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Fritz Hartmann Präzisionswerkzeuge

Beim Fräsen handelt es sich um ein spanendes Fertigungsverfahren. Dieses Verfahren wird zur Herstellung Werkzeugen angewandt, die eine bestimmte geometrische Gestalt aufweisen. Dadurch, dass sich das Fräswerkzeug um die eigene Achse dreht, lässt sich das Material mit hoher Geschwindigkeit entfernen.

Fräsverfahren heben sich durch einige Besonderheiten von anderen spanenden Fertigungsverfahren ab. Zum einen lassen sich Werkstücke ausschließlich maschinell fräsen, darüber hinaus handelt es sich bei dem Verfahren um eine relativ neue Technik, die erst mit der Industriellen Revolution im 19. Jahrhundert Einzug in die Fabriken und Fertigungshallen dieser Welt hielt.

Bei der Bearbeitung haben die Werkzeuge nicht durchgängig Berührung mit dem Werkstück. In einem Fräsprozess können die Schneiden in ein Werkstück eindringen und sich anschließend wieder vom Werkstück lösen. Bei diesem Verfahren, in der Fachliteratur auch „unterbrochener Schnitt“, entsteht ein stoßartiger schwankender Verlauf der Zerspankraft, die sich auf das Werkstück auswirkt.

Auf Grund der Änderung des sogenannten Vorschubrichtungswinkels, gestaltet sich die Berechnung in diesem Verfahren etwas komplexer als bei anderen Fertigungsverfahren.

Fräsen kann insbesondere bei der Schaffung ebener Oberflächen sinnvoll sein. Dazu zählen beispielsweise bewegte Maschinenteile, Nuten oder Führungen. Während heute hauptsächlich moderne Fräsmaschinen im Einsatz sind, wurden bis weit in die Mitte des 19. Jahrhunderts vergleichbare Formen hauptsächlich durch Hobeln erzeugt. Zu den gängigsten Fräserzeugnissen im Alltag zählen beispielsweise Zahnräder, die im Verfahren des Walzfräsens hergestellt werden.

Fräsverfahren nach DIN 8589

Die unterschiedlichen Fräsverfahren sind nach DIN 8589 normiert und teilen sich in folgende Verfahren auf:

Planfräsen

Hauptsächlich zur Schaffung ebener Flächen, wie beispielsweise Dichtungsflächen, Führungsbahnen an Werkzeugmaschinen, Motor- und Getriebegehäuse, Werkzeuggrundhalter, Drehbackfutter-Stirnflächen und Revolverstirnflächen. Das Planfräsen ist ein weit verbreitetes Fräsverfahren, das hauptsächlich zur Herstellung ebener Flächen verwendet wird.

Funktionsweise:

  • Werkzeugausrichtung – Die Frässpindel ist rechtwinklig zur Arbeitsfläche ausgerichtet.
  • Materialabtragung – Das überschüssige Material wird mit einer rechtwinklig zur Arbeitsfläche angesetzten Fräserfläche abgetragen

Anwendungen:

  • Flachen Oberflächen – Wie Dichtungsflächen an Flanschen, Motor- oder Getriebegehäusen.
  • Führungsbahnen – An Werkzeugmaschinen.
  • Absätzen und Stirnflächen – An verschiedenen Maschinenteilen

Betriebsparameter:

Die optimalen Betriebsparameter hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie dem zu bearbeitenden Material, der Bearbeitungsphase (Schruppen oder Schlichten) und dem gewählten Fräsertyp

Werkzeuge:

Typische Werkzeuge für das Planfräsen sind Planfräser mit verschiedenen Freiwinkeln, die je nach Anwendung und Material ausgewählt werden.

Vorteile:

  • Effizienz – Ermöglicht den schnellen Abtrag großer Materialmengen.
  • Präzision – Hohe Genauigkeit und gute Oberflächenqualität.
  • Vielseitigkeit – Kann sowohl für Schrupp- als auch für Schlichtbearbeitungen verwendet werden

Nachteile:

  • Geringe bis mittlere Schnitttiefen – Planfräsen ist oft auf geringere Schnitttiefen beschränkt, was die Produktivität bei bestimmten Anwendungen einschränken kann.
  • Spänehandhabung – Beim Fräsen entstehen viele Späne, insbesondere bei Materialien, die lange und gekräuselte Späne bilden. Der Umgang mit diesen Spänen kann schwierig sein.
  • Vibrationen – Bei großen Überhängen oder schwachen Aufspannungen können Vibrationen auftreten, die die Oberflächenqualität beeinträchtigen.
  • Werkzeugverschleiß – Die kontinuierliche Materialabtragung kann zu einem höheren Werkzeugverschleiß führen, insbesondere bei harten Materialien.
  • Wärmeentwicklung – Durch die hohe Schnittgeschwindigkeit kann es zu einer erhöhten Wärmeentwicklung kommen, die das Werkzeug und das Werkstück beeinflussen kann.

Diese Nachteile können jedoch durch die Wahl des richtigen Werkzeuges, Werkzeugsubstrat, Schneid- / Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung und der optimalen Schnittparameter minimiert werden.

Zudem können über die richtige Kühlung / Schmierung die Standzeit und Schnittqualität positiv beeinflusst werden.

Umfangsfräsen

Das Werkzeug rotiert parallel zur Werkstückoberfläche. die Werkzeugachse parallel zur Werkstückoberfläche ausgerichtet. Das bedeutet, dass die Schneidkanten des Fräsers am Umfang des Werkzeugs liegen und das Material von der Oberfläche des Werkstücks abtragen.

Funktionsweise:

  • Werkzeugausrichtung – Parallel zur Werkstückoberfläche.
  • Materialabtragung – Vor allem von den Rändern des Werkstücks.
  • Werkzeuge – Typischerweise werden Fräser mit Zähnen am Umfang verwendet, wie z.B. Schlagfräser.

Anwendungen:

Umfangsfräsen wird häufig für die Bearbeitung langer, durchgehender Flächen verwendet. Es eignet sich besonders gut für:

  • Profilfräsen – Bearbeitung komplexer Konturen und Profile.
  • Nutenfräsen – Fräsen von Nuten und Schlitzen.
  • Konturfräsen – Bearbeitung von Konturen und Formen

Gleichlauf- und Gegenlauffräsen:

Beim Umfangsfräsen unterscheidet man zwischen Gleichlauffräsen und Gegenlauffräsen:

  • Gleichlauffräsen – Die Drehrichtung des Werkzeugs und die Vorschubrichtung des Werkstücks zeigen in die gleiche Richtung. Dies führt zu einer besseren Oberflächenqualität.
  • Gegenlauffräsen – Die Drehrichtung des Werkzeugs und die Vorschubrichtung des Werkstücks zeigen in entgegengesetzte Richtungen. Hierbei muss das Werkstück besonders gut eingespannt sein

Vorteile:

  • Tiefe Schnitte – Geeignet für tiefere Schnitte im Vergleich zu anderen Fräsverfahren.
  • Oberflächenfinish – Erzeugt feine horizontale oder flache Oberflächen

Nachteile:

  • Werkzeugverschleiß – Da die Schneidkanten des Werkzeugs ständig im Kontakt mit dem Werkstück sind, kann es zu einem höheren Verschleiß kommen.
  • Vibrationen – Bei langen und dünnen Werkstücken können Vibrationen auftreten, die die Oberflächenqualität beeinträchtigen.
  • Spannung – Das Werkstück muss sehr gut gespannt sein, um Bewegungen während des Fräsens zu vermeiden, was zusätzliche Vorrichtungen erfordern kann.
  • Kraftaufwand – Der Kraftaufwand kann höher sein, besonders bei harten Materialien, was stärkere Maschinen erfordert.
  • Wärmeentwicklung – Durch die kontinuierliche Materialabtragung kann es zu einer erhöhten Wärmeentwicklung kommen, die das Werkzeug und das Werkstück beeinflussen kann.

Diese Nachteile können jedoch durch die Wahl des richtigen Werkzeuges, Werkzeugsubstrat, Schneid- / Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung und der optimalen Schnittparameter minimiert werden.

Zudem können über die richtige Kühlung / Schmierung die Standzeit und Schnittqualität positiv beeinflusst werden.

Stirnfräsen:

Beim Stirnfräsen erfolgt die Materialabtragung hauptsächlich durch die stirnseitigen Schneiden des Fräswerkzeugs. Das Werkzeug rotiert senkrecht zur Werkstückoberfläche.

Funktionsweise:

  • Werkzeugausrichtung – Die Frässpindel ist senkrecht zur Arbeitsfläche ausgerichtet.
  • Materialabtragung – Das Material wird durch die Schneiden an der Stirnseite des Fräsers abgetragen.

Anwendungen:

  • Planfräsen – Herstellung ebener Flächen.
  • Schulterfräsen – Bearbeitung von Schultern und Absätzen.
  • Nutenfräsen – Fräsen von Nuten und Schlitzen.

Betriebsparameter

Die optimalen Betriebsparameter hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie dem zu bearbeitenden Material, der Bearbeitungsphase (Schruppen oder Schlichten) und dem gewählten Fräsertyp.

Werkzeuge

Typische Werkzeuge für das Stirnfräsen sind Walzenstirnfräser und Scheibenfräser, die je nach Anwendung und Material ausgewählt werden.

Vorteile:

  • Hohe Oberflächenqualität – Erzeugt sehr glatte und präzise Oberflächen.
  • Vielseitigkeit – Kann für eine Vielzahl von Materialien und Anwendungen verwendet werden.
  • Effizienz – Ermöglicht den schnellen Abtrag von Material.

Nachteile:

  • Werkzeugverschleiß – Die Schneidkanten an der Stirnseite des Werkzeugs sind stark beansprucht, was zu einem höheren Verschleiß führen kann.
  • Vibrationen – Bei großen Überhängen oder unzureichender Spannung des Werkstücks können Vibrationen auftreten, die die Oberflächenqualität beeinträchtigen.
  • Spänehandhabung – Die entstehenden Späne können sich zwischen den Schneiden ansammeln und die Bearbeitung stören.
  • Wärmeentwicklung – Durch die hohe Schnittgeschwindigkeit kann es zu einer erhöhten Wärmeentwicklung kommen, die das Werkzeug und das Werkstück beeinflussen kann.
  • Kraftaufwand – Der Kraftaufwand kann höher sein, besonders bei harten Materialien, was stärkere Maschinen erfordert.


Diese Nachteile können jedoch durch die Wahl des richtigen Werkzeug, Werkzeugsubstrat, Schneid- / Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung und der optimalen Schnittparameter minimiert werden.

Zudem können über die richtige Kühlung / Schmierung die Standzeit und Schnittqualität positiv beeinflusst werden.

Profilfräsen:

Beim Profilfräsen werden hauptsächlich Profile hergestellt, wie beispielsweise Schwalbenschwanznuten, Span-Nuten oder T-Nuten. Die Vorschubbewegung bestimmt ob runde, gerade oder beliebige Formen erzeugt werden. Das Profilfräsen ist vielfach genormt und teilt sich in das Längs-Profilfräsen, das Form-Profilfräsen, das Rund-Profilfräsen sowie das Profilfräsen mit Fräskette auf.

Funktionsweise:

  • Werkzeugausrichtung – Das Werkzeug wird so geführt, dass die gewünschte Profilform auf das Werkstück übertragen wird.
  • Materialabtragung – Die Schneidkanten des. Fräsers formen das Werkstück entsprechend der Werkzeugkontur

Anwendungen:

  • Herstellung von Zahnrädern – Die Kontur des Fräsers bestimmt die Zahnform.
  • Bearbeitung von T-Nuten und Prismen – Für präzise Führungen und Verbindungen.
  • Dekorative Profile – In der Holzbearbeitung, z.B. für Möbelkanten und Zierleisten.

Betriebsparameter:

Die optimalen Betriebsparameter hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie dem zu bearbeitenden Material, der Bearbeitungsphase (Schruppen oder Schlichten) und dem gewählten Fräsertyp.

Werkzeuge:

Typische Werkzeuge für das Profilfräsen sind Scheibenfräser und Formfräser, die je nach Anwendung und Material ausgewählt werden.

Vorteile:

  • Präzision – Hohe Genauigkeit bei der Herstellung komplexer Formen.
  • Vielseitigkeit – Kann für eine Vielzahl von Materialien und Anwendungen verwendet werden.
  • Effizienz – Ermöglicht die schnelle Herstellung von Profilen

Nachteile:

  • Komplexität der Werkzeuge – Die Werkzeuge müssen oft speziell angefertigt werden, was die Kosten erhöht.
  • Werkzeugverschleiß – Die Schneidkanten des Werkzeugs sind stark beansprucht, was zu einem höheren Verschleiß führen kann.
  • Rüstzeiten – Das Einrichten der Maschine und das Wechseln der Werkzeuge können zeitaufwendig sein.
  • Vibrationen – Bei langen und dünnen Werkstücken können Vibrationen auftreten, die die Oberflächenqualität beeinträchtigen.
  • Spänehandhabung – Die entstehenden Späne können sich zwischen den Schneiden ansammeln und die Bearbeitung stören.
  • Wärmeentwicklung –  Durch die hohe Schnittgeschwindigkeit kann es zu einer erhöhten Wärmeentwicklung kommen, die das Werkzeug und das Werkstück beeinflussen kann.


Diese Nachteile können jedoch durch die Wahl des richtigen Werkzeug, Werkzeugsubstrat, Schneid- / Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung und der optimalen Schnittparameter minimiert werden.

Zudem können über die richtige Kühlung / Schmierung die Standzeit und Schnittqualität positiv beeinflusst werden.

Rundfräsen: 

Bei dieser Technik werden kreiszylindische Außen- oder Innenflächen erzeugt. Detailliert unterscheidet man in der Praxis zwischen dem Umfangs-Rundfräsen, dem Stirn-Rundfräsen und dem Stirn-Umfangs-Rundfräsen. Das Rundfräsen ist ein Fräsverfahren, bei dem kreiszylindrische Außen- oder Innenflächen erzeugt werden.

Funktionsweise:

  • Werkzeugausrichtung – Das Werkzeug oder das Werkstück führt eine kreisförmige Vorschubbewegung aus.
  • Materialabtragung – Die Schneidkanten des Fräsers tragen das Material entlang der kreisförmigen Bahn ab.

Anwendungen:

  • Herstellung von Zapfen – Zylindrische Verbindungen in der Holzbearbeitung.
  • Bearbeitung von Wellen und Achsen – In der Metallbearbeitung.
  • Innen- und Außenrundfräsen – Zur Bearbeitung von Innen- und Außenflächen zylindrischer Werkstücke

Betriebsparameter:

Die optimalen Betriebsparameter hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie dem zu bearbeitenden Material, der Bearbeitungsphase (Schruppen oder Schlichten) und dem gewählten Fräsertyp.

Werkzeuge:

Typische Werkzeuge für das Rundfräsen sind Rundfräser und spezielle Formfräser, die je nach Anwendung und Material ausgewählt werden.

Vorteile:

  • Präzision – Hohe Genauigkeit bei der Herstellung zylindrischer Formen.
  • Vielseitigkeit – Kann für eine Vielzahl von Materialien und Anwendungen verwendet werden.
  • Effizienz – Ermöglicht die schnelle Herstellung von zylindrischen Flächen.

Nachteile:

  • Komplexität der Maschinen – Rundfräsen erfordert spezialisierte Maschinen und Werkzeuge, die oft teurer und komplexer sind als herkömmliche Fräsmaschinen.
  • Hoher Werkzeugverschleiß – Durch die kontinuierliche kreisförmige Bewegung kann es zu einem höheren Verschleiß der Werkzeuge kommen.
  • Genauigkeit und Oberflächenqualität – Es kann schwieriger sein, die gewünschte Genauigkeit und Oberflächenqualität zu erreichen, insbesondere bei komplexen Geometrien.
  • Energieverbrauch – Rundfräsen kann einen höheren Energieverbrauch haben, da die Maschinen oft leistungsstärker sein müssen.


Diese Nachteile können jedoch durch die Wahl des richtigen Werkzeug, Werkzeugsubstrat, Schneid- / Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung und der optimalen Schnittparameter minimiert werden.

Zudem können über die richtige Kühlung / Schmierung die Standzeit und Schnittqualität positiv beeinflusst werden.

Schraubfräsen – Hierbei handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung schraubender Formen wie beispielsweise Spindeln, Zylinderschnecken und Gewinde.

Funktionsweise:

  • Verfahren – Beim Schraubfräsen wird das Werkstück durch eine wendelförmige Vorschubbewegung bearbeitet, um eine schraubenförmige Oberfläche zu erzeugen. Dies geschieht durch die gleichzeitige Rotation des Werkstücks und die Bewegung des Fräsers entlang einer Helix.

Anwendungen:

  • Hauptanwendungen – Herstellung von Gewinden, Spindeln, Zylinderschnecken und anderen schraubenförmigen Bauteilen.
  • Industrien – Maschinenbau, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, und viele andere Bereiche, die präzise Gewinde und schraubenförmige Komponenten benötigen.

Betriebsparameter:

  • Geschwindigkeit – Die Drehzahl des Werkstücks und die Vorschubgeschwindigkeit des Fräsers müssen genau abgestimmt sein, um die gewünschte Geometrie zu erreichen.
  • Tiefe und Steigung – Die Tiefe des Schnitts und die Steigung der Schraube sind wichtige Parameter, die je nach Anwendung variieren.

Werkzeuge:

  • Gewindefräser – Spezielle Fräswerkzeuge, die ein- oder mehrprofilig sein können. Diese Werkzeuge sind oft aus Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl gefertigt.
  • Maschinen – CNC-Fräsmaschinen, die präzise Bewegungen und Einstellungen ermöglichen.

Vorteile:

  • Präzision – Hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit bei der Herstellung von schraubenförmigen Geometrien.
  • Flexibilität – Anpassbar an verschiedene Gewindearten und -größen.
  • Oberflächenqualität – Gute Oberflächenqualität durch kontrollierte Bearbeitungsprozesse.

Nachteile:

  • Komplexität – Erfordert spezialisierte Maschinen und Werkzeuge, die teurer und komplexer sind.
  • Werkzeugverschleiß – Höherer Verschleiß der Werkzeuge durch die kontinuierliche Bewegung.
  • Energieverbrauch – Höherer Energieverbrauch aufgrund der leistungsstarken Maschinen.


Diese Nachteile können jedoch durch die Wahl des richtigen Werkzeug, Werkzeugsubstrat, Schneid- / Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung und der optimalen Schnittparameter minimiert werden.

Zudem können über die richtige Kühlung / Schmierung die Standzeit und Schnittqualität positiv beeinflusst werden.

Walzfräsen – Dieses Verfahren wird hauptsächlich bei Wälzstoßen, Wälzhobeln oder Gesenkschmieden angewandt. Hierbei wird in der Regel ein Profil verwendet, das den gefertigten Zähnen entspricht. Dabei wird die Rotation des Zahnrades, der Fräser sowie der Vorschub auf das Fertigungsverfahren und das Werkstück abgestimmt.

Funktionsweise:

  • Verfahren – Walzenfräsen ist ein kontinuierliches Verzahnungsverfahren, bei dem ein Walzenfräser, der wie eine Schnecke geformt ist, entlang der Achse des Werkstücks bewegt wird, um Zahnlücken zu erzeugen1. Der Fräser dreht sich und erzeugt dabei die Schnittbewegung, während er parallel zur Werkstückachse verschoben wird.

Anwendungen:

  • Hauptanwendungen – Herstellung von Zahnrädern, Kegelrädern, Schraubenrädern und anderen verzahnten Bauteilen.
  • Industrien – Maschinenbau, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, und viele andere Bereiche, die präzise Verzahnungen benötigen.

Betriebsparameter:

  • Geschwindigkeit – Die Drehzahl des Walzenfräsers und die Vorschubgeschwindigkeit müssen genau abgestimmt sein, um die gewünschte Verzahnung zu erreichen.
  • Tiefe und Steigung – Die Tiefe des Schnitts und die Steigung der Verzahnung sind wichtige Parameter, die je nach Anwendung variieren.

Werkzeuge:

  • Walzenfräser – Spezielle Fräswerkzeuge, die wie Schnecken geformt sind und aus Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl bestehen.
  • Maschinen – CNC-Wälzfräsmaschinen, die präzise Bewegungen und Einstellungen ermöglichen

Vorteile:

  • Vielseitigkeit: – Ermöglicht die Herstellung verschiedener Zahnformen, Keilprofile und Kettenradverzahnungen1.
  • Kontinuierliche Zerspanung – Ununterbrochene Zerspanung ohne Rückhübe, was zu günstigen Kräfteverhältnissen und hoher Genauigkeit führt.
  • Effizienz – Hohe Produktivität durch kontinuierliche Bearbeitung und die Möglichkeit, große Verzahnungsbreiten zu bearbeiten

Nachteile:

  • Komplexität – Erfordert spezialisierte Maschinen und Werkzeuge, die teurer und komplexer sind.
  • Werkzeugverschleiß – Höherer Verschleiß der Werkzeuge durch die kontinuierliche Bewegung.
  • Energieverbrauch – Höherer Energieverbrauch aufgrund der leistungsstarken Maschinen.

Diese Nachteile können jedoch durch die Wahl des richtigen Werkzeug, Werkzeugsubstrat, Schneid- / Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung und der optimalen Schnittparameter minimiert werden.

Zudem können über die richtige Kühlung / Schmierung die Standzeit und Schnittqualität positiv beeinflusst werden.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass es sich beim Fräsen um ein relativ modernes Verfahren handelt, das es erst seit dem 19. Jahrhundert gibt und von der maschinellen Bedienung abhängig ist. Beim Fräsen gibt es in der Regel keinen durchgängigen Kontakt mit dem Werkstück. Durch Vorschub und der Drehrichtung können genormte oder individuelle Ergebnisse erzeugt werden.

Die Firma Fritz Hartmann GmbH & Co. KG bietet sowohl Modulare Fräswerkzeuge als auch Mono Fräswerkzeuge an. Zu den bekanntesten und beliebtesten Marken in diesem Segment zählen die Hersteller HAM und WIDIA.

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