Metrische Schaftfräser: Auswahl, Geschwindigkeiten/Vorschübe und Fehlerbehebung

So wählen Sie metrische Schaftfräser aus, die zu Ihrer Maschine und Ihrer Aufgabe passen

Bei der Auswahl kommt es in erster Linie auf die Geometrie, die Größenkontrolle und darauf an, wie viel Schnittkraft Ihr Aufbau bewältigen kann. Legen Sie zunächst den metrischen Durchmesser und den Schaftstandard fest, den Sie tatsächlich mit geringem Rundlauf halten können.

Passen Sie Durchmesser und Schaft an den Halter an, den Sie besitzen

• Bevorzugen Sie echte metrische Schäfte (z. B. 6 mm, 8 mm, 10 mm), wenn Sie metrische Spannzangen verwenden, um Spannungleichheiten und Mikroschlupf zu vermeiden.
• Soll-Spindel-/Halter-Rundlauf unter 0,01 mm an der Werkzeugspitze für kleine metrische Schaftfräser; Ein größerer Rundlauf führt schnell zu einer Überlastung einer Spannut und verringert die Standzeit des Werkzeugs.
• Halten Sie den Stickout so kurz wie möglich; Eine Verdoppelung des Stickouts kann die Durchbiegung bei gleicher Schnittlast mehr als verdoppeln.

Wählen Sie die Anzahl der Nuten und die Spirale für die Spanabfuhr

• Aluminium: 2–3 Nuten und höhere Spirale (oft 45°), um größere Späne abzuleiten und die Aufbauschneide zu reduzieren.
• Stahl: 4–6 Nuten und ~35°–45° Spirale zur Unterstützung der Schneide und Aufrechterhaltung der Werkzeugfestigkeit.
• Tiefe Schlitze: Weniger Rillen sorgen im Allgemeinen für eine bessere Evakuierung; Schlichtdurchgänge können von mehr Nuten für eine glattere Oberfläche profitieren.

Wählen Sie den Endstil: quadratisch, Eckradius oder Kugelkopf

• Quadratisches Ende: scharfe Ecken, allgemeine Profilierung und Schlitzung.
• Eckenradius (z. B. R0,5–R1,0) Verbessert die Kantenfestigkeit und reduziert Absplitterungen bei härteren Materialien oder Schnittunterbrechungen.
• Kugelnase: 3D-Oberfläche; Erwarten Sie eine geringere effektive Schnittgeschwindigkeit in der Nähe der Spitze und passen Sie den Vorschub entsprechend an.

Hartmetall, HSS und Beschichtungen: Worauf es in der Praxis ankommt

Material und Beschichtung bestimmen die Hitzebeständigkeit, die Kantenstabilität und ob Späne mit dem Werkzeug verschweißen. Für die meisten CNC-Fräsbearbeitungen sind metrische Hartmetall-Schaftfräser der Standard für Produktivität und Konsistenz.

Auswahl des Werkzeugmaterials

• Vollhartmetall: höchste Steifigkeit und Hitzetoleranz; Ideal für Stähle und höhere Spindelgeschwindigkeiten.
• HSS/Kobalt: Nachsichtiger bei Aufbauten mit geringer Steifigkeit, aber typischerweise geringere zulässige Oberflächengeschwindigkeiten.
• Mikrokorn-Hartmetall: gängige Wahl für kleine metrische Schaftfräser, bei denen es auf die Kantenintegrität ankommt.

Beschichtungsanleitung nach Material

• Aluminium: Unbeschichtete oder ZrN-ähnliche Beschichtungen reduzieren oft das Spanschweißen; Priorisieren Sie polierte Flöten.
• Stahl/Edelstahl: Beschichtungen der TiAlN/AlTiN-Klasse sind aus Gründen der Hitzebeständigkeit üblich, insbesondere unter Trocken- oder MMS-Bedingungen.
• Titan: Beschichtungen und scharfe, stabile Kanten helfen bei der Wärmeregulierung; Vermeiden Sie Reibung, indem Sie die Spanlast konstant halten.

Zuverlässige Startgeschwindigkeiten und Vorschübe für metrische Schaftfräser

Beginnen Sie mit der Oberflächengeschwindigkeit (Vc) und der Spanlast pro Zahn (fz). Berechnen Sie dann die Spindeldrehzahl (U/min) und die Vorschubgeschwindigkeit (mm/min). Dies sind praktische Grundlagen für Vollhartmetallwerkzeuge mit typischer CNC-Steifigkeit; Reduzieren Sie, wenn Ihr Aufbau weniger starr ist.

Kernformeln (metrisch)

• U/min = (Vc × 1000) / (π × D) Dabei ist Vc m/min und D der Werkzeugdurchmesser in mm.
• Vorschub (mm/min) = U/min × Nuten (z) × fz wobei fz mm/Zahn ist.

Wenn Sie über die gesamte Breite schlitzen, reduzieren Sie die Spanbelastung und/oder die Oberflächengeschwindigkeit, da die Wärmeentwicklung und die Werkzeugablenkung stark ansteigen. Wenn Sie einen hocheffizienten Werkzeugweg (leichter radialer Eingriff) verwenden, können Sie häufig den Vorschub erhöhen und gleichzeitig die Werkzeuglast kontrollieren.

Ausgearbeitete Beispiele mit reellen Zahlen (metrisch)

Diese Beispiele zeigen, wie die Tabellenbereiche in Maschineneingaben umgewandelt werden. Bei den Werten wird von metrischen Hartmetall-Schaftfräsern und einem einigermaßen stabilen CNC-Aufbau ausgegangen.

Beispiel 1: 8 mm, 3-schneidig aus 6061 Aluminium

1. Wählen Sie Vc = 250 m/min und fz = 0,04 mm/Zahn .
2. U/min = (250 × 1000) / (π × 8) ≈ 9.947 U/min .
3. Vorschub = 9.947 × 3 × 0,04 ≈ 1.194 mm/min .
4. Wenn Späne zu schweißen beginnen, erhöhen Sie die Spanabfuhr (Luftstoß), verringern Sie Vc leicht oder wechseln Sie zu einer polierteren Geometrie.

Beispiel 2: 10 mm, 4-schneidig aus Edelstahl 304

1. Wählen Sie Vc = 120 m/min und fz = 0,03 mm/Zahn .
2. U/min = (120 × 1000) / (π × 10) ≈ 3.820 U/min .
3. Vorschub = 3.820 × 4 × 0,03 ≈ 458 mm/min .
4. Wenn Sie eine Kaltverfestigung oder ein Quietschen feststellen, vermeiden Sie eine Verweilzeit, halten Sie die Spanbelastung aufrecht und erwägen Sie eine Reduzierung des radialen Eingriffs.

Häufige Fehler bei metrischen Schaftfräsern und deren Behebung

Die meisten Probleme sind auf Spanbildung (zu dünn oder zu heiß), Steifheit (Werkzeug/Halter/Werkstückhalterung) oder Abfuhr (Nachschneiden der Späne) zurückzuführen.

Rattermarken oder schlechte Oberfläche

• Stickout kürzen; Selbst eine kleine Reduzierung kann die Stabilität erheblich verbessern.
• Reduzieren Sie den radialen Eingriff (Zustellung) und erhöhen Sie den Vorschub, um die Spandicke konstant zu halten.
• Versuchen Sie es mit einem metrischen Schaftfräser mit variabler Steigung, wenn bei üblichen Drehzahlbändern weiterhin Rattern auftritt.

Aufbauschneide (besonders bei Aluminium)

• Erhöhen Sie die Spanabsaugung (Luftstoß) und sorgen Sie für eine ausreichende Spanbelastung, damit das Werkzeug schneidet und nicht reibt.
• Verwenden Sie polierte Nuten und eine für Aluminium optimierte Geometrie. Vermeiden Sie Beschichtungen, die die Haftung Ihrer Legierung erhöhen.

Vorzeitiges Abplatzen der Kanten bei Stählen

• Fügen Sie einen metrischen Schaftfräser mit kleinem Eckenradius hinzu und vermeiden Sie scharfe Richtungsänderungen, die zu Belastungsspitzen führen.
• Rundlauf prüfen; Wenn eine Nut die meiste Arbeit erledigt, verkürzt sich die Standzeit des Werkzeugs schnell.
• Reduzieren Sie den Eintrittsstoß durch spiralförmiges Rampenfahren oder adaptives Einfahren anstelle von Eintauchen.

Praktische Setup-Checkliste für konsistente Ergebnisse

Selbst die besten metrischen Schaftfräser werden schlechter funktionieren, wenn es bei der Einrichtung zu Rundlauffehlern, Vibrationen oder Spannachschnitten kommt. Diese Checkliste konzentriert sich auf kontrollierbare Faktoren mit großer Auswirkung.

Bevor Sie schneiden

• Reinigen Sie den Kegel, den Halter und die Spannzange. Kleine Fremdkörper können einen messbaren Schlag verursachen.
• Überprüfen Sie den Werkzeugüberstand und stellen Sie sicher, dass der Schaft vollständig von der Spannzange oder dem hydraulischen Spannfutter getragen wird.
• Legen Sie eine anfängliche konservative axiale Tiefe für das Schlitzen über die gesamte Breite fest. Erhöhen Sie den Wert schrittweise und achten Sie dabei auf Geräusche und Spindellast.

Während des Tunings

1. Ändern Sie jeweils eine Variable (U/min, dann Vorschub, dann Eingriff), um den Effekt zu isolieren.
2. Wenn das Finish schlecht ist, die Späne aber gesund aussehen, reduzieren Sie den radialen Eingriff und fügen Sie einen leichten Finish-Durchgang hinzu.
3. Wenn die Späne staubig oder verfärbt aussehen, liegt wahrscheinlich eine Reibung oder Überhitzung vor. Spanlast erhöhen oder Geschwindigkeit reduzieren.

Fazit

Wählen Sie metrische Schaftfräser, indem Sie die tatsächliche metrische Größe, Nutenzahl und Geometrie an das Material anpassen und dann Drehzahl und Vorschub aus Vc und fz berechnen. Halten Sie den Rundlauf niedrig, den Stickout kurz und sorgen Sie dafür, dass die Späne sauber abgeführt werden – diese drei Faktoren führen in der Regel zu den größten Zuwächsen bei der Werkzeugstandzeit, der Genauigkeit und der Oberflächengüte.