Was macht ein Werkstück vollkommen glatt und für Präzisionsanwendungen nutzbar? Natürlich Planfräsen. Dieses leistungsstarke Bearbeitungsverfahren entfernt nicht nur überschüssiges Material, sondern erzeugt auch Oberflächen, die den höchsten Präzisions- und Qualitätsstandards entsprechen. Warum also ist Planfräsen in der modernen Fertigung so wichtig und wie werden so beeindruckende Ergebnisse erzielt? Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Planfräsen?
Beim Planfräsen wird die Oberfläche eines Werkstücks mithilfe von Bearbeitungszentren oder Fräsmaschinen geglättet. Anders als bei herkömmlichen Methoden wird das vertikal platzierte Werkstück von der Oberseite der Maschine und nicht von der Seite gefräst. Dies kann manuell erfolgen, was häufige Stopps zum Anpassen des Werkstücks erfordert, oder automatisch, was eine gleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit bietet und Fehler reduziert.
Planfräsprozess
Das Planfräsen besteht aus mehreren Schritten, also schauen wir uns diese einmal an.
Schritt 1: Fixieren Sie das Werkstück
Um das Werkstück zunächst fest auf dem Maschinentisch zu fixieren, können wir Vorrichtungen, Schraubstöcke oder ähnliche Werkzeuge verwenden, die ein Fräsen des Werkstücks ohne unkontrollierte Bewegung ermöglichen. Darüber hinaus müssen wir prüfen, ob das Werkstück stabil ist und richtig auf die Fräsfläche ausgerichtet ist.
Schritt 2: Richten Sie das Werkzeug auf das Werkstück aus
Der zweite Schritt besteht darin, das Werkstück und das Schneidwerkzeug richtig auszurichten. Dabei können wir einige Hilfsmittel wie Messuhren oder andere Geräte wie Ausrichtungsinstrumente verwenden, die uns dabei helfen. Als Nächstes werden Anpassungen vorgenommen, bis sich das Schneidwerkzeug direkt über dem Werkstück befindet. Dabei wird sichergestellt, dass die Oberfläche des Werkstücks im richtigen Winkel zur Drehung des Schneidwerkzeugs steht.
Schritt 3: Fräsparameter konfigurieren
Als nächstes müssen Sie im dritten Schritt das Bedienfeld der CNC-Werkzeugmaschine anpassen, indem Sie die Spindeldrehzahl, die Vorschubgeschwindigkeit und die Schnitttiefe einstellen. Diese Einstellungen variieren je nach dem zu bearbeitenden Material und den Spezifikationen des Werkzeugs. Nachdem Sie die Parameter konfiguriert haben, ist es wichtig, sie an einer Probe zu testen, um sicherzustellen, dass sie für einen effizienten Betrieb optimiert sind.
Schritt 4: Den Fräsvorgang durchführen
Beginnen Sie schließlich mit dem Fräsen. Schalten Sie zunächst die Maschine ein und senken Sie das Werkzeug langsam ab, sodass es die Oberfläche des Werkstücks berührt. Da wir die Anweisungen festgelegt haben, befolgt das CNC-System die programmierten Anweisungen und das Bedienerwerkzeug bewegt sich auf einem überlappenden Pfad auf dem Werkstück, um sicherzustellen, dass die gesamte Oberfläche gleichmäßig bearbeitet wird.
Arten von Planfräsern und ihre Verwendung
Beim Planfräsen wählen wir je nach zu entfernendem Material, gewünschter Oberflächenbeschaffenheit und Werkstückeigenschaften unterschiedliche Werkzeugtypen aus. Hier sind einige gängige Planfräsertypen und ihre Anwendungen.
- End Mills
Schaftfräser sind anpassungsfähig und für viele Aufgaben geeignet. Sie ermöglichen eine glatte und präzise Oberflächenbearbeitung und wir können mit Schaftfräsern detaillierte Designs erstellen. Diese Werkzeuge eignen sich sowohl für Oberflächen- als auch für Seitenfräsen und sind daher die erste Wahl für die allgemeine Bearbeitung.
- Muschelmühlen
Walzenfräser können in kurzer Zeit große Materialmengen entfernen. Aufgrund des großen Durchmessers dieser Werkzeuge werden sie hauptsächlich für Schrupparbeiten verwendet, beispielsweise bei der Bearbeitung größerer Werkstücke, bei denen Stabilität und Effizienz erforderlich sind. Walzenfräser sind ideal zum Glätten großer Flächen und zum Vorbereiten des Werkstücks für die Endbearbeitung.
- Fliegenschneider
Schlagfräser verfügen über eine einzelne Schneide. Obwohl ihre Bearbeitungsgeschwindigkeit geringer ist, können sie eine hervorragende Oberflächenqualität erzielen. Schlagfräser sind praktisch und können für eine Vielzahl von Materialien verwendet werden. Sie sind besonders nützlich bei der Bearbeitung kleinerer Teile, die sehr glatte Oberflächen erfordern.
Wichtige Anwendungen des Planfräsens
| Anwendungs- | Beschreibung |
| Oberflächenglättung | Das Hauptziel des Planfräsens besteht darin, die unebene oder raue Oberfläche des Werkstücks zu glätten, um eine gleichmäßige Ebene zu erzeugen. Dies ist entscheidend, um eine stabile Basis für die nachfolgende Bearbeitung zu schaffen oder ein sauberes und poliertes Endprodukt zu erhalten. |
| Intensiver Materialabtrag | Dieses Verfahren wird häufig angewendet, wenn eine große Menge überschüssigen Materials schnell und effizient entfernt werden muss. Darüber hinaus wird es häufig bei Schruppvorgängen als vorbereitender Schritt verwendet, um das Werkstück für präzisere und abschließendere Aufgaben vorzubereiten. |
| Feinbearbeitungsvorgänge | Dies ist häufig der letzte Schritt, um ein glattes und hochwertiges Finish zu erzielen. Das Ergebnis des Prozesses ist eine polierte Oberfläche, die gut aussieht und gut funktioniert. |
| Nuten- und Taschenfräsen | Durch Anpassen des Werkzeugwegs kann dieser Fräsvorgang auf die Erstellung von Schlitzen und Taschen im Werkstück zugeschnitten werden. Diese Flexibilität ermöglicht die Herstellung nicht nur flacher Oberflächen, sondern auch spezifischer innerer Merkmale und Details. |
| Bearbeitung großer Werkstücke | Bei großen Werkstücken eignen sich Hochleistungs-Planfräser gut, um große Flächen abzudecken. Darüber hinaus sorgen Walzenfräser für gleichmäßige Oberflächen und sind daher ideal für Teile wie Flugzeugflügel und Autofahrgestelle. |
| Winkelstirnfräsen | Durch Anpassen der Ausrichtung des Planfräsers können Sie problemlos abgewinkelte Flächen erstellen. Darüber hinaus ist dieser Ansatz besonders nützlich, um abgewinkelte Merkmale wie Fasen oder geneigte Flächen zu formen, ohne dass eine andere Fräsmethode erforderlich ist. |
| Vorbereitung für Sekundärprozesse | Planfräsen wird häufig als erster Schritt im Bearbeitungsprozess eingesetzt, um das Werkstück für weitere Bearbeitungen wie Bohren, Schaftfräsen oder Umfangsfräsen vorzubereiten. Darüber hinaus trägt die Erzeugung einer flachen und ebenen Oberfläche dazu bei, die Komplexität und Präzisionsanforderungen der nachfolgenden Prozesse zu reduzieren. |
Vor- und Nachteile des Planfräsens
Planfräsen bietet viele Vorteile, bringt aber auch einige Herausforderungen mit sich. Sie müssen die Vor- und Nachteile kennen, wenn Sie davon profitieren möchten.
Vorteile des Planfräsens
Glatte Oberflächenqualität: Mit diesem Verfahren werden Oberflächen erzeugt, die sehr glatt und poliert sind, was für Präzisionsarbeiten wichtig ist, auch Fertigung kleiner Stückzahlen.
Effizienter Materialabtrag: Beim Planfräsen ist ein schneller Materialabtrag möglich, was das Verfahren äußerst effizient macht.
Breites Anwendungsspektrum: Es eignet sich für zahlreiche Oberflächen und Materialarten und stellt somit eine flexible Option für die maschinelle Bearbeitung dar.
Nachteile und Herausforderungen
Handhabung von Chips: Beim Fräsen entstehen bei manchen Materialien viele Späne, insbesondere bei Materialien, die lange und gekräuselte Späne bilden. Der Umgang mit diesen Spänen kann schwierig sein.
Probleme mit der Werkzeuglebensdauer: Durch den langen Gebrauch nutzt sich die Schneide ab. Insbesondere bei der Bearbeitung harter Materialien ist der Verschleiß stärker, sodass das Werkzeug regelmäßig ausgetauscht werden muss.
Vibrationsprobleme: Bei instabiler Maschinenaufstellung kann es zu Vibrationen kommen. Die Oberflächenqualität kann dadurch beeinträchtigt werden und der Werkzeugverschleiß kann steigen.
Planfräswerkzeuge: Beschichtungen und Materialien
Das Material und die Beschichtung eines Planfräswerkzeugs sind von entscheidender Bedeutung, da sie sich auf Leistung, Haltbarkeit und Effizienz auswirken und eine effektive Bewältigung unterschiedlicher Bearbeitungsaufgaben ermöglichen.
Werkzeugbeschichtungen
Die Beschichtung eines Planfräsers beeinflusst dessen Verschleißfestigkeit, Wärmemanagement und Gesamtleistung. Im Folgenden finden Sie zwei häufig verwendete Beschichtungen und ihre Eigenschaften.
| Beschichtung | Vorteile: | Anwendungen |
| Titannitrid (TiN) | Es erhöht nicht nur die Härte und verbessert die Verschleißfestigkeit, wodurch das Material haltbarer wird, sondern minimiert auch die Reibung. Außerdem trägt es dazu bei, die Wärmeentwicklung während der Bearbeitung zu reduzieren, was einen reibungsloseren und effizienteren Betrieb gewährleistet. | Ideal für die Bearbeitung bei hohen Geschwindigkeiten und die Handhabung harter oder anspruchsvoller Materialien. |
| Diamantbeschichtung | Es ist äußerst verschleißfest und ideal für die Bearbeitung sehr harter und abrasiver Materialien wie Verbundwerkstoffe. | Kostspielig, aber perfekt für die Handhabung bestimmter harter Materialien. |
Werkzeugmaterialien: Hartmetall vs. Schnellarbeitsstahl (HSS)
Das Material eines Planfräsers beeinflusst dessen Festigkeit, Haltbarkeit und Eignung für verschiedene Anwendungen. Nachfolgend finden Sie einen Vergleich der beiden gängigsten Materialien:
| Werkstoff | Eigenschaften | Verwendung |
| Karbid | Bekannt für seine hohe Härte und Hitzebeständigkeit. Hervorragend geeignet für Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastanwendungen. | Wird häufig in High-End-CNC-Maschinen verwendet, bei denen die Haltbarkeit und Effizienz des Werkzeugs von entscheidender Bedeutung sind. |
| Schnellarbeitsstahl (HSS) | Erschwinglicher und vielseitiger für Einsätze mit mittlerer Geschwindigkeit. | Ideal für leichtere Aufgaben oder die Bearbeitung weicherer Materialien. |
Ratschläge zu Best Practices für Planfräsen
Wenn Sie präzises Planfräsen durchführen möchten, müssen Sie viele Faktoren berücksichtigen, wie etwa das richtige Werkzeug, die geeigneten Bearbeitungseinstellungen und so weiter.
Wählen Sie das richtige Werkzeug
Das richtige Werkzeug steigert die Effizienz und reduziert den Werkzeugverschleiß. Daher gilt es zunächst, ein Werkzeug auszuwählen, das zum Werkstückmaterial, der geforderten Oberflächengüte und der Abtragsleistung passt.
Werkzeugbalance aufrechterhalten
Ausgewuchtete Werkzeuge verringern Vibrationen und verbessern die Oberflächenqualität. Wenn das Werkzeug nicht ausgewuchtet ist, kann es schneller verschleißen und das Endergebnis beeinträchtigen.
Verwenden Sie die empfohlene Spindeldrehzahl
Wenn Sie beim Bearbeiten die richtige Geschwindigkeit verwenden, können Sie einen reibungslosen Betrieb gewährleisten und die Lebensdauer des Werkzeugs verlängern. Stellen Sie daher die empfohlene Spindeldrehzahl für das Material und den Werkzeugtyp ein.
Vermeiden Sie das Fräsen von Schlitzen oder Löchern
Schneiden Sie nur dann in Schlitze oder Löcher, wenn es unbedingt nötig ist. Dadurch wird ein Ablenken des Werkzeugs verhindert und das Werkzeug und das Werkstück geschützt. Darüber hinaus kann eine sorgfältige Planung des Pfads zu besseren Ergebnissen führen.
CNC-Automatisierung nutzen
CNC-Maschinen bieten höhere Genauigkeit und Konsistenz. Sie sind ideal für Großproduktionen, bei denen eine gleichbleibende Qualität erforderlich ist.
Schlussfolgerung
Planfräsen ist eine bedeutende Bearbeitungstechnik, die ihre eigenen einzigartigen Merkmale, Vorteile und Einschränkungen mit sich bringt. Daher ist es für das Erreichen qualitativ hochwertiger Bearbeitungsergebnisse entscheidend, sich ein umfassendes Verständnis dieser Technik anzueignen und sie richtig anzuwenden.
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