Fräsmaschinen und Fräsen

von: Heimo Schicker

Inhaltsverzeichnis

1.Vorwort 5

2. Bauformen von Fräsmaschinen 6

2.1 Konsolfräsmaschinen 6

2.1.1 Maschinengestell 6
2.1.2 Antriebe 7
2.1.3 Einsatzgebiete der Konsolfräsmaschinen 7
2.1.4 Waagerecht- und Senkrechtfräsmaschine 7
2.1.5 Universalfräsmaschine 7

2.2 Bettfräsmaschinen 8

2.2.1 Maschinengestell 8
2.2.2 Antrieb 9
2.2.3 Einsatzgebiete von Bettfräsmaschinen 9
2.2.4 Kreuztischbauweise 9
2.2.5 Kreuzbettbauweise 9
2.2.6 Fahrständerbauweise 10

2.3 Portalfräsmaschinen 11

2.3.1 Langtischausführung 11
2.3.2 Gantry - Bauweise 11

2.4 Sonderfräsmaschinen 12

2.4.1 Kopierfräsmaschinen 12
2.4.2 Wälzfräsmaschinen zur Herstellung von Zahnrädern 13
2.4.3 Gewindefräsmaschinen 13

2.4.3.1 Langgewindefräsmaschinen 13
2.4.3.2 Kurzgewindefräsmaschinen 14

2.5 Bearbeitungszentren 15

3. Fräsen 17

3.1 Zerspangrößen 17

3.1.1 Schnittgeschwindigkeit vc 17
3.1.2 Vorschubgeschwindigkeit vf 18
3.1.3 Spanungsdicke h 18
3.1.4 Schnittbreite ae 18
3.1.5 Schnitttiefe ap 18

3.2 Fräsverfahren 19

3.2.1 Umfangsfräsen 19
3.2.2 Stirnfräsen 19
3.2.3 Gegenlauffräsen 20
3.2.4 Gleichlauffräsen 20

4. Werkzeuge 22

4.1 Fräswerkzeuge 22

4.1.1 Spitzgezahnte Fräser 24

4.1.1.1 Aufsteckfräser 24
4.1.1.2 Schaftfräser 25

4.1.2 Hinterdrehte (hinterschliffene) Fräser 27
4.1.3 Fräswerkzeuge mit Wendeschneidplatten 28

4.1.3.1 Aufsteckfräser 28
4.1.3.2 Fräser mit Schaft 28
4.1.3.3 Satzfräser 29

4.2 Spannmöglichkeiten der Fräser 30

4.2.1 Steilkegel 30
4.2.2 Doppelzylinder-Hohlschaft (HSZ) 31
4.2.3 Kegel-Hohlschaft (HSK) 31

4.3 Spannmöglichkeiten der Werkstücke 32

4.3.1 Maschinenschraubstock 32
4.3.2 Spannwinkel 32
4.3.3 Magnetspannplatte 32
4.3.4 Vakuum-Spannplatte 32
4.3.5 Spanneisen 33
4.3.6 Hydraulische Spannsysteme 33
4.3.7 Baukastenvorrichtungen 34

5. Literaturverzeichnis 35

1.Vorwort

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 dahinter steht, aber auch welches Potential in dieser 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.

2. Bauformen von Fräsmaschinen

Bei den Fräsmaschinen haben sich dem Verwendungszweck entsprechende Grundbauformen 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.
Man unterscheidet zwischen Konsolständerbauweise und Konsolbettbauweise. Die Positionier- und Vorschubbewegungen werden vom Werkzeugträger (Ständer, Spindelkasten) oder Werkstückträger (Tisch) ausgeführt.

2.1.1 Maschinengestell

Das Maschinengestell wird aus kastenförmigen, gut verrippten 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 Konsolfräsmaschinen führten zur Entwicklung der Bettfräsmaschinen.

2.1.2 Antriebe

Das Frässpindelgetriebe bei Konsolfräsmaschinen ist meist ein Schieberadgetriebe. Die Frässpindel läuft im vorgespannten Hochgenauigkeits-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 verdrängt.

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.

2.2 Bettfräsmaschinen

[Alle Abbildungen in der Downloaddatei vorhanden]

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