Hartmetall-Schaftfräser

Was ist ein Hartmetall-Schaftfräser?

Hartmetall-Schaftfräser sind eine Art von Schneidwerkzeugen, die in Werkzeugmaschinen verwendet werden und aus einem extrem harten, verschleißfesten und ultraharten Material bestehen. Hartmetall-Schaftfräser werden für die hochpräzise Bearbeitung von metallischen und nicht-metallischen Werkstoffen eingesetzt. Die wichtigsten Werkstoffe für Hartmetall-Schaftfräser sind ultraharte Materialien wie Hartmetall, Kobaltlegierungen, Diamant und kubisches Bornitrid (CBN). Diese Werkstoffe sind viel härter als normaler Stahl oder Schneidwerkzeuge und haben eine hervorragende Verschleiß- und Hitzebeständigkeit. Die Schneiden von Hartmetall-Schaftfräsern schneiden im Allgemeinen mit hohen Drehzahlen. Diese hohe Rotationsgeschwindigkeit ist für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung sehr wichtig.

Anwendungen von Hartmetall-Schaftfräsern

Nachfolgend sind einige der typischen Anwendungen von Hartmetall-Schaftfräsern aufgeführt:

1. Metallbearbeitung.
   Schneiden von Stahl, Schneiden von Nuten in Aluminium, Bearbeitung von Kupfer und Messing, usw.

2. Bearbeitung von Formen
   Bearbeitung von Kunststoffformen und Pressformen usw.

3. Schiffbau und Herstellung von Schiffskomponenten
   Formbearbeitung von Schiffsrümpfen und Rudern, Bohren von Gewindelöchern, Schneiden von Schiffsteilen, usw.

4. Autoindustrie
   Schneiden von Motorteilen, Schneiden von Getrieben, Bohren von Karosserieteilen usw.

5. Luft- und Raumfahrtindustrie
   Bearbeitung von Flugzeugrahmen, Schneiden von Triebwerksteilen, usw.

6. Elektronikfertigung
   Bohren und Bearbeiten von Leiterplatten, Herstellung von Mikrochips usw.

7. Herstellung medizinischer Geräte
   Formbearbeitung von künstlichen Gelenken und Zahnimplantaten, Bohren von medizinischen Instrumenten, usw.

Arten von Hartmetall-Schaftfräsern

Es gibt verschiedene Arten von Hartmetall-Schaftfräsern mit unterschiedlichen Formen und Eigenschaften. Im Folgenden finden Sie eine Liste typischer Arten von Hartmetall-Schaftfräsern. Die Bezeichnungen können von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sein.

1. Flachfräser (Flachnutfräser)
   Allgemeine Schaftfräser mit einer flachen unteren Schneide für lineares Schneiden. Sie werden für die allgemeine Bearbeitung und das Nutenfräsen verwendet.

2. Kugelfräser
   Mit einer kugelförmigen Schneide werden diese Fräser für gekrümmte Schnitte und für die Bearbeitung unebener Oberflächen verwendet. Sie eignen sich für die Herstellung kreisförmiger Schnittflächen oder die Formung gekrümmter Formen.

3. Eckradius-Schaftfräser
   Mit einer abgerundeten Schneide (Eckradius) werden diese Fräser für die Bearbeitung von Ecken und Kanten eingesetzt. Sie können glattere Kurven formen als Flachfräser und sind daher für die Oberflächenbearbeitung und die Bearbeitung komplexer Formen geeignet.

4. T-Nut-Schaftfräser
   Sie haben eine T-förmige Schneide und werden zur Herstellung von T-Nuten oder Nuten verwendet. Sie eignen sich für die Herstellung von Schlitzen zur Befestigung von Schrauben und Muttern auf Werkzeugmaschinentischen.

5. Andere
   Planfräser und Lochfräser (Bohrfräser).

Funktionsweise von  Hartmetall-Schaftfräsern

Hartmetall-Schaftfräser gehören zu den Zerspanungswerkzeugen und werden auf Werkzeugmaschinen wie Fräsmaschinen und CNC-Maschinen eingesetzt. Die allgemeinen Verfahren, mit denen Hartmetall-Schaftfräser schneiden, sind:

1. Positionierung
   Der Hartmetall-Schaftfräser wird auf die Spindel der Werkzeugmaschine montiert. Das zu schneidende Material muss genau positioniert werden, und die Spitze des Hartmetall-Schaftfräsers muss in der richtigen Position auf der Oberfläche des Materials angebracht werden.

2. Einstellen der Schnittbedingungen
   Stellen Sie die Schnittbedingungen (z. B. Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Schnitttiefe usw.) vor dem Schneiden ein. Wählen Sie die optimalen Schnittbedingungen je nach den Eigenschaften des Materials und dem Zweck des Schneidens.

3. Mit dem Schneiden beginnen
   Nachdem Sie die Schnittbedingungen festgelegt haben, drehen Sie den Hartmetall-Schaftfräser. Der Schaftfräser kommt mit der Materialoberfläche in Berührung und beginnt zu schneiden.

4. Verwendung von Schneidflüssigkeit
   Während des Schneidvorgangs kann ein Kühlschmierstoff verwendet werden. Schneidflüssigkeiten werden zur Kühlung und Schmierung verwendet und verringern die beim Schneiden entstehende Wärme und Reibung. Die Schneidflüssigkeit wird dem Werkstück und den Schneidwerkzeugen zugeführt, um die Qualität zu verbessern und die Lebensdauer der Schneidwerkzeuge zu verlängern.

5. Schneiden und Spanabfuhr
   Die Schneidkanten von Hartmetall-Schaftfräsern schneiden das Material. Beim Schneiden entstehen Späne, aber die Form des Fräsers ermöglicht es, die Späne effektiv abzuwerfen und die Schnittfläche zu formen.

6. Bewegung der Schneidzone
   Während des Schneidens bewegen der Hartmetall-Schaftfräser und die Werkzeugmaschinensteuerung den zu schneidenden Arbeitsbereich. Der Hartmetall-Schaftfräser kann sich in einer Vielzahl von linearen, rotierenden und gekrümmten Bahnen bewegen, und der Hartmetall-Schaftfräser setzt seine Bewegung und seinen Schnitt fort, bis der gewünschte Schnitt abgeschlossen ist.

7. Ende des Schneidens
   Nach Abschluss der Zerspanung werden die während des Zerspanungsvorgangs entstandenen Späne entfernt.

8. Prüfen der Schneidergebnisse
   Die Abmessungen, die Form und die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks werden überprüft. Gegebenenfalls werden Korrekturen und Nachbearbeitungen vorgenommen.

9. Wartung von Schaftfräsern
   Hartmetall-Schaftfräser werden gereinigt und geschliffen. Außerdem wird die verbleibende Standzeit überprüft und bei Bedarf ausgetauscht.

Merkmale von Hartmetall-Schaftfräsern

Vorteile

Die wichtigsten Vorteile von Hartmetall-Schaftfräsern sind „hohe Härte und Verschleißfestigkeit“, „hervorragende Zerspanungsleistung“, „Anwendbarkeit auf eine Vielzahl von Werkstoffen“, „hohe Präzision und Qualität“, „lange Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit“. Diese Eigenschaften werden im Folgenden erläutert.

Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
Hartmetall-Schaftfräser sind extrem harte Werkzeuge und können harte und schwer zu zerspanende Werkstoffe effektiv schneiden. Sie sind außerdem sehr verschleißfest und können auch bei längerem Einsatz ihre Schneidleistung beibehalten.

Hervorragende Schneidleistung
Hartmetall-Schaftfräser haben scharfe Schneidkanten und eine hervorragende Zerspanungsleistung, die ein schnelles, präzises Schneiden und eine hohe Produktivität ermöglichen. Sie können auch für die Feinbearbeitung und das Schneiden komplexer Formen verwendet werden.

Anwendbar auf eine Vielzahl von Werkstoffen
Hartmetall-Schaftfräser eignen sich für die Bearbeitung von Werkstoffen mit unterschiedlichen Härten und Eigenschaften, wie z.B. Metalle, Kunststoffe und Keramiken. Verschiedene Schnittbedingungen und Schneiden können gewählt werden, um die Schnittleistung für den jeweiligen Werkstoff zu optimieren.

Hohe Präzision und Qualität
Die hohe Steifigkeit der Hartmetall-Schaftfräser minimiert Vibrationen und Verzug während der Bearbeitung und ermöglicht so eine präzise Bearbeitung und hohe Bearbeitungsqualität. Der geringe Spananteil während der Zerspanung verbessert auch die Qualität der bearbeiteten Oberfläche und führt zu einer glatten, präzisen Oberfläche.

Lange Lebensdauer und wirtschaftliche Effizienz
Hartmetall-Schaftfräser haben den Vorteil, dass sie sehr verschleißfest sind und eine hohe Standzeit haben, d.h. sie müssen seltener ausgetauscht werden. Dies reduziert die Anzahl der Arbeitsunterbrechungen und die Häufigkeit des Austauschs von Hartmetall-Schaftfräsern, was wiederum die Kosten senkt. Die hohe Zerspanungsleistung und Standzeit erhöht zudem die Produktivität und ermöglicht eine wirtschaftliche Bearbeitung.

Nachteile

Die Hauptnachteile von Hartmetall-Schaftfräsern sind „hohe Kosten“, „Sprödigkeit“, „begrenzte Schnittgeschwindigkeit“, „nicht bearbeitbare Werkstoffe“ und „Bedarf an Schneidflüssigkeit“. Diese werden im Folgenden erläutert:

Hohe Kosten
Der Nachteil von Hartmetall-Schaftfräsern sind ihre hohen Anfangsinvestitionen und Ersatzkosten, da sie fortschrittliche Werkstoffe und Herstellungsverfahren erfordern und teurer sind als andere gängige Schneidwerkzeuge.

Sprödigkeit
Hartmetall-Schaftfräser sind sehr harte Materialien und spröde. Bei der Handhabung von Schaftfräsern ist Vorsicht geboten, da unsachgemäßer Gebrauch, Stöße oder übermäßige Belastung zu Ausbrüchen oder Beschädigungen der Schneidkanten führen können.

Beschränkung der Schnittgeschwindigkeit
Hartmetall-Schaftfräser können harte Werkstoffe schneiden, aber die Schnittgeschwindigkeit kann begrenzt sein. Es kann schwierig sein, eine angemessene Schnittgeschwindigkeit beizubehalten, insbesondere beim Schneiden großer Durchmesser oder bei der Bearbeitung harter Werkstoffe, wodurch sich die Bearbeitungszeit verlängern kann.

Nicht zerspanbare Werkstoffe
Hartmetall-Schaftfräser können in einer Vielzahl von Werkstoffen eingesetzt werden, aber ihre Verwendung kann bei sehr zerbrechlichen oder hitzeempfindlichen Werkstoffen eingeschränkt sein. Bei diesen Werkstoffen können die Lebensdauer des Fräsers und die Bearbeitungsqualität beeinträchtigt werden.

Anforderungen an die Schneidflüssigkeit
Beim Fräsen mit Hartmetall-Schaftfräsern wird die Verwendung von Kühlschmierstoffen empfohlen. Schneidflüssigkeiten spielen eine kühlende und schmierende Rolle, indem sie Reibung und Hitze während des Schneidens kontrollieren. Ein Nachteil der Verwendung von Schneidflüssigkeiten ist jedoch die Notwendigkeit, ihre Auswirkungen auf die Umwelt, ihr Management und die Abfallentsorgung zu berücksichtigen.

Weitere Informationen über Hartmetall-Schaftfräser

Die Schneiden von Hartmetall-Schaftfräsern bestehen im Allgemeinen aus Wolframkarbid (Tungsten Carbide) und Kobalt (Cobalt).

Wolframkarbid ist eine Verbindung aus Wolfram und Kohlenstoff und ist ein extrem hartes Material. Es weist eine sehr hohe Härte und Haltbarkeit auf und kann großer Hitze und Abnutzung beim Schneiden standhalten. Wolframkarbid selbst ist jedoch spröde und anfällig für Stöße und Vibrationen, so dass es nicht allein als Schneidkantenmaterial verwendet wird, sondern Metalle wie Kobalt als Bindemittel eingesetzt werden.

Kobalt ist ein Bindemittel, das sich mit Wolframkarbid verbindet und die Schneide fest in Position hält. Kobalt ist hart und verschleißfest und verleiht den Schneidkanten von Schaftfräsern in Kombination mit Wolframkarbid die notwendige Festigkeit und Haltbarkeit. Außerdem ist Kobalt relativ weicher als Wolframkarbid und kann Stöße und Vibrationen beim Schneiden absorbieren.

Die Kombination von Wolframkarbid und Kobalt verleiht Hartmetall-Schaftfräsern eine hervorragende Leistung bei der Hochgeschwindigkeitszerspanung und beim Abtragen von harten Werkstoffen. Der Schneidenwerkstoff wird je nach Schneidbedingungen und Materialart ausgewählt, z. B. wird beim Schneiden harter Materialien üblicherweise der Anteil des härteren Wolframkarbids erhöht. Die Zusammensetzung des Schneidkantenmaterials kann auch entsprechend den Anforderungen an Schnittgeschwindigkeit und Schnittkraft angepasst werden.

Auch die Form und die Beschichtung der Schneide wirken sich auf die Schneidleistung aus. So lassen sich z. B. bei der Verwendung von Fräsern mit auswechselbarer Spitze die Schneiden bei Verschleiß leicht austauschen. Spezielle Beschichtungen der Schneide können auch die Reibung verringern und die Hitze und den Verschleiß beim Schneiden reduzieren.