Was ist eine Fräsmaschine und ihre  fräsen technologie einstellungen?

Fräsen ist der Prozess der Bearbeitung von Rotations schneider unter Verwendung Material zu entfernen, indem eine Schneidevorrichtung in eine Werkstück voranzutreiben. Diese können unterschiedliche Richtung auf einem oder mehr Achsen, Messerkopf drehzahl und Druck durchgeführt werden. Fräsen umfasst eine Vielzahl von verschiedenen Operationen und Maschinen, auf Skalen von kleinen Einzelteilen zu große, schwere Bande Fräs vorgänge. Es ist eines der am häufigsten verwendeten Verfahren für Teile mit genauen Toleranzen individuellen Bearbeitung.

Das Fräsen kann mit einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen durchgeführt werden. Die ursprüngliche Klasse von Werkzeugmaschinen zum Fräsen war die Fräsmaschine (oft auch Mühle genannt). Nach dem Aufkommen der Computer Numerical Control (CNC) in den 1960er Jahren entwickelten sich Fräsmaschinen zu Bearbeitungszentren: Fräsmaschinen ergänzt durch automatische Werkzeugwechsler, Werkzeugmagazine oder Karussells, CNC-Fähigkeit, Kühlmittelsysteme und Gehäuse. Fräszentren werden allgemein als vertikale Bearbeitungszentren (VMCs) oder horizontale Bearbeitungszentren (HMCs) klassifiziert.

Die Integration von Fräsen in Dreh Umgebungen und umgekehrt, begann mit angetriebenen Werkzeugen für Drehmaschinen und der gelegentlichen Einsatz von Mühlen für Drehoperationen. Dies führte zu einer neuen Klasse von Werkzeugmaschinen, Multitasking-Maschinen (MTMs), die speziell entwickelt wurden, um das Fräsen und Drehen innerhalb desselben Arbeitsraums zu erleichtern.

Fräsen prozess

Planfräsen Prozess (Cutter Drehachse vertikal ist - 0 ° Neigung relativ zur Werkzeugachse)

Fräsen ist ein Schneidprozess, bei dem ein Fräser verwendet wird, um Material von der Oberfläche eines Werkstücks zu entfernen. Der Fräser ist ein rotierendes Schneidwerkzeug, oft mit mehreren Schneiden. Im Gegensatz zum Bohren, bei dem das Werkzeug entlang seiner Rotationsachse vorgeschoben wird, wird der Fräser beim Fräsen normalerweise senkrecht zu seiner Achse bewegt, so dass das Schneiden am Umfang des Fräsers erfolgt. Beim Einfahren des Fräsers in das Werkstück schneiden die Schneidkanten (Nuten oder Zähne) des Werkzeugs immer wieder in das Material ein und treten aus diesem aus und kratzen bei jedem Arbeitsgang Späne (Späne) vom Werkstück ab. Die Schneidwirkung ist eine Scherverformung; Material wird in winzigen Klumpen vom Werkstück geschoben, die mehr oder weniger stark (je nach Material) zu Spänen zusammenhängen. Dadurch unterscheidet sich das Schneiden von Metall (in seiner Mechanik) etwas vom Schneiden weicherer Materialien mit einer Klinge.

Beim Fräsprozess wird Material abgetragen, indem viele separate, kleine Schnitte ausgeführt werden. Dies wird durch Verwendung einer Schneidvorrichtung mit vielen Zähnen erreicht, das Messer mit hoher Geschwindigkeit dreht, oder Vorschieben des Materials durch die Schneid langsam; meistens ist es eine Kombination dieser drei Ansätze. Die verwendeten Geschwindigkeiten und Vorschübe werden variiert, um einer Kombination von Variablen gerecht zu werden. Die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück durch die Schneidevorrichtung vordringt, wird als Vorschubgeschwindigkeit oder einfach als Vorschub bezeichnet; es am häufigsten als Strecke pro Zeit gemessen wird (Zoll pro Minute [in / min oder ipm] oder Millimetern pro Minute [mm / min]), obwohl pro Umdrehung oder pro Schneidzahn wird auch manchmal verwendet.

Es gibt zwei Hauptklassen von Fräsprozessen:

Beim Planfräsen erfolgt die Schneidwirkung hauptsächlich an den Endecken des Fräsers. Planfräsen wird verwendet, um ebene Oberflächen (Flächen) in das Werkstück zu schneiden oder Hohlräume mit flachem Boden zu schneiden.

Beim Umfangsfräsen erfolgt die Schneidwirkung hauptsächlich entlang des Umfangs des Fräsers, so dass der Querschnitt der gefrästen Fläche schließlich die Form des Fräsers annimmt. In diesem Fall können die Klingen des Fräsers als Material ausschöpfung aus dem Werkstück angesehen werden. Das Umfangsfräsen eignet sich gut zum Schneiden von tiefen Nuten, Gewinden und Verzahnungen.

Fräser

Beim Fräsen werden viele verschiedene Arten von Schneidwerkzeugen verwendet. Fräser wie Schaftfräser können über ihre gesamte Stirnfläche Schneid flächen aufweisen, damit sie in das Werkstück gebohrt (eintauchend) werden können. Fräser können auch an ihren Seiten verlängerte Schneid flächen haben, um ein Umfangsfräsen zu ermöglichen. Für das Planfräsen optimierte Werkzeuge haben in der Regel nur kleine Schneiden an ihren Endecken.

Es gibt Schneidwerkzeuge, die typischerweise in Fräsmaschinen oder Bearbeitungszentren verwendet werden, um Fräs operationen durchzuführen (und gelegentlich in anderen Werkzeugmaschinen). Sie entfernen Material durch ihre Bewegung innerhalb der Maschine (z. B. ein Kugelfräser) oder direkt aus der Form des Fräsers (z. B. ein Formwerkzeug wie ein Wälzfräser).

Wenn das Material den Schneidbereich einer Fräsmaschine passiert, nehmen die Messer des Fräsers in regelmäßigen Abständen Material späne auf. Neben dem Fräser geschnittene Flächen (wie beim Umfangsfräsen) enthalten daher immer regelmäßige Grate. Der Stegabstand und die Steghöhe sind abhängig vom Vorschub, Anzahl der Schnittflächen, Fräser durchmesser. Bei einem schmalen Fräser und einem Eilgang können diese Umdrehungsrippen erhebliche Abweichungen in der Oberflächengüte verursachen.

Die Stirnfräsen Verfahren kann im Prinzip Produkten sehr flache Oberflächen. Doch das Ergebnis ist immer in der Praxis zeigt sichtbare trochoidale Markierungen im Anschluss an die Bewegung der Punkte auf der Stirnfläche des Cutters. Diese Umdrehung markierungen geben die charakteristische Oberfläche eines Gesichtes gefräste Oberfläche. Revolution Marken können in Abhängigkeit von Faktoren signifikante Rauhigkeit aufweisen, wie Ebenheit der Stirnfläche des Cutters und den Grad der Rechtwinkligkeit zwischen der Drehachse des Schneid- und Förderrichtung. Oftmals wird ein letzter Durchgang mit langsamer Vorschubgeschwindigkeit verwendet, um die Oberflächengüte zu verbessern, nachdem der Großteil des Materials entfernt wurde. In einem präzisen Fläche Fräsvorgang werden die Umdrehung markierungen werden, um nur mikroskopische Kratzer aufgrund von Unvollkommenheiten in der Schneid kante.

Gang Fräsen bezieht sich auf die Verwendung von zwei oder mehreren Fräswerkzeugen montiert auf der gleichen Achse (das heißt, mechanisch gekuppelt) in einer Horizontal fräsen Setup. Alle der Schneiden kann die gleiche Art von Operation ausführen, oder jeder Fräser eine andere Art von Operation durchführen kann. Zum Beispiel, wenn mehrere Werkstück benötigen einen Schlitz, um eine flache Oberfläche, und einen Winkel Nut, eine gute Methode, um diese zu schneiden (in einem nicht-CNC-Kontext) würde gang Fräsen sein. Alle fertigen Werkstücke wären gleich und die Fräszeit pro Stück würde minimiert.

Vor dem CNC-Zeitalter war das Reihenfräsen besonders wichtig, denn für die Dublettenfertigung. Es war eine erhebliche Verbesserung gegenüber Wirkungsgrad bei einer Operation eines Merkmals manuelle-Fräsen, dann ändert Maschinen (oder die gleichen Maschine zu ändern Setup) die nächste op zu schneiden. CNC-Fräsmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel und 4- oder 5-Achs-Steuerung machen heute die Praxis des Gruppen fräsens weitgehend überflüssig.

Ausrüstung

Das Fräsen erfolgt mit einem Fräser in verschiedenen Ausführungen, gehalten in einer Spannzange oder ähnlichem, die wiederum in der Spindel einer Fräsmaschine gehalten wird.

Typen und Nomenklatur

Die Mühlen orientierung ist die primäre Klassifizierung für Fräsmaschinen. Die beiden Grund konfigurationen sind vertikal und horizontal - bezogen auf die Ausrichtung der rotierenden Spindel, auf der der Fräser montiert ist. Es gibt jedoch alternative Klassifizierungen nach Methode der Kontrolle, der Größe, dem Zweck und der Stromquelle.

Mühle Orientierung

Vertikal
Bei der Vertikalfräsmaschine ist die Spindelachse vertikal ausgerichtet. Fräser werden in der Spindel gehalten und drehen sich um ihre Achse. Die Spindel kann generell abgesenkt werden (oder der Tisch angehoben werden kann, die gleiche relative Wirkung des Gebens des Schneid näher oder tiefer in die Arbeit zu bringen), so dass Tauchschnitte und Bohren. Es gibt zwei Unterkategorien von Vertikalmühlen:
die Bettmühle und die Revolvermühle.

Ein Revolverfräser hat eine feste Spindel und der Tisch wird sowohl senkrecht als auch parallel zur Spindelachse bewegt, um das Schneiden durchzuführen. Einige Revolverfräser haben eine Pinole, mit der der Fräser (oder ein Bohrer) ähnlich einer Bohrmaschine angehoben und abgesenkt werden kann. Dies bietet zwei Methoden zum Schneiden in vertikaler (Z)-Richtung:
durch Anheben oder Absenken der Feder und durch Bewegen des Knies.
In der Bettmühle hingegen bewegt sich der Tisch nur senkrecht zur Spindelachse, während sich die Spindel selbst parallel zur eigenen Achse bewegt.

Revolvermühlen werden im Allgemeinen von einigen als vielseitiger der beiden Konstruktionen angesehen.

Ein dritte Typ existiert auch eine leichte, vielseitige Maschine, ein Mühle-Bohrer genannt. Der Mühlen bohrer ist ein naher Verwandter der Vertikalmühle und sehr beliebt in der Leichtindustrie und bei Bastlern. Ein Fräs bohrer ähnelt in seiner Grundkonfiguration einer sehr schweren Bohrmaschine, ist jedoch mit einem X-Y-Tisch und einer viel größeren Säule ausgestattet. Sie verwenden in der Regel auch stärkere Motoren als eine vergleichbare Bohrmaschine, die meisten sind riemengetrieben, einige Modelle haben einen Getriebekopf oder eine elektronische Geschwindigkeitsregelung. Sie haben in der Regel recht hochbelastbare Spindellager, um die seitliche Belastung der Spindel, die durch einen Fräsvorgang entsteht, zu bewältigen. Eine Mühle Bohrer typischerweise auch hebt und senkt den gesamten Kopf, bestehend aus Motor, häufig auf einer Schwalbenschwanz (manchmal rund mit Zahnstange und Ritzel) vertikale Säule. Eine Mühle Bohrer haben auch eine große Federkiel, die im Allgemeinen während der Fräsarbeiten und freigegeben gesperrt bohren Funktionen zu erleichtern. Weitere Unterschiede, die eine walzBohrer aus einer Bohrmaschine trennen, um eine Feineinstellung für die Z-Achse sein können, ein genauerer Tiefenanschlag, die Möglichkeit, die X zu sperren, Y oder Z-Achse, und oft ein System der ein Neigen den Kopfes oder die gesamte vertikale Säule und Antriebskopfbaugruppe, um abgewinkeltes Schneidbohren zu ermöglichen. Abgesehen von der Größe besteht der Hauptunterschied zwischen diesen leichteren Maschinen und größeren vertikalen Mühlen darin, dass sich der X-Y-Tisch auf einer festen Höhe befindet; die Z-Achse wird durch Bewegen des Kopfes oder der Pinole nach unten in Richtung des X,Y-Tisches gesteuert. Ein Fräs bohrer hat normalerweise eine Innenkegelaufnahme in der Pinole, um ein Spannfutter, Planfräser oder ein Jacobs-Spannfutter ähnlich dem Vertikalfräser aufzunehmen.

Horizontale Fräsmaschine.

Eine horizontale Fräse hat die gleiche Sorte, aber die Fräser sind auf einer horizontalen Spindel (siehe Dornfräsen) über dem Tisch montiert. Viele Horizontal fräsen verfügen auch über einen eingebauten Drehtisch, der das Fräsen in verschiedenen Winkeln ermöglicht; diese Funktion wird als Universaltabelle bezeichnet. Während endmills und die anderen Arten von Werkzeugen zur Verfügung zu einer vertikalen Mühle kann wie eine Kreissäge in einer horizontalen Mühle, deren wirkliche Vorteil liegt in Dorn montierten Schneid gerufenen Seite und Stirnfräser, die eher einen Querschnitt aufweisen verwendet werden, sind aber im Allgemeinen breiter und kleiner im Durchmesser. Da die Fräser eine gute Unterstützung durch den Dorn haben und eine größere Querschnittsfläche als ein Schaftfräser haben, können ziemlich schwere Schnitte ausgeführt werden, was schnelle Material abtragsraten ermöglicht. Diese dienen zum Fräsen von Nuten und Schlitzen. Glattfräser werden verwendet, um ebene Oberflächen zu formen. Mehrere Fräser können auf der Welle zusammengefügt werden, um eine komplexe Form von Schlitzen und Ebenen zu fräsen. Mit Spezialfräsern können auch Nuten, Fasen, Radien oder auch beliebige Schnitte geschnitten werden. Diese Spezialschneider sind in der Regel teuer. Simplex-Fräser haben eine Spindel und Duplex-Fräser haben zwei. Es ist auch einfacher, Zahnräder auf einer Horizontal fräse zu schneiden. Einige Horizontal fräsmaschinen sind mit einer Zapfwellen vorrichtung am Tisch ausgestattet. Dadurch kann der Tischvorschub mit einer Drehvorrichtung synchronisiert werden, was das Fräsen von spiralförmigen Merkmalen wie Hypoidrädern ermöglicht.

Universal

Ist eine Fräsmaschine mit der Möglichkeit, entweder eine horizontale Spindel oder eine vertikale Spindel zu haben. Letztere befinden sich manchmal auf einem zweiachsigen Revolver, der es ermöglicht, die Spindel nach Belieben in jede beliebige Richtung zu richten. Die beiden Optionen können unabhängig voneinander oder von einem Motor über ein Getriebe angetrieben werden. In jedem Fall wird der Mechanismus für das nicht verwendete Verfahren aus dem Weg geräumt, da das Werkstück im Allgemeinen für beide Arten von Operationen an derselben Stelle platziert wird. Bei kleineren Maschinen können „Ersatzteile“ abgehoben werden, während größere Maschinen ein System zum Zurückziehen der nicht verwendeten Teile bieten.

Vergleichende Vorzüge

Die Wahl zwischen vertikaler und horizontaler Spindelausrichtung bei der Konstruktion von Fräsmaschinen hängt in der Regel von der Form und Größe eines Werkstücks und der Anzahl der zu bearbeitenden Seiten des Werkstücks ab. Arbeiten, bei denen die axiale Bewegung der Spindel senkrecht zu einer Ebene verläuft, mit einem Schaftfräser als Fräser, bietet sich für einen vertikalen Fräser an, bei dem der Bediener vor der Maschine stehen und leicht auf den Schneidvorgang zugreifen kann, indem er nach unten schaut. Somit Vertikalmühlen sind Gravur-Schneidwerk (Bearbeitung einer Form zu einem Block aus Metall) am meisten bevorzugt. Schwerere und längere Werkstücke eignen sich zum Auflegen auf den Tisch einer Horizontalfräse.

Vor der numerischen Steuerung entwickelten sich zuerst horizontale Fräsmaschinen, weil sie sich entwickelten, indem sie Frästische unter drehbankähnlichen Spindelstöcken platzierten. In den folgenden Jahrzehnten kamen Vertikalmühlen auf, und Zubehör in Form von Anbauköpfen zum Umrüsten von Horizontalmühlen auf Vertikalmühlen (und später umgekehrt) wurde häufig verwendet. Auch im CNC-Zeitalter bietet sich ein schweres Werkstück, das mehrseitig bearbeitet werden muss, für ein horizontales Bearbeitungszentrum an, während das Senkerodieren für ein vertikales Bearbeitungszentrum geeignet ist.

Fräsen mit computergestützter numerischer Steuerung

Dünnwandige Fräsen von Aluminium mit einer auf Wasser basierende Schneidflüssigkeit auf dem Fräsers
Die meisten CNC-Fräsmaschinen (auch Bearbeitungszentren genannt) sind Vertikalmühlen Computer mit der Fähigkeit, gesteuert, um die Spindel vertikal entlang der Z-Achse zu bewegen. Dieser zusätzliche Freiheitsgrad ermöglicht ihre Verwendung beim Senken, Gravieren und 2,5D-Oberflächen wie Reliefskulpturen. Wenn bei der Verwendung von konischen Werkzeugen oder einer Kugelkopf fräser kombiniert, es verbessert auch deutlich Fräsgenauigkeit ohne Geschwindigkeit zu beeinträchtigen, eine kostengünstige Alternative zu den meisten Flach Oberfläche Handgravur arbeiten bietet.

CNC-Maschinen können praktisch alle Formen der manuellen Maschinen, wie horizontale Mühlen existieren in. Die fortgeschrittensten CNC-Fräs-Maschinen, die mehrachsige Maschine, fügen zwei weitere Achsen, zusätzlich zu den normalen drei Achsen (XYZ). Horizontal-Fräsmaschinen verfügen zusätzlich über eine C- oder Q-Achse, wodurch das horizontal gelagerte Werkstück gedreht werden kann, was im Wesentlichen ein asymmetrisches und exzentrisches Drehen ermöglicht. Die fünfte Achse (B-Achse) steuert die Neigung des Werkzeugs selbst. Wenn alle diese Achsen in Verbindung miteinander verwendet werden, können mit diesen Maschinen sehr komplizierte Geometrien, sogar organische Geometrien wie ein menschlicher Kopf, relativ einfach hergestellt werden. Aber die Fähigkeit, solche Geometrien zu programmieren, übersteigt die der meisten Bediener. 5-Achs-Fräsmaschinen werden daher praktisch immer mit CAM programmiert.


Das Betriebssystem solcher Maschinen ist ein geschlossenes System und funktioniert auf Feedback. Diese Maschinen haben sich aus den grundlegenden NC-Maschinen (NUMERIC CONTROL) entwickelt. Eine computergestützte Form von NC-Maschinen ist als CNC-Maschinen bekannt. Eine Reihe von Anweisungen (als Programm bezeichnet) wird verwendet, um die Maschine für die gewünschten Operationen zu führen. Einige sehr häufig verwendete Codes, die im Programm verwendet werden, sind:

G00 – Eilgang
G01 – Lineare Interpolation des Werkzeugs.
G21 – Abmessungen in metrischen Einheiten.
M03/M04 – Spindle Start (Rechts/Links).
T01 M06 – automatischer Werkzeugwechsel auf Werkzeug 1
M30 – Programmende.
Es werden auch verschiedene andere Codes verwendet. Eine CNC-Maschine wird von einem einzigen Bediener bedient, der Programmierer genannt wird. Diese Maschine ist in der Lage, verschiedene Operationen automatisch und wirtschaftlich durchzuführen.

Werkzeuge

Das Zubehör und Schneidwerkzeuge auf Werkzeugmaschinen (einschließlich Fräsmaschinen) verwendet werden, um durch die Masse Substantiv „Werkzeuge“ in Aggregate bezeichnet. Bei CNC-Fräsmaschinen besteht ein hoher Standardisierungsgrad, bei manuellen Fräsmaschinen ein geringerer Grad an Standardisierung. die Organisation der Werkzeuge in der CNC-Fertigung viele Unternehmen ein Tool-Management-Lösung verwenden, um nachzulassen.

Fräser für spezielle Anwendungen werden in verschiedenen Werkzeug konfigurationen gehalten.

CNC-Fräsmaschinen verwenden fast immer SK- (oder ISO-), CAT-, BT- oder HSK-Werkzeuge. SK Tooling ist die am häufigsten in Europa, während CAT Werkzeuge, manchmal V-Flansch Tooling genannt, ist die älteste und wohl häufigste Art in den USA. CAT-Werkzeuge wurden von Caterpillar Inc. aus Peoria, Illinois, erfunden, um die auf ihren Maschinen verwendeten Werkzeuge zu standardisieren. CAT Tooling kommt in einer Reihe von Größen als CAT-30 bezeichnet, CAT-40, CAT-50, usw. Die Zahl bezieht sich auf die Gesellschaft für Fertigungstechnik (früher der National Machine Tool Builders Association (NMTB)) Kegel Größe des Werkzeugs.

Eine Verbesserung von CAT Tooling ist BT Tooling, das ähnlich aussieht und leicht mit CAT-Tooling verwechselt werden kann. Wie CAT Tooling ist BT Tooling in verschiedenen Größen erhältlich und verwendet den gleichen NMTB-Körperkonus. BT-Werkzeuge sind jedoch symmetrisch zur Spindelachse, was CAT-Werkzeuge nicht sind. Dies verleiht BT-Werkzeugen eine größere Stabilität und Ausgewogenheit bei hohen Geschwindigkeiten. Ein weiterer subtiler Unterschied zwischen diesen beiden Werkzeughaltern ist das Gewinde, das zum Halten des Anzugsbolzens verwendet wird. CAT Tooling besteht ausschließlich aus imperialem Gewinde und BT Tooling besteht ausschließlich aus metrischem Gewinde. Beachten Sie, dass dies nur den Anzugsbolzen betrifft; es hat keinen Einfluss auf das Werkzeug, das sie halten können. Beide Werkzeugtypen werden verkauft, um sowohl imperiale als auch metrische Werkzeuge zu akzeptieren.

SK- und HSK-Werkzeuge, manchmal auch "Hollow Shank Tooling" genannt, sind in Europa, wo es erfunden wurde, viel häufiger als in den Vereinigten Staaten. Es wird behauptet, dass HSK-Werkzeuge bei hohen Geschwindigkeiten sogar besser sind als BT-Werkzeuge. Der Halte mechanismus für HSK-Werkzeuge ist im (Hohl-)Körper des Werkzeugs platziert und dehnt sich mit steigender Spindel drehzahl aus und greift das Werkzeug mit zunehmender Spindel drehzahl fester. Bei dieser Art von Werkzeugen gibt es keinen Anzugsbolzen.