Fräsmaschinen und Fräsen

1  Vorwort  5

2  Bauformen von Fräsmaschinen  6

2.1  Konsolfräsmaschinen  6

2.1  Maschinengestell  6

2.2  Antriebe  7

2.3  Einsatzgebiete der Konsolfräsmaschinen  7

2.4  Waagerecht und Senkrechtfräsmaschine  7

2.5  Universalfräsmaschine  7

2.2  Bettfräsmaschinen  8

2.1  Maschinengestell  8

2.2  Antrieb  9

2.3  Einsatzgebiete von Bettfräsmaschinen  9

2.4  Kreuztischbauweise  9

2.5  Kreuzbettbauweise  9

2.6  Fahrständerbauweise  10

2.3  Portalfräsmaschinen  11

2.1  Langtischausführung  11

2.2  Gantry Bauweise  11

2.4  Sonderfräsmaschinen  12

2.1  Kopierfräsmaschinen  12

2.2  Wälzfräsmaschinen zur Herstellung von Zahnrädern  13

2.3  Gewindefräsmaschinen  13

2.1  Langgewindefräsmaschinen  13

2.2  Kurzgewindefräsmaschinen  14

2.5  Bearbeitungszentren  15

3  Fräsen  17

3.1  Zerspangrößen  17

3.1  Schnittgeschwindigkeit vc  17

3.2  Vorschubgeschwindigkeit vf  18

3.3  Spanungsdicke h  18

3.4  Schnittbreite ae  18

3.5  Schnitttiefe ap  18

3.2  Fräsverfahren  19

3.1  Umfangsfräsen  19

3.2  Stirnfräsen  19

3.3  Gegenlauffräsen  20

3.4  Gleichlauffräsen  20

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4. Werkzeuge...........................................................................22

4.1  Fräswerkzeuge  22

4.1  Spitzgezahnte Fräser  24

4.1  Aufsteckfräser  24

4.2  Schaftfräser  25

4  Fräser  27

4.3  Fräswerkzeuge mit Wendeschneidplatten  28

4.1  Aufsteckfräser  28

4.2  Fräser mit Schaft  28

4.3  Satzfräser  29

4.2  Spannmöglichkeiten der Fräser  30

4.1  Steilkegel  30

4   31

4   31

4.3  Spannmöglichkeiten der Werkstücke  32

4.1  Maschinenschraubstock  32

4.2  Spannwinkel  32

4.3  Magnetspannplatte  32

4.4  Vakuum Spannplatte  32

4.5  Spanneisen  33

4.6  Hydraulische Spannsysteme  33

4.7  Baukastenvorrichtungen  34

5  Literaturverzeichnis  35

6  Ehrenerklärung  36

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Die Technik, nach dem griechischen Wort techne, das so viel wie „Handwerk“ oder „Kunstfertigkeit“ bedeutet, diente dem Mensch von Anbeginn an als Mittel zur Beherrschung der Natur. Mithilfe technischer Verfahren gelang es dem Menschen, sich von den natürlichen Gegebenheiten zu emanzipieren.

Im Lauf der Geschichte hat der Mensch die Welt durch ständig neue technische Entwicklungen deutlich und nachhaltig verändert. Doch trotz der mannigfaltigen Schwierigkeiten gilt, dass die Technik der Schlüssel zur Lösung vieler Probleme der Gesellschaft ist, einschließlich der Probleme, die sich erst durch ihre Anwendung ergeben.

Die vorliegende Abhandlung „Fräsmaschinen und Fräsen“ rückt den Technikbereich in den Vordergrund und zeigt, welche Entwicklung

traditionsgebundenen Technik steckt.

Es ist mein Ziel gewesen, in dieser Abhandlung, eine Bestandsaufnahme zu liefern. Der Inhalt geht über eine reine Beschreibung hinaus. Sie soll dem Leser neben den Fakten auch das Zutrauen vermitteln, Technik zu bewerten und sich kritisch auf das Abenteuer Technik einzulassen.

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2. Bauformen von Fräsmaschinen

Bei den Fräsmaschinen haben sich dem Verwendungszweck entsprechende Grundbauform en entwickelt. Diese Bauformen sind auf die Art der Bearbeitung und die Werkstückgrößen sowie die Werk- stücklosgrößen abgestimmt.

2.1 Konsolfräsmaschinen

Konsolfräsmaschinen haben einen kreuzbeweglichen Tisch und eine im Maschinengestell ortsfest angeordnete Spindel. Man unterscheidet zwischen Maschinen:

- mit waagrechter Frässpindel

- mit senkrechter Frässpindel

- in Universalbauweise mit schwenkbarem oder austauschbarem Fräskopf für das Waagerecht-, Senkrecht- oder Winkelfräsen.

Konsolbettbauweise. Die Positionier- und Vorschubbewegungen werden vom Werkzeugträger (Ständer, Spindelkasten) oder Werkstückträger (Tisch) ausgeführt.

2.1.1 Maschinengestell

Das Maschinengestell wird aus kastenförmigen, gut v errippten Einzelelementen zusammengesetzt. Dadurch wird die für Fräsmaschinen erforderliche dynamische Steifigkeit erreicht. Nachteilig wirkt sich bei diesen Maschinen der auf der Konsole längs- und quer- verschiebbare Tisch auf die Steifigkeit des Systems aus. Bei seitlich ausgefahrenem Tisch ist der Kraftangriffspunkt weit von der Konsolenführung entfernt. Dadurch entsteht an der Konsole ein großes Kippmoment, was zu Verwerfungen führt und die Arbeitsgenauigkeit beeinträchtigt. Diese Nachteile der Konsolf räsmaschinen führten zur Entwicklung der

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2.1.2 Antriebe Das Frässpindelgetriebe bei Konsolfräsmaschinen ist meist ein Schieberadgetriebe. Die Frässpindel läuft im vorgespannten Hoch- genauigkeits-Schrägkugellager mit wartungsfreier Fettschmierung. Die Lager sind in unmittelbarer Nähe der Spindelnase angeordnet, damit sich Wärmeeinflüsse nicht als Längenänderung im Bereich der Werkzeugaufnahme auswirken können. Der Vorschubantrieb wird von einem Gleichstrommotor abgeleitet.

2.1.3 Einsatzgebiete der Konsolfräsmaschinen

Obwohl Konsolfräsmaschinen infolge ihres relativ niedrigen Preises eine sehr wirtschaftliche Lösung auf dem Bereich der Bearbeitung kleiner und mittelgroßer Werkstücke darstellen und ihre Universalität groß ist, werden sie wegen ihrer geringen Steifigkeit zunehmend von stabileren Systemen

2.1.4 Waagerecht- und Senkrechtfräsmaschine

Diese bekannten Standardtypen werden vorwiegend für einfache lineare Walzfräs- und Stirnfräsarbeiten verwendet. Wobei beim Walzenfräsen meist mit Satzfräsern gefräst wird. Mit diesen Satzfräsern können verschieden Absätze mit einem Schnitt gefräst werden. Die Antriebsleistung bei diesen Maschinen liegt zwischen 4 bis 16 kW.

2.1.5 Universalfräsmaschine

Sie hat gegenüber der Waagerechtfräsmaschine einen schwenkbaren oder austauschbaren Fräskopf. Außerdem ermöglicht eine Drehscheibe mit senkrechter Drehachse zwischen Längs- und Querschlitten eine Schrägstellung des Frästisches. Insgesamt können auf solchen Maschinen neben dem Waagerecht-, Senkrecht- und Winkelfäsen auch mit Hilfe eines Teilapparates, der über Wechselräder mit der Tischspindel verbunden ist, Schraubennuten in Drehkörper gefräst werden. Die Universalfräsmaschine wird bevorzugt für die vielfältigen Fräs- und Bohrarbeiten im Werkzeugbau eingesetzt. Die Antriebsleistung liegt zwischen 3 bis 10 kW.

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2.2 Bettfräsmaschinen

Bettfräsmaschinen stellen die Weiterentwicklung der Konsol- fräsmaschinen dar. Die unveränderliche Höhenlage des Aufspanntisches und damit des Werkstückes, ist charakteristisch. Daher sind diese Maschinen für schwere Werkstücke geeignet. Sie können in Kreuztisch-, Kreuzbett- oder Fahrständerbauweise ausgeführt sein.

2.2.1 Maschinengestell

Das Maschinengestell ist aus den Baugruppen:

- Bett (T-Form)

- Ständer

- Schlitten mit Fräseinheit

Das besondere an dieser Maschinenkonzeption ist die Zuordnung von nur jeweils einer Bewegungseinheit zu jeder Achsrichtung:

- Der Tisch führt die Längsbewegung (außer Fahrständerbauweise)

- Der Ständer die Querbewegung

- Die Fräseinheit die Vertikalbewegung aus.

Das verwindungssteife T -förmige Maschinengestell trägt die Längsführung für den Tisch und die Querführung für den Maschinenständer. Der aus einem Stück gegossene Torständer enthält die zentral-symmetrische Führung für die Fräseinheit. In dem Ständer können wahlweise horizontale oder vertikale Fräseinheiten eingebaut werden. Durch die große Bettlänge wird ein Auskippen des Tisches verhindert und damit das Verschleißverhalten der Führungen in der X-Richtung verbessert.

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