittkräfte zu minimieren und damit Vibrationen zu reduzieren.
2. Standzeit des Werkzeugs
Die Werkzeugstandzeit ist eine weitere große Herausforderung bei der Verwendung von Schaftfräsern mit langem Hals für unterbrochenes Schneiden. Die Kombination aus der erhöhten Flexibilität des langen Halses und den schnellen Änderungen der Schnittkräfte bei unterbrochenem Schnitt kann zu einem beschleunigten Verschleiß des Schaftfräsers führen.
Die Schneidkanten des Schaftfräsers sind bei unterbrochenem Schnitt einer hohen Belastung ausgesetzt. Jedes Mal, wenn das Werkzeug mit dem Material in Kontakt kommt, erfährt es eine Stoßbelastung. Mit der Zeit können diese Stoßbelastungen dazu führen, dass die Schneidkanten verschleißen, stumpf werden oder abplatzen. Der lange Hals erschwert es außerdem, dass das Kühlmittel effektiv in die Schneidzone gelangt. Kühlmittel ist für die Ableitung von Wärme und Spänen aus dem Schneidbereich unerlässlich. Eine schlechte Kühlmittelzufuhr kann zur Überhitzung des Schaftfräsers führen und dessen Standzeit weiter verkürzen.
A2-schneidiger Schaftfräser mit Kugelkopf und langem Halswird häufig bei Anwendungen mit unterbrochenem Schnitt eingesetzt. Aufgrund der oben genannten Herausforderungen kann die Standzeit des Werkzeugs jedoch im Vergleich zu einem Standard-Schaftfräser bei kontinuierlichen Schneidvorgängen kürzer sein. Zur Verbesserung der Werkzeugstandzeit kann der Einsatz von Schaftfräsern mit Hochleistungsbeschichtungen von Vorteil sein. Beschichtungen wie TiAlN (Titan-Aluminium-Nitrid) oder TiCN (Titan-Carbonitrid) können die Härte und Verschleißfestigkeit der Schneidkanten erhöhen. Darüber hinaus kann die Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Kühlmittelzufuhr durch den Einsatz von Kühlmittelsystemen durch das Werkzeug oder externen Kühlmitteldüsen dazu beitragen, die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern, indem die Schneidkanten kühl gehalten und Späne effizient entfernt werden.
3. Spanabfuhr
Die Spanabfuhr ist ein kritischer Aspekt jedes Bearbeitungsprozesses und wird noch schwieriger, wenn Schaftfräser mit langem Hals für unterbrochenes Schneiden verwendet werden. Der lange Hals kann den reibungslosen Späneabfluss aus dem Schneidbereich behindern.
Bei unterbrochenem Schnitt entstehen Späne in kurzen, unregelmäßigen Segmenten. Diese Späne müssen schnell aus der Schneidzone entfernt werden, um zu verhindern, dass sie erneut zerschneiden und Schäden am Werkstück und am Schaftfräser verursachen. Der lange Hals kann die Spänebewegung behindern und dazu führen, dass sie sich im Schneidbereich ansammeln. Dies kann zu Spanverstopfungen führen, was die Schnittkräfte erhöhen, mehr Wärme erzeugen und letztendlich zu einer schlechten Oberflächengüte und einer verkürzten Werkzeugstandzeit führen kann.
Um das Problem der Spanabfuhr zu lösen, können Schaftfräser mit optimierten Nutdesigns verwendet werden. Beispielsweise können Schaftfräser mit variablen Spiralnuten dazu beitragen, die Späne aufzubrechen und ihre Abfuhr zu verbessern. Darüber hinaus kann die Verwendung einer höheren Vorschubgeschwindigkeit manchmal dazu beitragen, die Späne effektiver aus dem Schneidbereich zu drücken. Dies muss jedoch mit dem Risiko einer Erhöhung der Schnittkräfte und Vibrationen abgewogen werden.
4. Genauigkeit und Präzision
Bei der Verwendung von Schaftfräsern mit langem Hals für unterbrochenes Schneiden ist die Aufrechterhaltung von Genauigkeit und Präzision eine Herausforderung. Die zuvor erwähnten Vibrationen und Durchbiegungen können zu Abweichungen in den Bearbeitungsmaßen führen.
Die Flexibilität des Schaftfräsers mit langem Hals kann zu einem Verlust der Positionsgenauigkeit führen. Wenn sich das Werkzeug unter den Schnittkräften verbiegt, schneidet es das Werkstück möglicherweise nicht genau an der vorgesehenen Stelle. Dies kann zu Maßfehlern führen, insbesondere bei Anwendungen, bei denen enge Toleranzen erforderlich sind. Bei unterbrochenem Schnitt können die plötzlichen Änderungen der Schnittkräfte auch dazu führen, dass sich das Werkzeug leicht bewegt, was die Genauigkeit der Bearbeitung weiter beeinträchtigt.
Um Genauigkeit und Präzision zu gewährleisten, ist es wichtig, eine stabile Werkzeugmaschine zu verwenden. Eine Maschine mit hoher Steifigkeit kann den Schnittkräften besser standhalten und die Durchbiegung des Schaftfräsers mit langem Hals verringern. Darüber hinaus kann der Einsatz von In-Prozess-Messsystemen dabei helfen, die Bearbeitungsmaße in Echtzeit zu überwachen und bei Bedarf Anpassungen vorzunehmen.
5. Materialkompatibilität
Nicht alle Werkstoffe eignen sich gleichermaßen für den unterbrochenen Schnitt mit Langhalsfräsern. Einige Materialien, wie gehärtete Stähle oder hochfeste Legierungen, können besonders schwierig zu bearbeiten sein.
Diese Materialien weisen eine hohe Härte und Festigkeit auf, wodurch die Schnittkräfte beim unterbrochenen Schnitt noch höher sind. Der Schaftfräser mit langem Hals kann Schwierigkeiten haben, diese Materialien zu durchtrennen, ohne übermäßigen Verschleiß oder Bruch zu erleiden. Darüber hinaus neigen einige Materialien dazu, sich während der Bearbeitung zu verformen und auszuhärten. Dies kann die Schnittkräfte weiter erhöhen und es für den Schaftfräser mit langem Hals schwieriger machen, seine Schnittleistung aufrechtzuerhalten.
Bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Materialien ist es wichtig, die richtige Hartmetallsorte für den Schaftfräser auszuwählen. Hartmetallsorten mit hoher Zähigkeit und Verschleißfestigkeit eignen sich besser für den unterbrochenen Schnitt harter Materialien. Darüber hinaus kann der Einsatz spezieller Schneidflüssigkeiten dazu beitragen, die Schnittkräfte zu reduzieren und die Bearbeitbarkeit dieser Materialien zu verbessern.
Abschluss
Der Einsatz von Schaftfräsern mit langem Hals für unterbrochenes Schneiden bietet einzigartige Möglichkeiten für die Bearbeitung schwer zugänglicher Bereiche, birgt jedoch auch einige Herausforderungen. Vibration und Durchbiegung, Werkzeugstandzeit, Spanabfuhr, Genauigkeit und Präzision sowie Materialkompatibilität sind Faktoren, die sorgfältig berücksichtigt werden müssen.
Als Lieferant von Schaftfräsern mit langem Hals weiß ich, wie wichtig es ist, Lösungen für diese Herausforderungen bereitzustellen. Indem wir hochwertige Schaftfräser mit optimierten Designs, Beschichtungen und geeigneten Werkzeughaltesystemen anbieten, können wir unseren Kunden helfen, diese Schwierigkeiten zu überwinden und bessere Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.
Wenn Sie bei Ihren Anwendungen mit unterbrochenem Schnitt mit Schaftfräsern mit langem Hals vor Herausforderungen stehen oder daran interessiert sind, die besten Lösungen für Ihre spezifischen Anforderungen zu finden, empfehle ich Ihnen, sich für ein ausführliches Gespräch mit uns in Verbindung zu setzen. Unser Expertenteam unterstützt Sie gerne bei der Auswahl des richtigen Schaftfräsers mit langem Hals und bei der Optimierung Ihrer Bearbeitungsprozesse.
Referenzen
- Boothroyd, G. & Knight, WA (2006). Grundlagen der maschinellen Bearbeitung und Werkzeugmaschinen. CRC-Presse.
- Kalpakjian, S. & Schmid, SR (2013). Fertigungstechnik und Technologie. Pearson.
- Trent, EM, & Wright, PK (2000). Metallschneiden. Butterworth-Heinemann.
