Im Bereich von kundenspezifische CNC-BearbeitungUnter den verschiedenen Präzisionsbearbeitungsverfahren sticht das Planfräsen als gängige mechanische Methode hervor, die den Anforderungen komplexer Produktdesigns gerecht wird.
Aber wussten Sie es? Unterschiedliche Planfräsoperationen stellen sehr unterschiedliche Anforderungen an die Schneidwerkzeuge dar. Faktoren wie Schnittgeschwindigkeit und Materialabtragsleistung sind entscheidende Faktoren bei der Werkzeugauswahl. Um eine reibungslose Projektabwicklung zu gewährleisten, ist daher ein tiefgreifendes Verständnis der Planfräsprozesse unabdingbar!
In diesem Artikel befassen wir uns mit den Arbeitsprinzipien des Planfräsens, der Auswahl geeigneter Planfräswerkzeuge und verschiedenen Arten von Planfräsvorgängen. Ganz gleich, ob Sie Anfänger oder erfahrener Ingenieur sind: Wenn Sie Einblicke in das Planfräsen suchen, ist dieser Artikel der ultimative Leitfaden.
Was ist Planfräsen?
Planfräsen ist eine spezielle Bearbeitungstechnik, die zum Einebnen und Glätten der Oberfläche von Werkstücken dient. Bei dieser Technik geht es nicht nur darum, mithilfe von Schneidwerkzeugen überschüssiges Material vom Werkstück präzise zu entfernen, sondern auch um die besonderen Bearbeitungswinkel und -methoden.
Im Vergleich zu herkömmlichen Fräsverfahren liegt das hervorstechendste Merkmal des Planfräsens in der Platzierung des Schneidwerkzeugs (zu den üblichen Planfräswerkzeugen gehören Aufsteckfräser, Schaftfräser und Schlagfräser). Beim Planfräsen wird die Rotationsachse des Schneidwerkzeugs, auch Werkzeugachse genannt, auf raffinierte Weise senkrecht zum Werkstück positioniert. Durch eine solche Konstruktion kann das Schneidwerkzeug aus einem völlig neuen Winkel in das Werkstück eingreifen und so eine effiziente und präzise Bearbeitung der Werkstückoberfläche erreichen.
Stellen Sie sich vor, dass die Zähne des Schneidwerkzeugs nach unten zeigen und eng an der Oberseite des Werkstücks anliegen. Während das Werkstück langsam durch das Schneidwerkzeug läuft, dreht sich das Werkzeug gegen den Uhrzeigersinn und seine scharfen Zähne wirken wie präzise Klingen, die nach und nach überschüssiges Material von der Werkstückoberfläche entfernen. Dieser Prozess stellt nicht nur die Fähigkeiten des Maschinisten auf die Probe, sondern demonstriert auch die Feinheit und Effizienz des Planfräsprozesses.
Unterschied zwischen Planfräsen und Umfangsfräsen
Planfräsen und Umfangsfräsen sind die wichtigsten Arten von CNC-Fräsprozessen, beide nutzen rotierende Schneidwerkzeuge, um Material von der Werkstückoberfläche zu entfernen. Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich dieser beiden Bearbeitungsverfahren:
Planfräsen ist ein auf die Oberfläche des Werkstücks fokussiertes Bearbeitungsverfahren, bei dem Flachfräser zur Feinbearbeitung der Werkstückoberfläche eingesetzt werden. Beim Umfangsfräsen hingegen werden auf der zylindrischen Oberfläche des Fräsers verteilte Schneidkanten zum Fräsen genutzt, die hauptsächlich zur Bearbeitung ebener Flächen verwendet werden, die weder zu breit noch zu schmal sind. Für Flächen, die breiter als 120 mm sind, ist das Umfangsfräsen möglicherweise nicht geeignet.
Beim Planfräsen kommt es beim Fräsen in erster Linie auf die Oberseite des Schneidwerkzeugs an. Da die Werkzeugachse senkrecht zum Werkstück steht, kann nur die Oberseite des Werkzeugs die Werkstückoberfläche berühren und schneiden. Beim Umfangsfräsen wird die Seite des Werkstücks bearbeitet, wobei das Werkzeug an der Seite des Werkstücks schneidet, um Material abzutragen.
Das Planfräsen eignet sich besser zur Oberflächenbearbeitung und zum Abtragen einer kleinen Materialmenge vom Werkstück. Aufgrund der Eigenschaften seiner Schneidmethode kann beim Planfräsen eine Feinbearbeitung der Werkstückoberfläche erreicht werden, wodurch die Oberflächengüte und -genauigkeit verbessert wird. Das Umfangsfräsen hingegen eignet sich besser zum Abtragen großer Materialmengen vom Werkstück, insbesondere bei Schrupp- und Vorschlichtbearbeitungen, bei denen die Schnitteffizienz höher ist.
Das Planfräsen kann sowohl auf Maschinen mit horizontaler als auch vertikaler Spindel durchgeführt werden, was eine größere Flexibilität bietet. Das Umfangsfräsen hingegen eignet sich vor allem für Maschinen mit horizontaler Spindel, sein Anwendungsbereich ist jedoch relativ begrenzt.
Wie funktioniert Planfräsen?
Der Prozess des Planfräsens kann in die folgenden vier Kernschritte unterteilt werden, von denen jeder für die endgültige Bearbeitungsqualität und -effizienz entscheidend ist.
1. Werkstückpositionierung
Stabilisieren und sichern Sie das Werkstück vor dem Planfräsen auf dem Arbeitstisch, um sicherzustellen, dass es sich während des gesamten Bearbeitungsprozesses nicht bewegt oder vibriert.
2. Maschinenausrichtung und Werkzeugauswahl
Stellen Sie die Fräsmaschine senkrecht zum Werkstück ein, um eine präzise Bearbeitung der Werkstückoberfläche durch die Werkzeugoberseite zu gewährleisten. Wählen Sie gleichzeitig den geeigneten Planfräser basierend auf Material, Form und Bearbeitungsanforderungen des Werkstücks aus, um die Schärfe und Haltbarkeit des Werkzeugs sicherzustellen.
3. Vorschub und Spindeldrehzahl anpassen
Der Vorschub bestimmt die Geschwindigkeit, mit der sich das Werkstück während der Bearbeitung bewegt, während die Spindeldrehzahl die Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeugs beeinflusst. Passen Sie diese beiden Parameter entsprechend dem Material, der Dicke und den Bearbeitungsanforderungen des Werkstücks an, um die besten Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.
4.Bearbeitung und Überwachung
Sobald alle Vorbereitungen abgeschlossen sind, starten Sie die CNC-Maschine für die Bearbeitung. Zu diesem Zeitpunkt folgt die Maschine automatisch dem voreingestellten Bearbeitungsprogramm, während der Maschinist den Prozess genau überwacht, um sicherzustellen, dass alles reibungslos läuft.
Auswahl des idealen Schneidwerkzeugs zum Planfräsen
Beim Planfräsen sind Aufsteckfräser, Schaftfräser und Schlagfräser die drei wichtigsten Werkzeuge zur Auswahl.
Muschelmühle
Aufsteckfräser sind die am häufigsten verwendeten Werkzeuge beim Planfräsen. Ausgestattet mit mehreren Zähnen und am Umfang montierten Schneidkanten erzeugt dieses Schneidwerkzeug mühelos eine äußerst gleichmäßige Oberflächengüte. Wie in der Abbildung unten gezeigt.
Diese Konstruktion kontrolliert nicht nur die Menge des bei jedem Schnitt entfernten Materials, sondern sorgt auch für ausgewogene Schnittkräfte. Darüber hinaus eignen sich Walzenmühlen für die Verarbeitung einer Vielzahl von Materialien und sind daher vielseitig einsetzbar.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass je nach Härte des Materials die Schneideinsätze von Walzenmühlen möglicherweise regelmäßig ausgetauscht werden müssen, um ihre Schneidleistung aufrechtzuerhalten.
Fliegenschneider
Ein Schlagschneider verfügt nur über eine Schneide und eine Klinge und wird hauptsächlich für die Bearbeitung großer Flächen verwendet. Es gibt verschiedene Arten von Schlagschneidern, darunter Einpunkt-Schlagschneider (wobei sich „Einzelpunkt“ auf das Schneidwerkzeug mit einer Schneidkante bezieht, die in einem einzigen Durchgang Material entfernen kann) und rotierende Biegewerkzeuge.
Sie können bei geringem Energieverbrauch feine Oberflächengüten erzeugen. Daher sind Schlagfräser für Bearbeitungsaufgaben, bei denen eine hohe Oberflächengüte bei gleichzeitig minimalem Energieverbrauch erwünscht ist, die ideale Wahl.
Für detailliertere Informationen zu fliegenden Messern lesen Sie bitte diesen Artikel: Entdecken Sie Fly Cutter: Präzisionsbearbeitung vom Feinsten
Schaftfräser
Schaftfräser sind für ihr einzigartiges Schneidkantendesign bekannt, das zum Erzeugen flacher Oberflächen entlang der Achse einer Hochgeschwindigkeitsspindel verwendet wird und sich besonders für komplizierte Endbearbeitungsvorgänge an Werkstücken eignet. Bei Bearbeitungsaufgaben, bei denen große Materialmengen entfernt werden müssen, sind Schaftfräser jedoch möglicherweise nicht die optimale Wahl.
Darüber hinaus können Schaftfräser aufgrund ihrer relativ schwächeren Struktur bestimmte Materialien nur eingeschränkt verarbeiten. Daher muss bei der Auswahl von Schaftfräsern eine Balance gefunden werden, die auf spezifischen Bearbeitungsanforderungen und Materialeigenschaften basiert.
Tipps zur Auswahl des richtigen Planfräswerkzeugs
Wenn es um die Auswahl des optimalen Planfräswerkzeugs geht, erfordern verschiedene Arten von Planfräsoperationen unterschiedliche Auswahlmöglichkeiten. Hier finden Sie einige wichtige Punkte und ausführliche Erläuterungen, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen Werkzeugs für bestimmte Aufgaben helfen sollen.
Beim Umgang mit harten Materialien sind Kugelmühlen die erste Wahl. Durch ihre Konstruktion mit mehreren Schneidkanten können sie große Materialmengen effizient abtragen.
Für die Bearbeitung weicherer Materialien sind Schlagfräser die idealen Planfräswerkzeuge. Ihr Design ermöglicht es ihnen, feine Oberflächen bei geringem Energieverbrauch zu erzeugen.
Wenn Sie durch Planfräsen ästhetisch ansprechende Designs erstellen müssen, sind Schaftfräser die beste Wahl. Schaftfräser sind mit mehreren Zähnen am Schaft ausgestattet, wodurch sie sich flexibel an verschiedene Bearbeitungsanforderungen anpassen lassen, egal ob es sich um glatte Kurven oder komplizierte Muster handelt.
Neben dem Werkzeugtyp ist auch der Winkel, in dem das Werkzeug in das Werkstück eintritt, ein wichtiger Gesichtspunkt. Die meisten Werkzeuge dringen in einem Winkel von 45° oder 90° in das Werkstück ein.
Wählen Sie zwischen 45° und 90°?
Eine 45°-Schneide ist besser für anspruchsvolles Schneiden geeignet. Es sorgt für eine bessere Oberflächengüte, geringere Vibrationen und ausgeglichenere Schnittkräfte.
Ein 90°-Planfräser eignet sich für dünnwandige Teile, schlecht geklemmte Teile und Situationen, die eine präzise 90-Grad-Formgebung erfordern.
Gemeinsame 4 Arten von Planfräsoperationen
Bei Fräsvorgängen werden üblicherweise verschiedene Arten von Planfrästechniken eingesetzt, jede mit spezifischen Anwendungen und Best Practices. Im Folgenden gehen wir detailliert auf diese vier gängigen Arten von Planfräsvorgängen ein.
Allgemeines Planfräsen
Das allgemeine Planfräsen (siehe Abbildung 1) ist die grundlegendste und gebräuchlichste Planfrästechnik in der maschinellen Bearbeitung. Es kann mit verschiedenen Arten von Schneidwerkzeugen durchgeführt werden, wobei Werkzeuge mit einem Steigungswinkel von 45° am häufigsten vorkommen.
Werkzeuge mit 45°-Anstellwinkel:
- Für allgemeine Zwecke bevorzugt
- Reduzieren Sie Vibrationen bei langen Überhängen
- Dünne Spandicke für höhere Produktivität
Werkzeuge mit 90°-Anstellwinkel:
- Dünnwandige Teile
- Schlecht geklemmte Teile
- Situationen, die eine 90°-Formung erfordern
Fräser mit runden Einsätzen:
- Vielseitige Werkzeuge
- Höhere Schneidkantenfestigkeit
- Mehrere Schneidkanten pro Wendeschneidplatte
- Geeignet für die Bearbeitung hitzebeständiger Legierungen
- Sorgt für einen reibungslosen Schneidvorgang
Um den allgemeinen Planfräsprozess zu optimieren, können Maschinisten die folgenden Tipps berücksichtigen:
- Wählen Sie den geeigneten Werkzeugdurchmesser, der normalerweise 20 bis 50 % größer als der Werkstückdurchmesser sein sollte.
- Verwenden Sie beim Fräsen von Teilen mit geringer axialer Steifigkeit einen 90°-Fräser, um den Großteil der Schnittkräfte axial zu leiten.
- Vermeiden Sie axiale Schnitttiefen zwischen 0.5 und 2 mm.
- Verwenden Sie scharfe Schneidkanten mit positivem Spanwinkel, um die Schnittkräfte zu reduzieren. Sie eignen sich zum Planfräsen dünnwandiger und konturierter Abschnitte.
- Weichen Sie den Eintrittspunkt von der Mitte des Werkstücks ab, um dünnere Austrittsspäne zu erzeugen und so den Werkzeugverschleiß und die Wärmeentwicklung zu reduzieren.
Hochleistungs-Planfräsen
Das Hochleistungs-Planfräsen (siehe Abbildung 2) wird hauptsächlich zur Bearbeitung großer Werkstücke und zum Abtragen großer Materialmengen eingesetzt. Bei dieser Bearbeitungsmethode müssen Maschinisten auf Schnittkräfte, Schnitttemperaturen und Werkzeughaltbarkeit achten. Planfräser mit einem Anstellwinkel von 60° werden aufgrund ihrer hohen Vorschübe und hervorragenden Schnittleistung bevorzugt.
Der Schlüssel zur Optimierung des Hochleistungs-Planfräsens liegt in:
Bei der Verwendung eines magnetischen Spanntisches zum Spannen des Werkstücks sammelt sich in der Regel eine erhebliche Menge an erzeugten Spänen um das Werkzeug herum an, was zu Spanunterbrechungen oder teilweiser Spanabfuhr sowie zum Nachschneiden der Späne führt, was die Standzeit des Werkzeugs gefährden kann.
Um diese Situation zu vermeiden, ist es wichtig, eine spanfreie Zone im Bearbeitungsbereich aufrechtzuerhalten. Dies kann erreicht werden, indem die axiale Schnitttiefe erhöht wird, um zu verhindern, dass zerbrechliche Werkzeugspitzen mit abrasiven Oberflächenhäuten und Oxiden in Kontakt kommen, und indem der Oberflächenkontaktpunkt zu den robusteren primären Schneidkanten der Wendeschneidplatte verschoben wird.
Hochvorschubfräsen
Das Hochvorschubfräsen (siehe Abbildung 3) ist ein Hochgeschwindigkeitsschneidverfahren, das extrem hohe Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe der Werkzeuge erfordert. Bei der Verwendung von Werkzeugen mit kleinem Steigungswinkel oder Fräsern mit runden Wendeplatten kann das Planfräsen aufgrund des dünnen Spaneffekts mit extrem hohen Vorschubgeschwindigkeiten pro Zahn (bis zu 4 mm/z) durchgeführt werden.
Schlichten mit Wiper-Wendeschneidplatten
Wiper-Einsätze werden hauptsächlich verwendet für Oberflächenveredelung. Durch den Einsatz von Wiper-Wendeschneidplatten zusätzlich zu Standard-Wendeschneidplatten kann die Oberflächengüte des Werkstücks weiter verbessert werden. Typischerweise gibt es sie in unterschiedlichen Längen und als Links- und Rechtsversion. Die Wahl hängt von der Art der Standard-Wendeschneidplatten und der Vorschubgeschwindigkeit pro Umdrehung ab.
Tipps zur Optimierung des Planfräsens
Planfrästechniken sind entscheidende Fähigkeiten, die Maschinisten während des Bearbeitungsprozesses beherrschen müssen und die sich direkt auf die Bearbeitungseffizienz und die Produktqualität auswirken. Hier sind einige grundlegende Techniken zum Planfräsen:
- Wählen Sie die empfohlene Spindeldrehzahl basierend auf Werkzeug und Werkstückmaterial, um übermäßigen Werkzeugverschleiß zu vermeiden.
- Positionieren Sie das Schneidwerkzeug leicht außermittig zur Werkstückmitte. Durch diese Positionierung können dünnere Späne erzeugt werden, wodurch der Widerstand beim Schneiden verringert und die Schneideffizienz verbessert wird.
- Vermeiden Sie häufiges Ein- und Aussteigen aus dem Werkstück, da dies zu unnötiger Belastung führen und die Bearbeitungsgenauigkeit und Werkzeuglebensdauer beeinträchtigen kann.
- Vermeiden Sie beim Fräsen von Nuten oder Löchern mehrfaches Ein- und Ausfahren des Werkstücks. Alternativ können Sie spezielle Schneidstrategien anwenden, um diese Herausforderungen zu bewältigen.
- Führen Sie die CNC-Technologie ein, um eine Automatisierung und präzise Steuerung des Schneidprozesses zu erreichen.
- Wählen Sie den passenden Werkzeugtyp und die Schnittparameter (wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschub usw.) basierend auf dem Werkstückmaterial und den Bearbeitungsanforderungen.
- Kontrollieren Sie effektiv die Größe und Richtung der Schnittkräfte, um zu vermeiden, dass übermäßige Schnittkräfte eine Verformung des Werkstücks oder eine Beschädigung des Werkzeugs verursachen.
Fazit
Das Planfräsen ist ein Schlüsselprozess für die glatte Oberfläche und die Präzisionsbearbeitung von Teilen. Die Auswahl des geeigneten Planfräsers und die Optimierung des Prozesses sind von entscheidender Bedeutung. Als Profi Frässervice Anbieter, BoYi kann die Fräsanforderungen von kundenspezifischen Kunststoff- und Metallteilen effizient bewältigen, egal ob es sich um die Herstellung von Prototypen oder um die Massenproduktion handelt, und dabei sowohl Qualität als auch Geschwindigkeit gewährleisten. Durch die Zusammenarbeit mit uns erhalten Sie professionelle und effiziente Fräsdienstleistungen zur Lösung aller Fräsprobleme.
Wenn Sie irgendwelche Bedürfnisse haben, wenden Sie sich bitte an uns Kontakt aufnehmen und wir werden Ihnen innerhalb von 12 Stunden ein Angebot und eine Rückmeldung zukommen lassen.
FAQ
Beim Planfräsen geht es um das Fräsen der Oberseite eines Werkstücks unter Verwendung des oberen Teils des Schneidwerkzeugs. Beim Seitenfräsen hingegen werden die Seiten des Werkstücks gefräst, wodurch die Fräswirkung erweitert wird. Das Planfräsen ist sowohl für horizontale als auch für vertikale Spindelmaschinen geeignet, während das Seitenfräsen nur für horizontale Spindelmaschinen möglich ist.
Unter Planfräsen versteht man den Prozess der Erzeugung einer ebenen Fläche im rechten Winkel zur Achse des Fräsers. Dabei wird das Planwerkzeug gegen den Uhrzeigersinn gedreht, während sich das Werkstück über den Fräser bewegt, wodurch effektiv Material entfernt wird.
Beim Planfräsen wird das Schneidwerkzeug senkrecht zur Spindel positioniert und schneidet über die Oberfläche des Werkstücks. Beim Umfangsfräsen hingegen bewegt sich der Fräser parallel zur Oberfläche und behält eine parallele Ausrichtung zum Fräser bei.
Das Planfräsen bietet mehrere Vorteile, wie z. B. die Bereitstellung einer glatten Oberflächengüte, die Vielseitigkeit für verschiedene Materialien wie Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Metalle sowie die Erzielung höherer Vorschubgeschwindigkeiten.
Planfräsen wird typischerweise bei der Erstellung großer flacher Flächen eingesetzt. Im Vergleich zum Umfangsfräsen bietet es eine bessere Oberflächengüte, allerdings mit einem langsameren Materialabtrag. Das Planfräsen ist zwar schneller als das Schaftfräsen, kann jedoch zu einer etwas raueren Oberflächengüte führen.
Stichwort: CNC-Bearbeitungshandbuch
Dieser Artikel wurde von Ingenieuren des BOYI TECHNOLOGY-Teams verfasst. Fuquan Chen ist ein professioneller Ingenieur und technischer Experte mit 20 Jahren Erfahrung im Rapid Prototyping sowie in der Herstellung von Metallteilen und Kunststoffteilen.
