DIXI Polytool: Torusfräser mit optimierten Schneiden Schwierige Werkstoffe produktiv fräsen

Von Konrad Mücke

Torusfräser mit Eckradien, optimierter Stirngeometrie und ringförmiger Kühlmittelzufuhr von DIXI Polytool fräsen Taschen in schwer zerspanbaren Werkstoffen, wie Titanlegierungen und austenitische Stähle, produktiver und wirtschaftlicher.

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Geschwindigkeitsverteilung des Kühlmittels (20 bar) am Fräserschaft bei optionaler Ausführung mit Ringdüsen (Cool+).
Geschwindigkeitsverteilung des Kühlmittels (20 bar) am Fräserschaft bei optionaler Ausführung mit Ringdüsen (Cool+).
(Bild: DIXI Polytool)

Bei einigen Bearbeitungen erweisen sich Torusfräser als deutlich besser als Schaftfräser mit verstärkten Schneiden. Beim Planfräsen können Torusfräser bei wesentlich höheren Vorschubgeschwindigkeiten arbeiten. Zudem kann man mit Torusfräsern einfach eintauchen (bohren). Mit scharfkantigen, zylindrischen Schaftfräsern mit drei Zähnen (Schneiden) gelingt dies nur bei angepasster Stirngeometrie. Allerdings arbeiten die so optimierten Fräser dann wesentlich unwirtschaftlicher beim Umfangsfräsen.

Stirngeometrie optimiert

Damit Fertigungsbetriebe die Vorteile torischer Fräser voll ausschöpfen können, hat DIXI Polytool sein Produktprogramm torischer Fräser 7343 um eine Variante mit Eckradius erweitert. Dazu berechnete das Entwicklungsteam die beste Ausführung der Stirnschneiden zum Tauchfräsen. Unterschiedliche Ausführungen und deren Stabilität wurden verglichen. Das theoretisch berechnete Ergebnis war eindeutig. Die symmetrische Stirngeometrie ist deutlich stabiler als die klassische Schneidegeometrie.

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Berechnungen in Praxis bestätigt

Um ihre rechnerischen Analysen zu verifizieren, bearbeiteten die Entwicklungsspezialisten zum Vergleichen mit Fräsern mit optimierter Schneidengeometrie und mit klassisch geschliffenen Fräswerkzeugen unterschiedliche Bauteile. Die theoretischen Analysen wurden für Werkzeuge mit einem Verhältnis 0,25 von Eckradius zu Durchmesser bestätigt. Allerdings gilt das nicht für Werkzeuge mit Verhältnis von Eckradius zu Durchmesser 0,05. Sind diese mit klassischer Stirn geschliffen, arbeiten sie bei deutlich niedrigeren Schnittkräften und können so bei wesentlich höheren Vorschubgeschwindigkeiten eingesetzt werden. Deshalb werden Torusfräser mit kleinen Eckradien (R/D < 0,05) weiterhin mit klassischem Stirnschliff hergestellt. Fräser mit grösserem Verhältnis von Eckradius zu Durchmesser schleift DIXI Polytool mit symmetrischen Stirnschneiden. Der Werkzeughersteller bietet inzwischen ein grosses Spektrum solcher Torusfräser mit 0,4 bis 12 mm Durchmesser, die mit unterschiedlichen Eckradien versehen sind. Es stehen als Standard unbeschichtete und mit der Beschichtung C-Top ausgeführte Fräser zur Verfügung. Diese Werkzeuge widerstehen auch Temperaturschock sehr gut. Speziell Letztere eignen sich vorteilhaft zum Bearbeiten abrasiver und hitzebeständiger Werkstoffe. Mit einer Kombination aus den beiden unterschiedlich ausgeführten Fräswerkzeugen zu arbeiten hat sich bereits bei einer Vielzahl an Anwendern bewährt. Das betrifft beispielsweise das Mikrofräsen von Formen in gehärtetem Stahl (55 HRC) oder das Abzeilen in bleifreier Kupferlegierung.

Kühlschmierung

Ein weiterer wichtiger Aspekt, der bei der Konstruktion eines Werkzeugs berücksichtigt werden muss, ist die Kühlschmierung. Das betrifft insbesondere Werkstoffe mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel Titanlegierungen, austenitische Edelstähle und Nickellegierungen. Ohne zu kühlen und zu schmieren bleibt zu viel Wärme in der Zone der Spanbildung. Das kann die Werkzeugschneide zerstören. Zudem kleben die Späne an den Spanflächen an. Sie können sogar verschweissen und so verursachen, dass das Fräswerkzeug bricht. Deshalb muss die Kühlschmierung möglichst genau zwischen Span und Spanfläche gebracht werden. Der Kühlmittelstrahl soll zudem einen minimalen Druck und somit eine mindeste Geschwindigkeit haben. Das Kühlschmiermittel vermindert den Wärmeeintrag in die Schneide und somit deren Temperatur. Zudem verringert es die Reibung zwischen Span und Spanfläche beziehungsweise Oberfläche in der Fräsernut.

Ringförmig zuführen

Derzeit übliche periphere Kühlmittelsysteme können die Prozesse nur minimal verbessern. Deutlich besser erweist sich das von DIXI Polytool entwickelte und verwirklichte Kühlsystem Cool+. Es führt das Kühlmittel durch einen Ring um den Werkzeugschaft zu. In ihm wird das Kühlschmiermittel beschleunigt. Das verbessert erheblich die Wirkung des Kühlschmiermittels an der Werkzeugschneide. Somit können Anwender deutlich produktiver bei höheren Vorschubgeschwindigkeiten fräsen. Zudem minimieren sie die Kosten für Werkzeuge, da die Fräser längere Standzeiten erreichen und weniger verschleissen.

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Für torische Fräser verfügbar

Bisher stattet der Werkzeughersteller seine Fräser der Reihen 7442 und 7443 mit dem optimierten Kühlsystem aus. Ab sofort stehen auch torische Fräser 7453 (mit Geometrie entsprechend der Reihe 7353) mit dem Kühlsystem Cool+ zur Verfügung. Sie eignen sich speziell zum Bearbeiten schwer zerspanbarer Werkstoffe, beispielsweise Inconel 718. Sie arbeiten bei niedrigeren Temperaturen im Bereich der Spanbildung, niedrigeren Schnittkräften und verwirklichen längere Standzeiten. Die torischen Fräser der Reihe 7453 Cool+ mit Beschichtung C-Top gibt es mit zahlreichen unterschiedlichen Eckradien mit 0,4 bis 5 mm Durchmesser als Standard. Der Werkzeughersteller DIXI Polytool verwirklicht zudem Bearbeitungsprozesse, um die Kosten beim Fertigen von Bauteilen aus schwer zerspanbaren Werkstoffen zu senken. Dazu gehören auch Fräswerkzeuge mit gerichteter Kühlung. Auf Maschinen mit Hochdruck-Innenkühlung (mind. 20 bar) können Anwender die Vorteile dieser Entwicklungen voll ausschöpfen. Diese neuen Fräser ermöglichen wesentlich höhere Schnittparameter als derzeit gängige Werkzeuge. SMM

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