Trochoidalfräsen
Was ist Trochoidalfräsen?
Trochoidalfräsen ist eine moderne Frässtrategie, bei der sich das Werkzeug auf einer kreisförmigen bzw. trochoidalen Bahn durch das Material bewegt. Dadurch bleibt der Eingriffswinkel des Fräsers nahezu konstant, was die Werkzeugbelastung deutlich reduziert.
Im Gegensatz zum konventionellen Nutfräsen wird nicht die gesamte Werkzeugbreite genutzt, sondern nur ein kleiner Teil des Fräsers. Dadurch können wesentlich größere Schnitttiefen und höhere Vorschübe erreicht werden.
Kurz gesagt:
Trochoidalfräsen = hocheffizientes Fräsen mit kreisförmigen Werkzeugbahnen für maximale Werkzeugstandzeit und hohe Zerspanungsleistung.
Warum wird Trochoidalfräsen eingesetzt?
Durch den konstanten Werkzeugeingriff entstehen deutlich geringere Schnittkräfte.
Dadurch ergeben sich zahlreiche Vorteile:
- längere Werkzeugstandzeiten
- höhere Vorschübe
- geringere Werkzeugbelastung
- weniger Vibrationen
- bessere Spanabfuhr
- geringere Wärmeentwicklung
- höhere Prozesssicherheit
- geringere Maschinenbelastung
Gerade bei schwer zerspanbaren Werkstoffen bietet diese Strategie erhebliche Vorteile.
Wie funktioniert Trochoidalfräsen?
Beim Trochoidalfräsen bewegt sich der Fräser nicht geradlinig durch das Material, sondern auf überlappenden Kreisbahnen.
Dadurch
- bleibt der Spanquerschnitt nahezu konstant,
- wird die Schneide gleichmäßig belastet,
- entstehen kleinere Späne,
- kann die gesamte Schneidenlänge genutzt werden.
Die Wärme wird überwiegend über die Späne abgeführt und gelangt nur zu einem geringen Teil in Werkzeug und Werkstück.
Typische Einsatzgebiete
Trochoidalfräsen eignet sich besonders für:
- tiefe Nuten
- schmale Taschen
- Kavitäten
- Formenbau
- Werkzeugbau
- Maschinenbau
- Luft- und Raumfahrt
- Medizintechnik
- Prototypenfertigung
Geeignete Werkstoffe
Trochoidalfräsen eignet sich besonders für:
- Stahl
- Edelstahl
- Werkzeugstahl
- Titan
- Inconel
- Hastelloy
- Aluminium
- Messing
- Kupfer
- Gusseisen
Besonders bei schwer zerspanbaren Werkstoffen zeigt diese Strategie ihre größten Vorteile.
Geeignete Werkzeuge
Für Trochoidalfräsen werden häufig verwendet:
- VHM-Fräser
- HPC-Fräser
- VHM-Schruppfräser
- Vollradiusfräser
- Eckradiusfräser
- Hochleistungsfräser mit Spezialbeschichtung
Wichtig sind eine hohe Stabilität und eine für die jeweilige Anwendung geeignete Beschichtung.
Vorteile des Trochoidalfräsens
- deutlich längere Werkzeugstandzeit
- bis zu 60 % geringere Werkzeugbelastung
- höhere Materialabtragsrate
- größere Schnitttiefen möglich
- geringere Wärmeentwicklung
- weniger Vibrationen
- bessere Oberflächenqualität
- geringere Maschinenbelastung
- hohe Prozesssicherheit
- wirtschaftlichere Fertigung
Nachteile
- CAM-System erforderlich
- höhere Anforderungen an die Programmierung
- moderne CNC-Steuerung notwendig
- exakte Schnittdaten erforderlich
- auf älteren Maschinen nur eingeschränkt nutzbar
Wichtige Parameter
Für optimale Ergebnisse müssen folgende Werte aufeinander abgestimmt werden:
- Schnittgeschwindigkeit (Vc)
- Vorschub (Vf)
- Vorschub pro Zahn (Fz)
- Zustelltiefe (Ap)
- seitliche Zustellung (Ae)
- Werkzeugdurchmesser
- Werkzeugüberstand
- Kühlung
Bereits kleine Änderungen können das Bearbeitungsergebnis deutlich beeinflussen.
Typische Fehler
- zu große seitliche Zustellung
- falscher Vorschub
- ungeeignete Werkzeugbeschichtung
- zu großer Werkzeugüberstand
- schlechte Spanabfuhr
- falsche Kühlung
- ungeeignete CAM-Strategie
- zu geringe Schnitttiefe
Diese Fehler können zu erhöhtem Werkzeugverschleiß, schlechter Oberflächenqualität oder Werkzeugbruch führen.
Praxistipps
- möglichst große Schnitttiefe wählen
- seitliche Zustellung klein halten
- hochwertige VHM-Fräser einsetzen
- Werkzeug möglichst kurz spannen
- Spanabfuhr sicherstellen
- CAM-Strategie regelmäßig optimieren
- Herstellerempfehlungen für Schnittdaten beachten
- Kühlschmierstoff gezielt einsetzen
Einsatz in CAM-Systemen
Nahezu alle modernen CAM-Systeme unterstützen Trochoidalfräsen, beispielsweise:
- Mastercam
- SolidCAM
- hyperMILL
- Autodesk Fusion
- Siemens NX CAM
- ESPRIT
- TopSolid CAM
Diese Systeme berechnen automatisch die optimalen Werkzeugbahnen und halten den Werkzeugeingriff möglichst konstant.
Kurz erklärt
Trochoidalfräsen ist eine moderne Hochleistungsstrategie, bei der das Werkzeug auf kreisförmigen Bahnen durch das Material geführt wird. Dadurch bleiben die Schnittkräfte konstant, die Werkzeugstandzeit steigt und deutlich höhere Materialabtragsraten sind möglich. Besonders bei tiefen Nuten und schwer zerspanbaren Werkstoffen zählt Trochoidalfräsen heute zu den effizientesten Frässtrategien.