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Ein Planfräser bearbeitet üblicherweise eine breite Fläche, während ein Schaftfräser in Nuten, Taschen und kleinere Merkmale eindringt. Ein Kugelfräser ist eine Art Schaftfräser, der an seiner abgerundeten Spitze erkannt wird. Diese Bezeichnungen beschreiben unterschiedliche Aspekte eines Werkzeugs; sie stellen keine drei sich gegenseitig ausschließenden Bearbeitungsverfahren dar.
Für einen Teilekonstrukteur ist die nützliche Unterscheidung die Form, die der rotierende Fräser hinterlässt. Sein Außendurchmesser bestimmt eine Art innerer Ecke. Sein Endprofil bestimmt eine andere.
Planfräser und Schaftfräser: Werkzeugbezeichnungen im Vergleich zu Bearbeitungsoperationen
Ein typischer Wendeschneidplatten-Planfräser verfügt über einen breiten Körper, der austauschbare Einsätze trägt. Er eignet sich für leicht zugängliche ebene Flächen, bei denen Werkstück und Aufspannung den Werkzeugeingriff zulassen. Auch die Geometrie der Einsätze ist entscheidend: Planfräser mit unterschiedlichen Einstellwinkeln erzeugen nicht alle dieselbe Schulterform.
Fräser haben Schneiden entlang eines relativ schlanken Schafts und – je nach Ausführung – auch an der Spitze. Sie können Wände, Taschen und Konturen bearbeiten. Ein Fräser kann zudem eine kleine Fläche planfräsen; dazu ist kein Werkzeug erforderlich, das speziell als „Planfräser“ verkauft wird. Unsere Erklärung von wie CNC-Fräsen funktioniert stellt diese Werkzeuge in den Kontext der Werkzeugbewegung und der Werkstückaufspannung.
Vierkant-, Eckradius- und Kugelkopf-Fräserprofile
| Endkontur | Geometrie an der Spitze | Funktionale Auswirkung |
|---|---|---|
| Viereckige Spitze | Flache Spitze mit nominell rechtwinkligen Außenkanten | Flache Bodenflächen und nahezu rechtwinklige Übergänge zwischen Wand und Boden |
| Eckradius oder Bullnose | Flache zentrale Spitze mit abgerundeten Außenkanten | Flache Bodenflächen mit einem angegebenen Radius am Übergang zum Boden |
| Kugelfräser | Halbkugelförmige Spitze | Gekrümmte Oberflächen und geschwungene Übergänge, die durch die Werkzeugbahn erreicht werden |
Ein „viereckiger“ Fräser garantiert keine mathematisch scharfe fertige Ecke. Die Schneidenvorbereitung, Verschleiß und die Schnittbedingungen beeinflussen das Ergebnis. Ebenso bedeutet „Kugelfräser“ nicht, dass jeder Radius am Werkstück dem Kugelradius des Fräsers entsprechen muss. Die Werkzeugbahn erzeugt die Oberfläche unter Berücksichtigung von Zugangs- und Kollisionsbeschränkungen.
Eine Tasche weist zwei unterschiedliche Eckradien auf
Schauen Sie in eine rechteckige Tasche hinab: benachbarte vertikale Wände treffen sich an einer inneren Ecke. Betrachten Sie nun einen Querschnitt durch eine dieser Wände: Die Wand trifft auf den Boden an einem separaten Übergang. Diese Radien liegen in unterschiedlichen Ebenen.
Betrachten Sie einen idealisierten, vertikalen 6 mm-Durchmesser-Eckenradius-Fräser mit einem 0.5 mm-Endeckenradius:
- Gesehen von oben: seine rotierende zylindrische Umhüllung weist einen 3 mm-Radius auf. Bei herkömmlichem Fräsen mit einem Schaftfräser kann er keine kleinere konkave Ecke zwischen den Taschenwänden erzeugen.
- Gesehen im Querschnitt: sein 0.5 mm-Endeckenprofil kann einen Wand-Boden-Übergangsradius von 0.5 mm erzeugen, wenn dieses Profil vollständig eingreift.
- Ein 6 mm-Kugelfräser unterscheidet sich davon: seine halbkugelförmige Spitze weist einen 3 mm-Radius auf, statt einer kleinen 0.5 mm-Ecke, die an ein flaches Ende angrenzt.
Dies sind geometrische Zusammenhänge, keine Toleranzen für fertige Bauteile. Eine Taschenecke, die exakt dem Fräser-Radius entspricht, führt zudem zu starkem Werkzeugeingriff. Ein kleinerer Fräser bietet Spielraum, um die geforderte Ecke mit einem kontrollierteren Bearbeitungsweg zu realisieren; die konkrete Wahl hängt von der Tiefe, dem Werkstoff und der Prozessstabilität ab.
Bemaßen Sie die Ecke, die für das zusammenzufügende Teil relevant ist. Eine untere Abrundung, die eine Zusammenfügungsfasung freigibt, stellt den Freiraum an den vertikalen Ecken der Tasche nicht sicher. Der Werkstoff- und Konstruktionsleitfaden verbindet diese lokalen Merkmale mit dem übrigen Zeichnungsinhalt.
Kontaktdurchmesser und Werkzeugüberstand erfordern separate Prüfungen
Bei einem Kugelkopf-Fräser hängt der effektive Fräsdurchmesser davon ab, an welcher Stelle die Bearbeitungsfläche die Kugel berührt. Genau in der Mitte beträgt die Drehgeschwindigkeit der Oberfläche null. Selbst bei gleicher Spindeldrehzahl verhält sich der Kontakt weiter vom Mittelpunkt entfernt anders. Die Werkzeugausrichtung kann den Kontakt – soweit Maschinenbewegung und Bauteilzugang es zulassen – vom Mittelpunkt weg verschieben; ein Nenndurchmesser allein legt die Schnittbedingungen nicht fest.
Bei einem Werkzeug mit großer Reichweite unterscheiden Sie folgende Abmessungen:
- Schnittlänge: die axiale Länge der Schneiden.
- Reichweite unterhalb des Schafts: der Abstand vom Beginn des entlasteten Halses bis zur Werkzeugspitze, einschließlich des Schneidkopfs.
- Gesamtlänge: die gesamte Werkzeuglänge, einschließlich des im Spannfutter gehaltenen Teils.
Ein Werkzeug kann eine tiefe Geometrie erreichen, ohne dass die Spannuten über die gesamte freiliegende Länge verlaufen. Das bedeutet nicht, dass der glatte Hals des Werkzeugs an einer Wand reiben darf oder dass der Werkzeughalter den Werkstückbereich freigibt. Die vollständige Werkzeugmontage sowie deren Bewegung müssen überprüft werden.
Die Anzahl der Spannuten, die Schneidgeometrie und die Beschichtung verfeinern dann die Auswahl für das jeweilige Material und den Schnitt. Mehr Spannuten bedeuten nicht automatisch ein besseres Werkzeug: Auch der Spanraum und die Eingriffstiefe sind entscheidend. Für eine CNC-Fräs-Überprüfung sind die aussagekräftigen Eingabeparameter die Geometrie der zu bearbeitenden Merkmale, das Material, die geforderten Oberflächen und die Zugangsrichtung. Die Werkzeugabmessungen ergeben sich aus diesen Anforderungen.
Häufig gestellte Fragen
Kann ein Fräser senkrecht wie ein Bohrer eintauchen?
Nur ein Werkzeug, das für den vorgesehenen axialen Einstieg ausgelegt ist, darf dies tun. Eine zentrisch schneidende Geometrie ist zwar wichtig, ersetzt jedoch nicht die vom Hersteller angegebenen Grenzwerte für Eintauchtiefe, Vorschub und Späneabfuhr. Andere Werkzeuge erfordern eine geeignete Rampe, eine vorhandene Öffnung oder eine alternative Eintragsmethode.
Kann ein Stirnfräser eine 90-Grad-Abstufung fräsen?
Ein für Schulterfräsarbeiten konzipierter Fräser kann dies leisten; viele allgemeine Stirnfräser sind dagegen nicht in der Lage, diese Wandgeometrie zu erzeugen. Prüfen Sie stattdessen den Einstellwinkel, die Form des Einsatzes und die zulässige Schnitttiefe – ziehen Sie keine Schlussfolgerungen allein aus der Bezeichnung „Stirnfräser“.
Kann eine Beschichtung denselben Fräser für jedes Metall geeignet machen?
Nein. Auch das Substrat, die Geometrie der Schneidkante, der Spanraum und die Betriebsbedingungen beeinflussen die Eignung. Eine Beschichtung, die sich bei einem Werkstoff gut bewährt, kann bei einem anderen Werkstoff eine ungeeignete Wahl sein. Verwenden Sie die Empfehlung des Werkzeugherstellers für den jeweiligen Werkstoff und die konkrete Anwendung.
Technische Quellen
Werkzeugterminologie und -auswahl: Harvey Performance, The Anatomy of an End Mill und 5 Questions to Ask Before Selecting an End Mill. Ball-Kontakt-Überlegungen: Harvey Performance, Ball Nose Milling Strategy Guide. Werkzeugeinstieg: Harvey Performance, Most Common Methods of Tool Entry. Geometrie von Stirnfräsern und Eckengagement: Sandvik Coromant, Face milling und Milling inside corners. Die oben genannten 6 mm / 0.5 mm-Abmessungen sind eine geometrische Erläuterung, keine Angabe einer Fertigungskapazität des Werks.
