Fräswerkzeuge: Typen, Materialien und Auswahltipps

Fräswerkzeuge dienen zum Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstücks und helfen so, Metall oder Kunststoff in die gewünschte Form zu bringen. Diese Werkzeuge gibt es in vielen Ausführungen und Größen, jedes für eine bestimmte Aufgabe geeignet. In diesem Leitfaden führen wir Sie durch die verschiedenen Arten des Fräsens Schneider, die Materialien, aus denen sie hergestellt sind, und praktische Ratschläge zur Auswahl des richtigen Werkzeugs für Ihr Projekt.

Was ist ein Fräswerkzeug?

Fräser sind rotierende Werkzeuge, die an Fräsmaschinen befestigt sind. Diese Maschinen drehen den Fräser mit hoher Geschwindigkeit und führen ihn in das Werkstück ein, um Material abzutragen. Ziel ist es, das Werkstück durch das Abtragen unerwünschter Bereiche zu formen, entweder an der Oberfläche oder tiefer im Material.

Funktionsweise von Fräsern in Fräsmaschinen

Ein Fräser rotiert mit hoher Geschwindigkeit, während die Schneidkanten an seinem Umfang und seiner Stirnfläche in das Werkstück eingreifen. Im Gegensatz zu einem Bohrer, der nur axial schneidet, können viele Fräser dank ihrer Nuten – oder spiralförmigen Nuten –, die Späne von der Schneidzone abführen, Material in mehrere Richtungen abtragen.

Eine typische Fräseinrichtung hält den Fräser in einer Spindel, die ein- oder mehrzahnige Werkzeuge aufnehmen kann. Das Werkstück wird relativ zum Fräser entlang einer oder mehrerer Achsen – oft X, Y und Z – bewegt, um Bearbeitungen wie Schlitzen, Planfräsen, Profilfräsenund Konturierung. Moderne CNC-Fräsen (Computerized Numerical Control) können diese Achsen präzise synchronisieren, wodurch die Bearbeitung komplexer dreidimensionaler Formen möglich wird.

Arten von Fräswerkzeugen

Hersteller unterteilen Fräser anhand ihrer Form, der Ausrichtung der Schneidkanten und des Anwendungszwecks in verschiedene Kategorien. Die sechs Hauptkategorien sind:

1. Planfräser
2. Fliegenschneider
3. End Mills
4. T-Nutenfräser
5. Formfräser
6. Schlitzsägen

Jede Kategorie enthält spezielle Untertypen für bestimmte Aufgaben. In den folgenden Abschnitten werden diese Optionen ausführlich beschrieben.

Planfräser

Planfräser verfügen über mehrere Einsatztaschen am Außendurchmesser. Jeder Einsatz verfügt über eine Schneidkante, die bei einem horizontalen Schnitt in das Werkstück eingreift. Planfräsen Erzeugt flache, gleichmäßige Oberflächen über große Flächen. Die Wendeschneidplatten sitzen am Rand des Fräsers, sodass Werkzeuge mit großem Durchmesser breite Materialbahnen in weniger Durchgängen abtragen können. Planfräser werden häufig für die Oberflächenbearbeitung und den Materialabtrag eingesetzt.

Fliegenschneider

Fliegenschneider bestehen aus einem oder zwei einschneidigen Schneidwerkzeugen, die auf einer rotierenden Spindel montiert sind. Sie arbeiten ähnlich wie Drehmeißel und schneiden über die Werkstückoberfläche. Schlagfräser hinterlassen eine charakteristische, gezackte Oberfläche, die durch geringe Schnitttiefen und höhere Spindeldrehzahlen minimiert werden kann. Schlagfräser eignen sich für leichte Planfräsarbeiten, insbesondere in Werkstätten, wo die Werkzeugkosten niedrig gehalten werden müssen.

Zu den Untertypen gehören:

1. Rotations-Schnitz-Schlagfräser

Ein rotierender Schnitz-Schlagfräser verfügt über einen kleinen rotierenden Werkzeugkopf anstelle einer einfachen Spitze. Diese Fräser schnitzen komplizierte Muster in Holz oder Kunststoff. Sie gravieren auch flache Muster in Glas oder weiche Materialien.

2. Mehrschichtige Rotations-Schlagmesser

Ein Mehrlagen-Schlagmesser besitzt mehrere rotierende Spitzen am selben Arm. Diese Messer schneiden mehrere Lagen dünnen Materials, wie z. B. Stoff oder Verbundplatten, in einem Durchgang. Das Schnittprofil bleibt dabei verzerrungsfrei erhalten.

3. Punkt-Fliegenschneider

Ein Punktfräser verfügt über eine einzelne Spitze aus Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl. Diese Werkzeuge schneiden mit einer winzigen Spitze und liefern so eine hohe Oberflächenqualität und minimales Rattern.

End Mills

An Schaftfräser hat mehrere Schneidkanten an den Enden und Seiten. Diese Werkzeuge können axial (in das Werkstück hinein) und radial (entlang der Seite) schneiden. Diese Eigenschaften machen Schaftfräser vielseitiger als Bohrer, die nur axial schneiden.

Es gibt verschiedene Untertypen von Schaftfräsern:

1. Flache (quadratische) Schaftfräser

Ein Flachfräser, auch Vierkantfräser genannt, verfügt über eine gerade Schneide im 90-Grad-Winkel. Diese Werkzeuge eignen sich zum Schlitzen, Profilieren und Eintauchen. Sie erzeugen scharfe Ecken und flache Böden in Taschen.

2. Eckenrundungsfräser

Ein Eckenrundungsfräser hat einen kleinen Radius an der Spitze. Diese Fräser erzeugen leicht abgerundete Kanten am Profil eines Werkstücks. Diese abgerundeten Kanten tragen zur Verbesserung der Bauteilfestigkeit bei und reduzieren Spannungsspitzen.

3. Kugelfräser

Kugelkopffräser haben eine abgerundete Spitze. Maschinenbauer verwenden sie für dreidimensionale Konturbearbeitung und gewölbte Oberflächen, da die runde Unterseite eine glatte Oberfläche hinterlässt. Die Kugelform verteilt die Schnittkräfte gleichmäßig und reduziert Grate am Werkstück.

4. Radiusfräser

Ein Radiusfräser hat abgerundete Kanten. Diese Werkzeuge reduzieren die Spannungskonzentration am Fräser und an den Werkstückecken. Diese Eigenschaften verhindern Absplitterungen und verlängern die Werkzeuglebensdauer.

5. Eckradius-Schaftfräser

Ein Eckradiusfräser, auch als Hog Mill bezeichnet, verfügt über mehrere gezahnte Nuten und einen ausgeprägten Radius. Diese Werkzeuge entfernen beim Schruppen große Materialmengen. Diese Fräser erreichen hohe Vorschübe und hinterlassen eine raue Oberfläche, die von den meisten Schlichtwerkzeugen gereinigt werden kann.

6. Unterschneidende (Lollipop) Schaftfräser

Ein Hinterschnittfräser, auch Lollipop-Fräser genannt, hat einen kugelförmigen Schneidteil, der von der Mittellinie des Werkzeugs versetzt ist. Diese Fräser tauchen in Werkstücke ein, um Hinterschnitte und versteckte Merkmale zu bearbeiten.

T-Nutenfräser

T-Nutenfräser, auch Woodruff-Fräser genannt, schneiden T-förmige Nuten in Werkstücke. Die abgewinkelten Zähne am Rand bilden den Boden und die vertikalen Wände der Nut. Hersteller verwenden diese Fräser üblicherweise zur Herstellung von Vorrichtungsplatten, Maschinentischen und Strukturträgern, die sichere Schraubenköpfe oder Gleitkeile erfordern.

Formfräser

Formfräsen Fräser verfügen über einzigartige Profile, die der gewünschten Kontur des Werkstücks entsprechen. Die Bearbeitung von Schrägverzahnungen, Formhohlräumen und detaillierten Konturen erfolgt über Formfräser. Zu den Untertypen gehören:

1. Formfräser zum Abrunden von Ecken

Eckradiusfräser, auch Radiusfräser genannt, schneiden abgerundete Profile und Fasen. Maschinenbauer verwenden sie für dekorative Kanten und Übergänge.

2. Formfräser mit eingesetzten Zähnen

Ein Formfräser mit eingesetzten Zähnen verwendet austauschbare Hartmetall- oder Stahleinsätze, die auf einem Stahlkörper montiert sind. Diese Fräser sind leicht zu warten und lassen sich bei Zahnverschleiß schnell wechseln.

3. Konvexe Formfräser

Ein konvexer Formfräser zeichnet sich durch ein nach außen gewölbtes Profil aus. Diese Fräser erzeugen nach innen gerichtete Nuten im Werkstück. Diese Formen kommen in dekorativen Formteilen und mechanischen Nocken zum Einsatz.

Metall-Schneidesägen

Eine Schlitzsäge ist ein dünner Kreisschneider, der Material durchschneidet. Diese Werkzeuge eignen sich hervorragend zum Schneiden schmaler Schlitze und zum Abtrennen von Werkstückteilen. Zu den Varianten gehören:

1. Zylindrische Fräser

Dabei handelt es sich um Dickschlitzsägen mit ausschließlich Umfangszähnen, die für schwere Schlitzarbeiten und hohe Materialabtragsraten ausgelegt sind.

2. Einfache Schlitzsägen

Eine einfache Schlitzsäge hat nur an der Außenkante Schneidzähne. Diese Sägen arbeiten mit hoher Geschwindigkeit und schneiden Nichteisenmetalle und Stahl. Diese Werkzeuge haben oft eine konkave Ausnehmung auf beiden Seiten, um Reibung zu vermeiden.

3. Seitenzahn-Schlitzsägen

Eine Schlitzsäge mit Seitenzähnen hat Schneidzähne sowohl am Umfang als auch an den Flächen. Diese Werkzeuge halten die Schlitzbreite beim Schneiden tiefer Nuten genauer ein.

4.Plattenfräser

Diese Werkzeuge, auch Plattenfräser genannt, verfügen über schraubenförmige oder gerade Zähne auf einer Scheibe mit großem Durchmesser. Maschinisten verwenden sie zum leichten Fräsen flacher Oberflächen parallel zur Spindel.

5. Konkave (Radius-)Schlitzsägen

Konkave Schlitzsägen haben eine gebogene Kante, die dem Werkstück eine konvexe Form verleiht. Diese Sägen schneiden glatte, halbkreisförmige Rillen.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welchen Fräser Sie für Ihr nächstes Projekt verwenden sollen, ist es immer eine gute Idee, einen Zerspanungsexperten zu konsultieren. BOYI TECHNOLOGY verfügt über 20 Jahre Erfahrung im Bearbeitungsbereich und ist spezialisiert auf die Bereitstellung CNC-Fräsdienste. Wenn Ihre Arbeit weitergeht, bitte Kontakt aufnehmen für professionelle Einblicke und Angebote für Frästeile.

So wählen Sie die richtigen Fräswerkzeuge aus

Bei der Auswahl des optimalen Fräsers müssen Werkstückmaterial, Maschinenkapazität, Anforderungen an die Oberflächengüte und wirtschaftliche Faktoren berücksichtigt werden.

Anzahl der Zähne

Mehr Schneiden erhöhen die Abtragsleistung und die Oberflächengüte, verringern aber den Spanraum. Verwenden Sie weniger Schneiden (2–3) für Aluminium, um Spanstau zu vermeiden, und mehr (4–6) für Stahl, um den Vorschub zu verbessern. Höhere Spiralwinkel sorgen für einen gleichmäßigeren Schnitt, verringern aber die axiale Steifigkeit. Wählen Sie für allgemeine Fräsarbeiten eine Spirale von 30°–45°.

Werkzeuggröße und -durchmesser

Größere Durchmesser tragen mehr Material pro Durchgang ab, erfordern aber mehr Spindelleistung. Für das Planfräsen wird oft ein Fräser mit dem 1.5-fachen Spindeldurchmesser empfohlen. Hohe L/D-Verhältnisse erhöhen die Werkzeugablenkung. Halten Sie L/D möglichst ≤ 3:1.

Schnittparameter optimieren

Orientieren Sie sich an den Daten der Werkzeuglieferanten und passen Sie die Bearbeitung dann an Werkzeugverschleiß und Oberflächengüte an. Schruppdurchgänge können bis zu 50 % des Fräserdurchmessers abtragen; Schlichtdurchgänge sollten 15 % nicht überschreiten.

Werkzeugbeschichtungs- und Kühlmittelstrategie

Kühlmittel oder Hochdrucknebel können helfen, Späne zu entfernen und die Fräsertemperatur zu senken. Für einige Bearbeitungsvorgänge (z. B. die Endbearbeitung von Gusseisen) ist jedoch Trockenschneiden von Vorteil. Die Beschichtung sollte auf das Material abgestimmt sein. Diamantbeschichtungen eignen sich hervorragend für Verbundwerkstoffe und Aluminium; AlTiN eignet sich für hochwarmfeste Stähle.

Berücksichtigen Sie Werkzeughalter und Rundlauf

Übermäßiger Rundlauf verkürzt die Lebensdauer des Fräsers und beeinträchtigt die Oberflächengüte. Ein Mechaniker sollte Präzisionswerkzeughalter verwenden und die Kegelpassung überprüfen. Bei sehr kleinen Werkzeugen (unter 5 mm) kann selbst ein geringer Rundlauf den Fräser beschädigen.

Aus welchen Materialien werden Fräser hergestellt?

Die Leistung eines Fräsers hängt nicht nur von seiner Form, sondern auch vom Material ab, aus dem er besteht. Hier sind die am häufigsten verwendeten Materialien:

Schnellarbeitsstahl (HSS)

HSS ist eine verbesserte Version von Kohlenstoffstahl, die Elemente wie Wolfram, Chrom und Molybdän enthält. Es ist verschleißfester und behält seine Härte bis etwa 650 °C. Es wird häufig für Allzweck-Fräswerkzeuge verwendet.

Kohlenstoff-Werkzeugstahl

Kohlenstoffstahl enthält 0.6–1.5 % Kohlenstoff sowie geringe Mengen Silizium und Mangan. Aus diesen Materialien entstehen Fräser, die leicht zu schärfen und wirtschaftlich herzustellen sind. Diese Fräser funktionieren gut bei Geschwindigkeiten unter 250 °C. Sie eignen sich für die langsame Bearbeitung von Weichmetallen wie Aluminium, Messing und Magnesium. Über 250 °C verlieren diese Fräser schnell an Härte und benötigen daher Kühlmittel und häufiges Nachschärfen.

Stellit

Stellit ist eine Kobaltlegierung, die auch bei hohen Temperaturen stabil bleibt. Sie wird häufig in Massenproduktionsanwendungen wie der Herstellung von Motorkomponenten eingesetzt. Stellitwerkzeuge sind robust und verschleißfest, aber teuer und schwer zu bearbeiten.

Keramik

Keramikfräser bestehen aus Aluminiumoxid- oder Siliziumnitridkeramik. Diese Fräser sind hitzebeständiger und verschleißfester als Hartmetall oder Cermet. Sie schneiden Superlegierungen, gehärtete Stähle und exotische Materialien bei sehr hohen Temperaturen. Sie bleiben bei 1000 °C scharf, erfordern aber robuste Maschinen und stabile Aufbauten, um Absplitterungen zu vermeiden.

Hartmetall

Hartmetall kombiniert Wolframkarbidpartikel mit einem Kobaltbinder. Dieses Material bleibt bei Temperaturen bis etwa 1,000 °C hart. Maschinenbauer verwenden Hartmetallfräser zum Hochgeschwindigkeits-Schruppen und Schlichten von Stahl und rostfreien Legierungen. Für zusätzliche Verschleißfestigkeit beschichten sie Hartmetallwerkzeuge häufig mit Titannitrid (TiN) oder Aluminiumoxid (Al₂O₃).

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Fazit

Fräser gibt es in vielen Formen, Materialien und Größen. Jeder Fräsertyp eignet sich für bestimmte Geometrien und Materialbedingungen. Die richtige Auswahl hängt auch von der Maschinenleistung, der Spindeldrehzahl, dem Kühlmittelverbrauch und der präzisen Werkzeugaufnahme ab. Im Zweifelsfall können die Kataloge der Werkzeughersteller und das Testen kleinerer Chargen helfen, die beste Wahl für eine bestimmte Fräsanwendung zu treffen.

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