Praktischer Leitfaden für Planfräser – Auswahl, Verwendung und Wartung

1. Was sind Planfräser und wann werden sie eingesetzt?

Planfräser sind Fräser mit mehreren Schneidplatten, die in erster Linie dazu dienen, eine ebene Oberfläche (eine „Stirnfläche“) auf einem Werkstück zu erzeugen. Im Gegensatz zu Schaftfräsern, die mit der Spitze und den Seiten schneiden, fräsen Planfräser hauptsächlich mit austauschbaren Wendeschneidplatten, die um einen Körper mit großem Durchmesser angeordnet sind. Verwenden Sie Planfräser, wenn Sie eine hohe Materialentfernungsrate, eine verbesserte Oberflächengüte auf großen Flächen und effizientes Schruppen oder leichtes Schlichten auf flachen Oberflächen benötigen.

2. Arten von Planfräsern und gängige Wendeschneidplatten

2.1 Vollkörper- vs. modulare Planfräser

Vollkörper-Planfräser sind einfacher, leichter und bei kleinen Durchmessern oft kostengünstiger. Mit modularen Planfräsern können Sie den Fräserkörper oder die Wendeplattenhalter austauschen und so größere Durchmesser, variable Wendeplattenanzahlen und verschiedene Unterlegscheiben- oder Kühlmitteloptionen berücksichtigen. Wählen Sie modulare Systeme für Flexibilität in Produktionsumgebungen.

2.2 Beliebte Wendeplattengeometrien und -sorten

• Schruppschneidplatten (großer Radius, positiver Spanwinkel) – für schwere Schnitte und verbesserte Spanabfuhr.
• Schlichteinsätze (kleiner Radius, negativer oder neutraler Spanwinkel) – für hohe Oberflächengüte und Maßkontrolle.
• Beschichtete Hartmetallsorten (TiCN, Al2O3) – universell einsetzbar, lange Standzeit auf Stählen und Edelstahl.
• CBN- oder Keramik-Wendeschneidplatten – für gehärtete Stähle oder trockenes Hochgeschwindigkeits-Planfräsen.

3. So wählen Sie einen Planfräser aus: Schritt-für-Schritt-Checkliste

• Bestimmen Sie den erforderlichen Durchmesser: Größere Durchmesser erhöhen den Vorschub pro Umdrehung (FPR) und verkürzen die Zykluszeit, erfordern jedoch mehr Spindelleistung und Steifigkeit.
• Passen Sie Wendeschneidplattengröße und -sorte an das Material an: Wählen Sie härtere Sorten für unterbrochene Schnitte und beschichtete Sorten für abrasive Materialien.
• Überprüfen Sie die Maschinengrenzen: Stellen Sie sicher, dass Spindeldrehzahl, PS und Werkzeughalterkegel den ausgewählten Planfräser bei Zielschnittgeschwindigkeit und Vorschub unterstützen können.
• Berücksichtigen Sie die Kühlmittel- und Spanabfuhr: Die innere Kühlmittelzufuhr durch den Fräserkörper verbessert die Lebensdauer der Wendeschneidplatten und die Oberflächengüte, insbesondere bei Edelstahl und Titan.
• Bewerten Sie Auswuchtung und Einrichtung: Planfräser mit großem Durchmesser sollten ausgewuchtet und mit der richtigen Spannung betrieben werden, um Vibrationen zu minimieren.

4. Empfohlene Schnittparameter und Berechnungsbeispiele

Planfräsparameter werden typischerweise als Schnittgeschwindigkeit (Vc, m/min oder SFM), Spindelgeschwindigkeit (U/min), Vorschub pro Zahn (fz) und Schnitttiefe (ap und ae) ausgedrückt. Verwenden Sie die vom Hersteller empfohlene Schnittgeschwindigkeit für die Schneidplattensorte und das Material und berechnen Sie dann die Drehzahl und den Vorschub wie unten gezeigt.

4.1 Grundlegende Berechnungen

So berechnen Sie die Spindeldrehzahl aus der Schnittgeschwindigkeit:

U/min = (1000 × Vc) / (π × D) – wobei Vc in m/min und D der Werkzeugdurchmesser in mm ist.

So berechnen Sie die Vorschubgeschwindigkeit:

Vorschub (mm/min) = U/min × Anzahl der effektiven Zähne × fz (mm/Zahn). Bei Eintritt/Austritt oder teilweisem Eingriff kann die effektive Verzahnung geringer sein als die Gesamtzahl der Wendeschneidplatten.

4.2 Beispiel: 80-mm-Planfräser auf 1045-Stahl

• Gehen Sie von Vc = 200 m/min für den gewählten beschichteten Hartmetalleinsatz aus.
• U/min = (1000 × 200) / (π × 80) ≈ 795 U/min.
• Bei Verwendung von 6 Wendeschneidplatten und fz = 0,12 mm/Zahn beträgt der Vorschub = 795 × 6 × 0,12 ≈ 572 mm/min.
• Die Schnitttiefe (ap) beim Schruppen kann je nach Fräser- und Maschinensteifigkeit 2–4 mm und der radiale Eingriff (ae) 50–100 % betragen.

5. Bearbeitungsstrategien und Vorrichtungstipps

Effizientes Planfräsen erfordert Aufmerksamkeit auf Klemmung, Annäherungsrichtung und Zustellung. Bevorzugen Sie das Gleichlauffräsen für eine bessere Oberflächengüte und eine längere Lebensdauer der Wendeschneidplatte, wenn Ihre Maschine und Steuerung dies zulassen. Verwenden Sie eine stabile Befestigung und minimieren Sie den auskragenden Überhang. Reduzieren Sie bei der Bearbeitung dünner oder flexibler Teile den radialen Eingriff und verwenden Sie mehrere leichte Durchgänge, um Rattern und Rückfedern zu vermeiden.

5.1 Überstieg und Übergänge

• Schruppen: größerer ae (60–100 % des Fräserdurchmessers) und tieferer ap mit konservativem fz, um den Abtrag zu maximieren.
• Halbfertigbearbeitung: ae und ap reduzieren, fz leicht erhöhen, um den Enddurchgang vorzubereiten.
• Endbearbeitung: kleine ae und ap, feine fz und höhere Drehzahl, wenn die Oberflächenbeschaffenheit entscheidend ist.

6. Wartung, Inspektion und Fehlerbehebung

6.1 Tägliche Kontrollen

• Untersuchen Sie die Einsätze auf Kantenabsplitterungen, Aufbauschneidenbildung (BUE) oder thermische Risse und ersetzen Sie sie, bevor starker Verschleiß zu einer schlechten Oberflächengüte führt.
• Überprüfen Sie den Rundlauf des Fräsers mit einer Messuhr. Ein Rundlauffehler, der über den Grenzwert des Wendeschneidplattenherstellers hinausgeht, kann zu schnellem Verschleiß oder Bruch führen.
• Reinigen Sie die Kühlmittelkanäle und stellen Sie sicher, dass der Kühlmitteldruck und -fluss für den gewählten Einsatztyp ausreichend sind.

6.2 Häufige Probleme und Abhilfemaßnahmen

• Vibration/Rattern – Reduzieren Sie den Überhang, verringern Sie den Vorschub pro Zahn, erhöhen Sie die Spindelgeschwindigkeit oder wechseln Sie zu steiferen Werkzeugen.
• Schlechtes Finish – überprüfen Sie die Qualität der Wendeschneidplattenkante, verwenden Sie Gleichlauffräsen, erhöhen Sie die Drehzahl oder fügen Sie einen leichten Schlichtdurchgang mit reduziertem ap hinzu.
• Kurze Standzeit der Wendeschneidplatte – Korrekte Materialsorte überprüfen, Kühlmittel überprüfen, Schnittgeschwindigkeit reduzieren, wenn Hochtemperaturverschleiß beobachtet wird.

7. Kurzreferenztabelle: empfohlene Startparameter