Aufsteckfräser

Aufsteckfräser

Ein Aufsteckfräser ist ein Fräswerkzeug mit einer zentralen Aufnahmebohrung, das auf einen passenden Fräserdorn beziehungsweise Aufsteckfräserdorn montiert wird. Im Gegensatz zu einem Schaftfräser besitzt er keinen fest integrierten Werkzeugschaft.

Die Verbindung zwischen Fräser und Werkzeugaufnahme ermöglicht den Einsatz größerer Werkzeugdurchmesser und die sichere Übertragung hoher Drehmomente. Aufsteckfräser werden vor allem zum Planfräsen, Eckfräsen, Umfangsfräsen und zur Bearbeitung breiter Flächen eingesetzt.

Aufbau eines Aufsteckfräsers

Ein Aufsteckfräser besteht im Wesentlichen aus:

• Fräserkörper
• zentraler Aufnahmebohrung
• Mitnehmernut oder Mitnehmernuten
• Schneiden beziehungsweise Plattensitzen
• Spann- oder Befestigungsflächen

Die Aufnahmebohrung dient zum Zentrieren des Fräsers auf dem Fräserdorn. Das Drehmoment wird je nach Ausführung über Reibschluss, eine Passfeder, Mitnehmersteine oder seitliche Mitnehmerflächen übertragen.

Eine Befestigungsschraube oder Spannmutter sichert den Fräser axial auf der Aufnahme.

Vollhartmetall- und Wendeschneidplattenfräser

Aufsteckfräser können mit fest ausgeführten Schneiden oder mit auswechselbaren Wendeschneidplatten ausgestattet sein.

Bei kleineren Werkzeugen können die Schneiden Bestandteil des Fräserkörpers sein. Größere Aufsteckfräser besitzen meistens austauschbare Wendeschneidplatten. Dadurch muss bei Verschleiß nicht der gesamte Fräser ersetzt werden.

Wendeschneidplattenfräser bieten folgende Vorteile:

• schneller Schneidenwechsel
• unterschiedliche Schneidstoffe einsetzbar
• Anpassung an verschiedene Werkstoffe
• mehrere nutzbare Schneidkanten
• wirtschaftlicher Einsatz bei großen Durchmessern
• beschädigte Schneiden einzeln austauschbar

Typische Arten von Aufsteckfräsern

Abhängig von der Schneidenanordnung und dem Einsatzbereich gibt es verschiedene Bauformen.

Planfräser

Planfräser werden zur Bearbeitung ebener Flächen eingesetzt. Die Hauptzerspanung erfolgt überwiegend über die umfangsnah angeordneten Schneiden. Nebenschneiden an der Stirnseite erzeugen die fertige Oberfläche.

Eckfräser

Eckfräser fertigen gleichzeitig eine Fläche und eine Schulter. Häufig werden sie für rechtwinklige Absätze und Taschen eingesetzt. Abhängig von der Werkzeuggeometrie können annähernd rechtwinklige Schultern erzeugt werden.

Scheibenfräser

Scheibenfräser besitzen eine vergleichsweise geringe axiale Breite. Sie eignen sich zum Herstellen von Nuten, Schlitzen und Trennschnitten.

Walzenstirnfräser

Walzenstirnfräser besitzen Schneiden am Umfang und an der Stirnseite. Sie können dadurch sowohl seitlich als auch axial Material abtragen.

Hochvorschubfräser

Hochvorschubfräser arbeiten mit kleinen Einstellwinkeln und hohen Vorschüben pro Zahn. Ein großer Teil der Schnittkraft wird in Richtung der Spindel geleitet. Sie werden unter anderem für das Schruppen und die Bearbeitung tiefer Kavitäten verwendet.

Befestigung auf dem Fräserdorn

Vor der Montage müssen die Aufnahmebohrung, die Anlagefläche und der Fräserdorn gründlich gereinigt werden. Späne oder Verschmutzungen zwischen den Anlageflächen können zu Rundlauffehlern und einer unsicheren Befestigung führen.

Der Fräser wird auf den Dorn aufgeschoben und axial gegen die Anlagefläche gespannt. Dabei müssen vorhandene Mitnehmer korrekt in die dafür vorgesehenen Nuten eingreifen.

Die Befestigungsschraube wird mit dem vorgeschriebenen Drehmoment angezogen. Ein zu geringes Drehmoment kann dazu führen, dass sich der Fräser während der Bearbeitung bewegt. Ein überhöhtes Drehmoment kann Schraube, Gewinde oder Werkzeugaufnahme beschädigen.

Vorteile von Aufsteckfräsern

Aufsteckfräser bieten insbesondere bei größeren Bearbeitungsbreiten mehrere Vorteile:

• große Werkzeugdurchmesser möglich
• hohe Zerspanungsleistung
• stabile Werkzeugaufnahme
• zuverlässige Drehmomentübertragung
• austauschbarer Fräserkörper
• unterschiedliche Fräser auf demselben Grundhalter einsetzbar
• gute Eignung für Plan- und Schruppbearbeitungen
• wirtschaftlicher Einsatz von Wendeschneidplatten

Da der Fräserkörper keinen langen, fest integrierten Schaft benötigt, kann das Werkzeug kompakt und stabil aufgebaut werden.

Auswahl des passenden Aufsteckfräsers

Bei der Werkzeugauswahl müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden:

• zu bearbeitender Werkstoff
• Werkzeugdurchmesser
• Aufnahmebohrung
• Anzahl der Schneiden
• Einstellwinkel
• verfügbare Spindelleistung
• erforderliches Drehmoment
• Bearbeitungsbreite
• gewünschte Oberflächenqualität
• Maschinenstabilität
• innere oder äußere Kühlmittelzufuhr

Ein Fräser mit wenigen Schneiden bietet große Spanräume und eignet sich beispielsweise für langspanende Werkstoffe. Eine engere Zahnteilung kann bei stabilen Bedingungen eine höhere Zahl gleichzeitig arbeitender Schneiden ermöglichen.

Schnittwerte

Drehzahl und Vorschub werden unter Berücksichtigung des Werkzeugdurchmessers, des Schneidstoffs, des Werkstückmaterials und der Bearbeitungsaufgabe festgelegt.

Die Drehzahl ergibt sich aus Schnittgeschwindigkeit und Fräserdurchmesser:

n = (vc × 1.000) / (π × D)

Dabei gilt:

• n = Drehzahl in Umdrehungen pro Minute
• vc = Schnittgeschwindigkeit in Metern pro Minute
• D = Fräserdurchmesser in Millimetern

Der Vorschub berechnet sich aus:

vf = fz × z × n

Dabei gilt:

• vf = Vorschubgeschwindigkeit in Millimetern pro Minute
• fz = Vorschub pro Zahn
• z = Anzahl der wirksamen Schneiden
• n = Drehzahl

Gleichlauf- und Gegenlauffräsen

Auf modernen CNC-Maschinen wird überwiegend im Gleichlauf gefräst. Dabei bewegt sich die Schneide beim Eintritt in das Werkstück in Vorschubrichtung. Die Spanungsdicke ist am Eintritt am größten und nimmt anschließend ab.

Das Gleichlauffräsen ermöglicht bei spielfreien Maschinen häufig eine bessere Oberflächenqualität und einen ruhigeren Schnitt. Das Gegenlauffräsen kann bei bestimmten Werkstückoberflächen oder instabilen Bedingungen sinnvoll sein.

Typische Fehler und Probleme

Beim Einsatz von Aufsteckfräsern können unter anderem folgende Probleme auftreten:

• schlechter Rundlauf
• ungleichmäßiger Schneidenverschleiß
• Rattermarken
• Ausbrüche an Wendeschneidplatten
• schlechte Oberflächenqualität
• Gratbildung
• zu hohe Spindelbelastung
• Lösen des Fräsers
• Beschädigung der Mitnehmer
• Späne zwischen den Anlageflächen

Häufige Ursachen sind eine verschmutzte Aufnahme, falsche Schnittwerte, beschädigte Plattensitze, ungeeignete Wendeschneidplatten oder eine zu große Werkzeugauskragung.

Wartung und Kontrolle

Vor jedem Einsatz sollten Fräserkörper, Aufnahmebohrung, Anlagefläche und Wendeschneidplatten kontrolliert werden. Beschädigte Schrauben und Schneidplatten müssen ersetzt werden.

Die Plattensitze sind vorsichtig zu reinigen. Späne unter einer Wendeschneidplatte verändern deren Position und können zu Rundlauffehlern oder einem Plattenbruch führen.

Auch der Fräserdorn und die Mitnehmerflächen müssen regelmäßig auf Verschleiß und Beschädigungen geprüft werden.

Unterschied zwischen Aufsteckfräser und Schaftfräser

Ein Schaftfräser wird über seinen zylindrischen oder kegelförmigen Schaft in einer Werkzeugaufnahme gespannt. Ein Aufsteckfräser besitzt dagegen eine zentrale Aufnahmebohrung und wird auf einem Werkzeugdorn befestigt.

Schaftfräser werden häufig für kleinere Durchmesser, Taschen, Konturen und Nuten verwendet. Aufsteckfräser eignen sich besonders für größere Werkzeugdurchmesser, breite Flächen und hohe Zerspanungsleistungen.

Bedeutung in der CNC-Fertigung

Aufsteckfräser gehören zu den wichtigsten Werkzeugen für die wirtschaftliche Bearbeitung größerer Flächen. Ihre stabile Aufnahme ermöglicht hohe Vorschübe und Schnitttiefen.

Mit der passenden Schneidengeometrie, korrekt gewählten Schnittwerten und einer sauberen Werkzeugmontage lassen sich hohe Zerspanungsleistungen, lange Standzeiten und gleichmäßige Oberflächen erzielen.