Auswahlhilfe enge oder weite Teilung. Berechnungsgrundlagen zur korrekten Auswahl der Zahnteilung. kurze Schnittbogenlänge enge Teilung verwenden

Transkript

1 Werkzeugauswahl und Anwendungsprozess 1 Frässystem mittels Breite, Tiefe und Form der Nut/ Bearbeitung auswählen 2 Auswahl der Zahnteilung 3 Schneidengeometrien & Zerspanungshauptgruppen 4 Schnittgeschwindigkeit anhand des zu bearbeitenden Werkstückstoffes festlegen 5 Vorschubgeschwindigkeit über mittlere Spandicke und tatsächliches ae berechnen 6 Leistungs- und Drehmomentberechnung zur Überprüfung der Bearbeitungsparameter 7 Ausführung der Schneidkante in Bezug auf die mittlere Spandicke Allgemeine Tipps zur Zerspanung mit Fräswerkzeugen 1 Übersicht der Frässysteme zum Trenn-,Nut- Plan- und rückseitigen Fräsen 12,7-2 max. 6 0, in kleinen Bohrungen - auf Drehmaschinen " - für sehr stark unterbrochene Schnitte 32-0 max.4, 1,2-6! - Sicherungsnuten fräsen - enge Teilung, hohes vf , ,5 " # " % - halb effektiv ab 3mm ap - Schraubenklemmung ,5-39 2,7 4,5 " # $ - enge Teilung - Hochvorschubnutfräsen ,6 " % - halb effektiv - Schraubenklemmung $ - weite Teilung - Allroundtalent , ,6 " &$% ' " &$% ' - Schwerzerspanung - sehr weicher Schnitt

2 2 Auswahlhilfe enge oder weite Teilung Berechnungsgrundlagen zur korrekten Auswahl der Zahnteilung Umfang U = x D Fräser kurze Schnittbogenlänge enge Teilung verwenden lange Schnittbogenlänge weite Teilung verwenden Schneidenabstand l b = U Z Schnittbogenwinkel s = 90+sin -1 - D c { } 2 D c 2 Schnittbogenlänge l B = x r x s 10 Zähne im Eingriff Z e = l B l b Tipps: Bei tiefen Nuten immer eine weite Teilung verwenden. Große Spanräume werden benötigt. Bei Nuten mit geringer Frästiefe eine enge Teilung verwenden. Hohe Bahnvorschübe möglich. Ziel ist es, dauerhaft immer mindestens einen Zahn im Eingriff zu haben. Volleffektive Werkzeuge müssen mit vorgegeben Vorschubwerten eingesetzt werden. Ansonsten kann es zu en mit sich in der Nut verklemmenden Spänen führen, da der Umformungsprozess der Späne nicht korrekt durchgeführt wurde. e mit Spanevakuierungen aus tiefen Nuten können zusätzlich mit einer Splittergeometrie oder mit einem halbeffektiven Werkzeug gelöst werden.

3 3 Schneidengeometrien & Zerspanungshauptgruppen MM K-45A MM TS MM GRIT TRI 16RK S S S S GSFU GSFN /GSAN GSFN J GSFN JT GSFN M GSFN T2 S N P M S N S S GSFN GSFN 6 GSFN 6C GSFN K GSHT GSHTR L P M S P M S N S TAG C TAG J TAG JT TAG UT TAG A P M S N S P M M S N

4 ! " #$ # 3 Schneidengeometrien & Zerspanungshauptgruppen LNET TN LNET TN-N LNET TN-MM P K S LNET 30X1-N P M S LN PN-N-P LN 1.5X45 N LN PN-N MM LN PN-N PL LN PNTN LN PN-W S P K LN PN-N HT LN PN-R HT PN-N-HT-S LNHW IS LNAW IB LNAR ID K H K H N LN TN-PM LN N-MM-PM S TIPP: Ein Wechsel von TANGMILL auf POLYMILL erfordert nur einen Austausch der Kassetten

5 USER Guide Scheibenfräsen Formeln & Richtwerte Schnittgeschwindigkeit anhand des zu bearbeitenden Werkstückstoffes festlegen 4 IC10 IC20 IC32 IC52 IC92 IC30 IC90 IC0 IC30 IC910 IC10 IC4050 IC4100 DT7150 IS IB55 IB5 ID5 ID Werkstoff - gruppe ISO Werkstückstoff Unlegierter Stahl Stahlguss Automatenstahl P Stahl &Stahlguss mit weniger als 5% Legierungsbestandteile Hochlegierter Stahl, Stahlguss, Werkzeugstahl Rostbeständiger Stahl und Stahlguss M Kugelgraphitguss Grauguss K Temperguss Aluminiumknetlegierung Aluminiumguss legiert N Kupferlegierungen Nichteisen-Werkstückstoffe GmbH ISCAR Germany Hochhitzebeständige Legierungen S Titan, Titanlegierungen gehärteter Stahl Schalenhartguss H Gusseisen gehärtet Achtung: Beachten sie die auf den Fräsern vermerkten maximalen Drehzahlen

6 5 Vorschubgeschwindigkeit über Eingriffsverhältnis berechnen a Berechnung der radialen Schnitttiefe linear Fräsen innen zirkular Fräsen außen zirkular Fräsen D Wkzg D Wkzg Dist D Soll DSoll D ist D Wkzg radiale Schnitttiefe = = D Soll 2 - D Ist 2 4 x (D Soll - D Wkzg ) = D Ist 2 - D Soll 2 4 x (D Ist + D Wkzg ) b Berechnung des Vorschubes pro Zahn Spanbildung beim Nutfräsen in Abhängigkeit von Schnitttiefe zum Werkzeugdurchmesser Vorschubgeschwindigkeit beim mittigen Fräsen / Trennen mit f z berechnen Vorschubgeschwindigkeit beim Gleich- und Gegenlauffräsen mit h m berechnen Eingriffsverhältnis E% = 100 (%) D Mittlere Spandicke h m = f z D Vorschub pro Zahn D f z = h m TIPP: Mittlere Spandicke h m als Startwert aus jeweiliger Werkzeugsystemtabelle 7 entnehmen

7 5 c Vorschubgeschwindigkeit über Eingriffsverhältnis berechnen Berechnung der Drehzahl über die festgelegte Schnittgeschwindigkeit Schnittgeschwindigkeit D n v c = ( m / min ) 1000 Drehzahl v c 1000 n = D ( min -1 ) Eingriffsverhältnis E% = 100 (%) D TIPP: Bei stabilen Zerspanungsverhältnissen kann die Schnittgeschwindigkeit mit dem Faktor v c mutlipliziert werden. Eingriffsverhältnis E% berechnen und Faktor v c aus Tabelle entnehmen. E% = / D c 100 (%) Faktor v c 5% 10% 15% 20% 25% 30% 1,50 1,45 1,40 1,35 1,30 1,25 * SELFGRIP / MINISELFGRIP limitiert auf v c =250 m/min ; TANGSLIT limitiert auf v c =1.500 m/min d Berechnung der Vorschubgeschwindigkeit Vorschubgeschwindigkeit Vorschub pro Zahn v f = f z z n ( mm / min ) f z = v f n z (mm) e Berechnung des Zeitspanvolumens Zeitspanvolumen a p v f Q = ( cm3 / min ) 1000 f Berechnung der Hauptnutzungszeit Hauptnutzungszeit t h = L i v f (min)

8 6 a Leistungs- und Drehmomentberechnung zur Überprüfung der Bearbeitungsparameter Berechnung des theoretischen Leistungsbedarfs Stahl bis ca N / mm² (GGG50/60) Guss Aluminiumlegierungen Leistung Leistung Leistung a p v f a p v f a p v f P M nutz = (kw) P M nutz = (kw) P M nutz = (kw) Dies ist die Leistung an der Schneide b Berechnung des Drehmoments Faustformel Drehmoment M = 9550 P Mnutz n (Nm) TIPP: Es ist sehr wichtig, die Beziehung zwischen der Leistung und dem Drehmoment zu kennen. Die Nennleistung steht wie das Drehmoment ab einer maschinenspezifischen Drehzahl zur Verfügung. Ein Überprüfung sollte stattfinden! Legende Q = Zeitspanvolumen = Schnittbreite a p = Schnitttiefe h = Spanungsdicke D ist = Werkstück-Ø IST t h = Hauptnutzungszeit L = Bearbeitungslänge i = Anzahl der Schnitte h m = mittlere Spandicke D soll = Werkstück-Ø SOLL v C = Schnittgeschwindigkeit D (C) = Werkzeug Durchmesser =Pi (3,1415 ) E% = Eingriffsverhältnis P M nutz = Leistungsbedarf v f = Vorschubgeschwindigkeit f z = Vorschub / Zahn z = Zähnezahl n = Drehzahl M = Drehmoment

9 Allgemeine Tipps zur Zerspanung mit Scheibenfräsern Unterscheidung der Fräsbearbeitungen mit Scheibenfräsern Vollnutfräsen Hierfür wird ein dreiseitig schneidendes Werkzeugsystem benötigt. Je nach radialer Schnitttiefe entweder mit weiter Teilung und großen Spankammern oder mit enger Teilung und kleinen Spankammern. T-Nutfräsen Hierfür wird ein dreiseitig schneidendes Werkzeugsystem benötigt. Sollte die T-Nut in einem Schnitt den identischen Gleich- und Gegenlaufanteil haben, sollte der Vorschub dennoch über das Eingriffsverhältnis berechnet werden. Zirkularfräsen Hierfür wird ein dreiseitig schneidendes Werkzeugsystem benötigt. Es muss beachtet werden, dass die Werkzeugumschlingung sehr hoch sein kann und die tatsächliche radiale Schnitttiefe dadurch ansteigt. berechnen! Anspiegeln vorne Hierfür kann ein zweiseitig schneidendes Werkzeugsystem verwendet werden. Das Werkzeugsystem wird als Planeckfräser eingesetzt. Anspiegeln hinten Hierfür kann ein zweiseitig schneidendes Werkzeugsystem verwendet werden. Durch diese Bearbeitungsstrategie können schwer zugängliche Flächen bearbeitet werden, ohne das Werkstück umzuspannen. Trennen Hierfür wird ein dreiseitig schneidendes Werkzeugsystem benötigt. Es muss die maximale Schnittbogenlänge, in Bezug auf die Größe der Spankammern und die Vorschubberechnung beachtet werden.

10 Allgemeine Tipps zur Zerspanung mit Scheibenfräsern Unterscheidung der Fräsbearbeitungen mit Scheibenfräsern Satzfräsen Bei diesem Verfahren werden mehrere Flächen oder Nuten zeitgleich bearbeitet. Es kann je nach Anwendung mit einem zwei- und / oder dreischneidigen System durchgeführt werden. Satzfräsen tiefer Nuten Ausführung des Fräsers Schneiden müssen versetzt eingesetzt werden; weite Teilung verwenden Satzfräsen von Schultern Ausführung des Fräsers Schneiden müssen versetzt eingesetzt werden; enge Teilung verwenden Satzfräsen dünnwandig Ausführung des Fräsers Schneiden müssen gegenüberliegend eingesetzt werden; enge Teilung verwenden

11 Allgemeine Tipps zur Zerspanung mit Scheibenfräsern Gleichlauf- und Gegenlauffräsen Gleichlauffräsen Gegenlauffräsen 1. Wahl 2. Wahl Die Schneide dringt mit der max. Spandicke h max in den Werkstückstoff ein. Der Austritt erfolgt bei Spandicke h=0. Die Schneide dringt mit der Spandicke h=0 in den Werkstückstoff ein. Der Austritt erfolgt bei der max. Spandicke h max. verbessert die Standzeit um bis zu 50% verbessert die Oberflächengüte beansprucht weniger Leistung erzeugt geringere Geräuschentwicklung wenn "Rückschlagen" auftritt (Maschinen ohne Kugelrollspindel) Bearbeiten einer harten Gusshaut Graphit Fräsen Verschleißverhalten Gegenlauf- und Gleichlauffräsen Gleichlauf Gegenlauf Freiflächenverschleiß (in%) Standweg (in %)

12 Allgemeine Tipps zur Fräsbearbeitung Spanbildung in Bezug auf den Werkstückstoff NE-Metalle Guss Stahl Rostfreier Stahl Superlegierungen Gehärtete Stähle Bilder: Handbuch der Zerspanung Zerspanungsvorgang Werkzeuganforderung sehr oft langspanend sehr positiver Spanwinkel Spanbruch kaum kontrollierbar scharfe Schneidkante kaum Wärmeentwicklung ohne Beschichtung; mit PKD Zerspanungsvorgang Werkzeuganforderung sehr kurzspanend Spanwinkel 0-10 sehr gute Spanbruchkontrolle große Schutzfase geringe Wärmeentwicklung hohe Beschichtungsdicke Zerspanungsvorgang Werkzeuganforderung oft langspanend positiver Spanwinkel Spanbruch gut kontrollierbar kleine Schutzfase mittlere Wärmeentwicklung mittlere Beschichtungsdicke Zerspanungsvorgang Werkzeuganforderung lammellenförmige Spanbildung sehr positiver Spanwinkel Spanbruch kaum kontrollierbar kleine Verrundung hohe Wärmeentwicklung geringe Beschichtungsdicke Zerspanungsvorgang Werkzeuganforderung stark gestauchte Spanbildung sehr positiver Spanwinkel Oberflächenaufhärtung Feinstkornhartmetall sehr hohe Wärmeentwicklung glatte Beschichtung nötig Zerspanungsvorgang Werkzeuganforderung kurze Bröckelspäne negativer Spanwinkel hoher Leistungsbedarf sehr großer Keilwinkel sehr hohe Wärmeentwicklung große Schutzfase; CBN

13 Allgemeine Tipps zur Fräsbearbeitung Verschleißarten und Abhilfe Freiflächenverschleiß Schnittgeschwindigkeit zu hoch Wärmeentwicklung zu hoch HM-Sorte zu verschleißarm Kolkverschleiß Schnittgeschwindigkeit zu hoch Wärmeentwicklung zu hoch Vorschub zu gering Kerbverschleiß Schnittgeschwindigkeit zu hoch HM-Sorte zu verschleißarm Ausbröckelungen zu verschleißfeste HM-Sorte Schneide zu positiv Aufbauschneidenbildung Bruch Kammrisse Plastische Verformung Schnittgeschwindigkeit senken verschleißfestere HM-Sorte geringerer Anstellwinkel Schnittgeschwindigkeit senken härtere HM-Sorte Vorschub erhöhen Schnittgeschwindigkeit senken härtere HM-Sorte Schnitttiefe variieren zähere HM-Sorte höhere Schnittgeschwindigkeit stabilere Schneidkante wählen Schneidkante zu positiv HM-Sorte zu hart Vibrationen Schnitttiefe verringern geringerer Vorschub stabilerer Schneidkeil Wärmewechselspannungen stark unterbrochener Schnitt Thermoschock durch KSS Aufbauschneide zähere HM-Sorte wählen verbesserte KSS Zufuhr Trockenbearbeitung geringe Schnittgeschwindigkeit Vorschub zu niedrig Schneidkante zu negativ höhere Schnittgeschwindigkeit Vorschub erhöhen glatte, postive Schneidkante Vorschub zu hoch Schnittgeschwindigkeit zu hoch HM-Sorte zu zäh Schnittgeschwindigkeit senken Vorschub senken härtere HM-Sorte wählen

14 Allgemeine Tipps zur Fräsbearbeitung Allgemeine e und Abhilfen Vibrationen am Werkzeug Vibrationen am Werkstück Antriebsleistung Spanabtransport nicht gewährleistet Deformierung des Mitnahmekeils Vorschub zu gering Werkzeugdurchmesser zu klein Werkzeugspannung zu labil zu wenig Zähne im Eingriff Nebenschneide drückt Werkstückspannung zu labil Werkzeug zu labil Werkzeugspannung zu labil zu wenig Zähne im Eingriff Nebenschneide drückt Maschinenleistung zu gering Zerspanungsvolumen zu hoch Schneide zu negativ Schnitttiefe zu hoch Schnittbogenlänge zu groß Spankammern zu gering Aufnahme zu klein Schnitttiefe zu hoch Vorschub pro Zahn zu hoch Mitnehmer nicht gehärtet Vorschub erhöhen Auskraglänge Wkz. verringern Werkzeugspannung optimieren eng geteiltes Wkz. verwenden kürzere Nebenschneide wählen Anstellwinkel verringern allg. Spannsituation verbessern Schnittkraft Richtung Anschlag axiale Schnittkräfte reduzieren radiale Schnittkraft reduzieren kürzere Nebenschneide wählen positivere Schneide wählen weit geteilter Fräser differentialgeteilten Fräser Schnitttiefe reduzieren Schnittbreite reduzieren Vorschub pro Zahn reduzieren radiale Schnittkraft reduzieren Z eff. reduzieren positivere Schneide wählen Schnitttiefe reduzieren Schnittbreite reduzieren Vorschub pro Zahn reduzieren radiale Schnittkraft reduzieren Z eff. reduzieren positivere Schneide wählen größere Aufnahme wählen Z eff. reduzieren Vorschub pro Zahn reduzieren Schnitttiefe reduzieren

15 Allgemeine Tipps zur Fräsbearbeitung Vorschub pro Fräserumdrehung zu groß Vibrationen Werkzeugverschleiß Nachschneiden des Fräsers Ausbrüche am Werkstück Ungenügende Oberfläche Planlauf des Fräsers schlecht Rundlauf des Fräsers schlecht Rundlauf der Spindel schlecht Nebenschneide zu klein siehe Kapitel: Allgemeine e und Abhilfen siehe Kapitel: Verschleißarten und Abhilfen radiale Schnittkräfte zu hoch: Fräser vibriert Fräserdurchmesser zu groß Verschleiß der Schneidkante Schneide zu negativ Vorschub pro Zahn zu hoch Planlauf einstellen Spindelrundlauf überprüfen Oberfläche der Spindel prüfen Genauigkeit Aufnahme prüfen Breitschlichtschneiden wählen Vorschub pro Umdrehung max. 75% Nebenschneidenlänge siehe Kapitel: Allgemeine e und Abhilfen siehe Kapitel: Verschleißarten und Abhilfen Schnitttiefe reduzieren: mit Spindelsturz fräsen Position Wiper-Schneide prüfen Fräser mit sehr enger Teilung Anstellwinkel der Schneidkante verkleinern Spanquerschnitt verringern schärfere Schneidkante Oberfläche beim Besäumen H = H f z ² Detail A 4 x D Wkzg f z