Was ist Steigfräsen?
Gleichlauffräsen, manchmal auch als Abwärtsfräsen bezeichnet, ist ein Verfahren, bei dem sich das Schneidwerkzeug in der gleichen Richtung wie die Vorschubbewegung des Materials dreht. Bei diesem Verfahren dringt der Fräser mit einer nach unten gerichteten Kraft in das Material ein. Die Schnittkraft beginnt an der Spitze des Werkzeugs und nimmt zu, während es das Material durchdringt. Dies führt zu einem gleichmäßigeren und effizienteren Schneidprozess und eignet sich daher für bestimmte Arten von Bearbeitungsanwendungen.
Wie funktioniert das Steigfräsen?
Beim Gleichlauffräsen bewegt sich das Werkzeug nach unten und trägt das Material kontrolliert ab. Der Fräser durchdringt das Material von oben nach unten und erzeugt dabei dünnere und gleichmäßigere Späne. Bei dieser Methode hat das Schneidwerkzeug einen besseren Kontakt mit dem Material, und da das Material zum Fräser gezogen wird, sind die Schnittkräfte gleichmäßiger.
Vorteile des Steigfräsens
- Verbesserte Oberflächengüte: Im Vergleich zum traditionellen Fräsen erzeugt die abwärts gerichtete Schnittbewegung des Gleichlauffräsens eine bessere Oberflächengüte.
- Reduzierter Werkzeugverschleiß: Da die Schnittdrücke beim Gleichlauffräsen gleichmäßiger und regulierter sind, verschleißt das Werkzeug weniger.
- Higher Material Removal Rates: Climb milling is more efficient and can remove material faster, making it perfect for high-production settings.
- Besser für härtere Werkstoffe: Dieser Ansatz ist effektiver für die Bearbeitung härterer Werkstoffe, weil er die Gefahr der Werkzeugdurchbiegung verringert.
Wann wird das Steigfräsen eingesetzt
Das Gleichlauffräsen eignet sich am besten für die Bearbeitung von härteren Materialien, die eine saubere, präzise Oberfläche erfordern. Es ist auch für Teile mit engen Toleranzen oder komplexer Geometrie geeignet. Wenn Sie außerdem eine moderne CNC-Maschine mit Spielkorrektur oder präziser Steuerung besitzen, ist das Gleichlauffräsen häufig die beste Option.
Was ist konventionelles Fräsen?
Konventionelles Fräsen, oft auch als Gegenlauffräsen bezeichnet, ist ein traditionelleres Fräsverfahren, bei dem sich das Schneidwerkzeug in die entgegengesetzte Richtung dreht, während das Material zugeführt wird. Bei diesem Verfahren bewegt sich das Schneidwerkzeug in die entgegengesetzte Richtung, während das Material zugeführt wird, was zu einer anderen Schneidwirkung und einer Vielzahl anderer Auswirkungen auf den Vorgang führt.
Wie das konventionelle Fräsen funktioniert
Beim konventionellen Fräsen wird gegen den Materialvorschub geschnitten. Der Fräser schneidet von unten nach oben. Dadurch sind die Späne zu Beginn des Schnitts dicker und werden im Laufe des Schnitts dünner. Konventionelles Fräsen erhöht den Schnittdruck, die Hitze und den Werkzeugverschleiß.
Vorteile des konventionellen Fräsens
- Geeignet für alle Maschinen: Im Gegensatz zum Gleichlauffräsen, das moderne Maschinen mit Spielausgleich erfordert, kann das konventionelle Fräsen auch auf älteren Maschinen ohne spezielle Steuerung durchgeführt werden.
- Reduziertes Risiko eines Werkzeugbruchs: Die Zerspanungskräfte werden weniger aggressiv eingesetzt, was die Gefahr von unerwarteten Werkzeugausfällen verringert.
- Besser für härtere Materialien: Konventionelles Fräsen ist bei härteren Werkstoffen, die dem Schneiden widerstehen, effektiv, weil es hilft, Kaltverfestigung zu verhindern.
Wann wird konventionelles Fräsen eingesetzt
Konventionelles Fräsen wird üblicherweise bei der Bearbeitung weicherer Materialien oder bei Problemen mit der Werkzeugdurchbiegung eingesetzt. Es ist auch eine beliebte Option für ältere Maschinen, denen die komplexen Steuerungen fehlen, die für das Gleichlauffräsen erforderlich sind. Darüber hinaus wird das konventionelle Fräsen häufig für grobe Schnitte oder für Anwendungen eingesetzt, die keine strengen Toleranzen oder hochwertige Oberflächengüten erfordern.
Schlüsselunterschiede zwischen Klettern und konventionellem Fräsen
Nachdem wir nun beide Frästechniken unabhängig voneinander behandelt haben, wollen wir sie anhand einiger Schlüsselkriterien direkt miteinander vergleichen.
Richtung der Schnittkraft
- Kletterfräsen: Beim Gleichlauffräsen wird der Fräser in die gleiche Richtung wie der Vorschub bewegt, was zu einem effektiveren Schnitt führt. Die Schnittkraft beginnt an der Schneidenspitze und bewegt sich in dieselbe Richtung wie der Vorschub.
- Konventionelles Fräsen: Das Schneidwerkzeug bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung des Vorschubs und erzeugt eine nach oben gerichtete Kraft, die zu größeren Schnittdrücken und Werkzeugspannungen führen kann.
Oberflächenbehandlung
- Gleichlauffräsen: Die sanftere Bewegung und die kontrollierte Schnittkraft führen zu einer besseren Oberflächengüte, wodurch sich das Gleichlauffräsen für Präzisionsarbeiten eignet, die eine hohe Oberflächenqualität erfordern.
- Konventionelles Fräsen: Die aggressivere Zerspanung führt zu einer gröberen Oberflächenbeschaffenheit, die eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich machen kann, um die gewünschte Glätte zu erreichen.
Werkzeugverschleiß
- Gleichlauffräsen: Das Gleichlauffräsen führt im Allgemeinen zu einem geringeren Werkzeugverschleiß, da die Schnittkräfte gleichmäßiger verteilt sind. Wenn jedoch Spiel in der Maschine vorhanden ist, kann dies zu ungleichmäßigen Schnittkräften und vorzeitigem Werkzeugverschleiß führen.
- Konventionelles Fräsen: Die Schnittkräfte beim konventionellen Fräsen sind weniger kontrolliert, was im Laufe der Zeit zu einem höheren Werkzeugverschleiß führt, insbesondere bei der Bearbeitung härterer Materialien.
Maschinenanforderungen
- Gleichlauffräsen: Da die Schnittkräfte gleichmäßiger verteilt sind, verringert sich beim Gleichlauffräsen der Werkzeugverschleiß. Allerdings kann das Maschinenspiel zu ungleichen Schnittkräften und vorzeitigem Werkzeugverschleiß führen.
- Konventionelles Fräsen: Beim konventionellen Fräsen werden die Schnittdrücke weniger streng kontrolliert, was im Laufe der Zeit zu einem höheren Werkzeugverschleiß führt, insbesondere beim Schneiden stärkerer Materialien.
Chip-Bildung
- Gleichlauffräsen: Beim Gleichlauffräsen werden dünnere Späne erzeugt, wenn das Werkzeug nach unten schneidet, was zu einer effektiveren Spanabfuhr und einer geringeren Gefahr des Verstopfens führt.
- Konventionelles Fräsen: Die Späne beim traditionellen Fräsen sind anfangs dicker und werden mit der Bewegung des Werkzeugs dünner, was zu einem Wärmestau und einer langsameren Spanabfuhr führen kann.
Herausforderungen des Steigfräsens und des konventionellen Fräsens
Das Fräsen ist in vielen Bereichen für die Formgebung von Materialien unerlässlich. Zu den gängigen Fräsverfahren gehören das Gleichlauffräsen und das konventionelle Fräsen, die jeweils ihre eigenen Vorteile und Hindernisse haben. Zerspaner und Hersteller müssen diese Hindernisse verstehen, um die Arbeitsabläufe zu verbessern und die besten Ergebnisse zu erzielen. In diesem Aufsatz werden Probleme beim Gleichlauf- und beim konventionellen Fräsen erörtert.
Herausforderungen des Steigfräsens
Beim Gleichlauffräsen, auch Abwärtsfräsen genannt, rotiert das Schneidwerkzeug mit dem Werkstückvorschub. Dieser Ansatz hat Vorteile, aber auch Herausforderungen:
Kontrollfragen
Herkömmliches Fräsen ist leichter zu regulieren als Gleichlauffräsen. Die Schnittkräfte beim Gleichlauffräsen können die Werkstücke anheben, insbesondere bei Maschinen mit großem Umkehrspiel oder geringer Steifigkeit. Fehlschnitte und schlechte Teilequalität können die Folge dieser Bewegung sein.
Werkzeugbruch
Der kräftige Werkzeugbiss und der dickere Eingriff beim Schruppfräsen können einen höheren Schnittdruck ausüben. Diese Kräfte können das Problem noch verschärfen, wenn sich das Werkstück schneller bewegt als die Vorschubgeschwindigkeit der Maschine.
Ungeeignetheit für bestimmte Materialien
Härtere Werkstoffe wie Gusseisen oder massive Stähle können meist nicht im Gleichlauf gefräst werden. Bei der Zerspanung dieser Werkstoffe können die ersten dicken Späne, die sich bilden, das Schneidwerkzeug beschädigen, weil sie zäh sind und zum Abplatzen neigen.1 Aufgrund dieser Einschränkung kann das Gleichlauffräsen nicht in allen Zerspanungssituationen eingesetzt werden.
Backlash-Empfindlichkeit
Das Gleichlauffräsen ist besonders schwierig bei Maschinen, die ein großes Umkehrspiel aufweisen. Die Bewegung des Fräsers kann das Werkstück in das Werkzeug hineinziehen, was zu Fehlern und sogar zu Schäden durch umherfliegende Teile führen kann, wenn das Werkzeug bricht.
Herausforderungen des konventionellen Fräsens
Beim konventionellen Fräsen, oft auch als Gegenlauffräsen bezeichnet, wird das Schneidwerkzeug gegen die Vorschubrichtung des Werkstücks gedreht. Obwohl es häufig einfacher zu handhaben ist als das Gleichlauffräsen, bringt es eine Reihe von Herausforderungen mit sich:
Übermäßige Wärmeentwicklung
Eines der Hauptprobleme beim traditionellen Fräsen ist die Entwicklung von übermäßiger Hitze während des Schneidprozesses. Da die Spandicke während des Schnitts zunimmt, absorbiert das Schneidwerkzeug die gesamte erzeugte Wärme, was zu einer Überhitzung und einer kürzeren Lebensdauer des Werkzeugs führt.
Raue Oberfläche
Konventionelles Fräsen erzeugt in der Regel eine rauere Oberfläche als das Gleichlauffräsen. Der beim Schneiden entstehende Aufwärtsdruck kann zu Vibrationen und Durchbiegungen sowohl des Werkzeugs als auch des Werkstücks führen, was eine schlechte Oberflächengüte zur Folge hat, weshalb das herkömmliche Fräsen für Anwendungen, die hohe Präzision und saubere Oberflächen erfordern, ungeeignet ist.
Werkzeugverschleiß
Herkömmliche Fräswerkzeuge verschleißen aufgrund der höheren Reibung und Wärmeabgabe schneller als Gleichlauffräsgeräte, was nicht nur die Betriebskosten erhöht, sondern auch die Bearbeitungsgenauigkeit mit der Zeit verringert.
Reduzierte Produktivität bei harten Materialien
Konventionelles Fräsen eignet sich zwar besser für schwer zu bearbeitende Werkstoffe wie Titanlegierungen und kohlenstoffreiche Stähle, führt aber aufgrund der geringeren Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe, die für ein effektives Wärme- und Verschleißmanagement erforderlich sind, häufig zu einer geringeren Produktivität. Dies kann zu erheblichen Verzögerungen im Produktionsprozess führen.
Faktoren, die bei der Wahl eines Fräsverfahrens zu berücksichtigen sind
Bei der Wahl zwischen Gleichlauffräsen und Standardfräsen sollten verschiedene Dinge beachtet werden:
Materialtyp
Das Gleichlauffräsen bietet eine sanftere Schnittbewegung für härtere Materialien wie Titan, Stahl und Legierungen, während das herkömmliche Fräsen besser für weichere Materialien wie Aluminium geeignet ist.
Maschinenkompatibilität
Das Gleichlauffräsen erfordert eine präzise Steuerung, um Spiel zu vermeiden, daher können ältere Maschinen mit dieser Methode Schwierigkeiten haben. Wenn Sie mit einer älteren Maschine arbeiten, ist das konventionelle Fräsen möglicherweise die sicherere Option.
Toleranzen und Oberflächengüte
Das Gleichlauffräsen ist in der Regel die beste Lösung für Anwendungen, die enge Toleranzen und eine präzise Oberflächenqualität erfordern. Für gröbere Schnitte oder größere, weniger exakte Teile kann traditionelles Fräsen ausreichend sein.
Schneidebedingungen
Die Fräsmethoden werden durch Vorschubgeschwindigkeit, Schnitttiefe und Materialstärke bestimmt. Wenn Sie die Ausbringungsrate erhöhen und große Materialmengen schnell abtragen möchten, ist das Gleichlauffräsen möglicherweise die beste Option.
Anwendungen des Steigfräsens und des konventionellen Fräsens
Das Fräsen wird in vielen Bereichen zur Herstellung komplexer Teile eingesetzt. Die Wahl zwischen Gleichlauffräsen und konventionellem Fräsen hängt von Kriterien wie der Materialart, der gewünschten Oberfläche und den Projektbeschränkungen ab. In diesem Artikel werden die Anwendungen, Stärken und optimalen Einsatzmöglichkeiten beider Fräsmethoden erläutert.
Anwendungen des Steigfräsens
Beim Gleichlauffräsen oder Abwärtsfräsen rotiert das Schneidwerkzeug mit dem Werkstückvorschub. Aufgrund seiner einzigartigen Vorteile ist dieses Verfahren für bestimmte Anwendungen geeignet.
Luft- und Raumfahrtindustrie
- Flugzeugkonstruktionen: Das Gleichlauffräsen eignet sich am besten für die Bearbeitung von leichten Materialien wie Aluminium, die in Flugzeugstrukturen verwendet werden. Durch die Minimierung von Materialverformung und -beschädigung wird eine hohe Genauigkeit erreicht.
- Motorkomponenten: Es verbessert Leistung und Zuverlässigkeit, indem es enge Toleranzen bei wichtigen Motorkomponenten ermöglicht.
- Turbinenschaufeln: Das Verfahren glättet Turbinenschaufeln, die für den Wirkungsgrad von Motoren entscheidend sind.
Automobilindustrie
- Hochleistungsteile: Motorblöcke und Getriebegehäuse erfordern hohe Präzision und Oberflächengüte, daher wird das Gleichlauffräsen eingesetzt.
- Gewichtsreduzierung: Sie stellt leichte Teile her, die die Wirtschaftlichkeit von Fahrzeugen verbessern.
Medizinische Geräte
- Chirurgische Instrumente: Das Gleichlauffräsen ist aufgrund seiner Präzision ideal für chirurgische Instrumente. Es hilft, chirurgische Komponenten mit engen Toleranzen und makellosen Oberflächen herzustellen.
- Diagnosegeräte: Das Gleichlauffräsen verbessert die Genauigkeit vieler diagnostischer Instrumente.
Elektronikfertigung
- Leiterplatten: Leiterplatten: Das Gurtfräsen erzeugt präzise Merkmale für Leiterplatten und gewährleistet so die Leistung und Zuverlässigkeit der Geräte.
Anwendungen des konventionellen Fräsens
Beim Gegenlauffräsen, auch konventionelles Fräsen genannt, dreht sich der Fräser gegen den Werkstückvorschub. Diese Technologie hat Vorteile, die sie für viele Anwendungen geeignet machen.
Luft- und Raumfahrtindustrie
- Flügelholme: Die Flügelholme werden wegen ihrer Stabilität, die für die strukturelle Integrität wichtig ist, mit konventionellen Fräsverfahren bearbeitet.
- Interieur-Komponenten: Interieur-Komponenten wie die Rahmen der Kabinensitze sind aus Gründen der Festigkeit gefräst.
Schwermaschinen
- Raue Gusseisenteile: Konventionelles Fräsen eignet sich am besten für raues Gusseisen oder warmgewalzten Stahl, da es harte Oberflächen bearbeiten kann, ohne dass die Schneidmesser brechen.
- Getriebebau: Zahnradherstellung: Das Verfahren eignet sich gut für Zahnräder, bei denen die ersten Schnitte nicht unbedingt eine Oberflächenbearbeitung erfordern.
Werkzeuge und Vorrichtungen
- Werkzeughalter und Vorrichtungen: Konventionelles Fräsen wird verwendet, um dauerhafte und stabile Werkzeugvorrichtungen für die Bearbeitung herzustellen.
- Formenbau: Die Herstellung von Formen erfordert genaue Schnitte, kann aber auch gröbere Bearbeitungen zulassen.
Bauindustrie
- Strukturelle Komponenten: Bei starken Bauprojekten wird konventionelles Fräsen zur Herstellung von Stahlbauteilen verwendet.
Vergleichende Anwendungsfälle
Die Wahl zwischen Gleichlauf- und konventionellem Fräsen kann auch von spezifischen Anwendungsfällen innerhalb der Industrie abhängen:
| Anwendungsfall | Steigfräsen | Konventionelles Fräsen |
|---|---|---|
| Anforderung an die Oberflächenbeschaffenheit | Ideal für hochwertige Verarbeitungen | Geeignet für Schrupparbeiten |
| Materialtyp | Am besten für weichere Materialien (z. B. Aluminium) | Wirksam bei härteren Materialien (z. B. Stahl) |
| Präzisionsbedürfnisse | Hochpräzise Anwendungen | Allgemeine Bearbeitung mit akzeptablen Toleranzen |
| Berücksichtigung von Werkzeugverschleiß | Geringere Verschleißraten | Höhere Verschleißraten aufgrund von erhöhter Reibung |
| Maschinensteifigkeit erforderlich | Erfordert starre Maschinen mit minimalem Umkehrspiel | Nachsichtiger bei älteren oder weniger steifen Maschinen |
FAQs
Kann man Gleichlauffräsen bei allen Materialien einsetzen?
Nein, Gleichlauffräsen ist ideal für härtere Materialien, während Standardfräsen besser für weichere Materialien geeignet ist.
Was passiert, wenn ich im Gleichlauf auf einer Maschine ohne Spielausgleich fräse?
Steigfräsen auf einer spielbehafteten Maschine kann zu ungleichmäßigen Schnitten, Werkzeugverschleiß und Maschinenschäden führen.
Wie kann ich den Werkzeugverschleiß beim konventionellen Fräsen reduzieren?
Durch den Einsatz der optimalen Schnittparameter, des Werkzeugmaterials und der Kühlmittel kann der Werkzeugverschleiß beim konventionellen Fräsen reduziert werden.
Ist eine Technik schneller als die andere?
Das Gleichlauffräsen trägt aufgrund seiner effizienteren Schneidwirkung das Material schneller ab.
Kann man während desselben Auftrags zwischen Gleichlauf und konventionellem Fräsen wechseln?
Natürlich kann man zwischen den beiden Methoden hin- und herwechseln, aber es bedarf einer gewissen Planung, um am Ende Konsistenz zu erreichen.
Schlussfolgerung
Bei der Bearbeitung haben das Gleichlauffräsen und das konventionelle Fräsen Vorteile und Nutzen. Das Verständnis für die Besonderheiten dieser Strategien ist entscheidend für die Optimierung der Arbeitsabläufe und optimale Ergebnisse. Für harte Materialien, enge Toleranzen und moderne Maschinen ist das Gleichlauffräsen optimal. Bei härteren Werkstoffen oder älteren Maschinen kann das konventionelle Fräsen sicherer und kostengünstiger sein.
