Die Fräswerkzeuge für maximale Zerspanungsraten

Schruppfräsen mit deutlich höherem Vorschub pro Zahn, besser bekannt als Hochvorschubfräsen, hat sich in den 1990er Jahren in der Zerspanung etabliert. Der Werkzeug- und Formenbau war eine der ersten Branchen, die das Verfahren in der Fertigung einführten. Ein typisches Hochvorschubwerkzeug hat einen kleinen Anstellwinkel, in der Regel zwischen 9 und 17°.

Diese charakteristische Schneidengeometrie bringt drei wesentliche Vorteile: Erstens kann der Anwender den Vorschub pro Zahn aufgrund der Spanausdünnung erhöhen. Beim herkömmlichen Planfräsen von niedrig legierten Stählen beispielsweise sind Vorschübe von maximal 0,2 mm pro Zahn möglich. Beim Hochvorschubfräsen des gleichen Werkstückstoffs sind dagegen 2 mm pro Zahn die Regel. Zweitens ermöglicht diese Geometrie eine geringere Schnitttiefe, was die Schnittkräfte und Leistungsaufnahme reduziert. Drittens werden die auftretenden Schnittkräfte beim Hochvorschubfräsen überwiegend axial in Richtung Spindel eingebracht. Dies minimiert die Vibrationsneigung weitgehend und ermöglicht speziell bei Werkzeugen mit langen Auskragungen deutlich stabilere Prozesse.

Eine höhere Vorschubgeschwindigkeit erfordert maschinenseitig passende Leistungswerte. Beim Hochvorschubfräsen von legiertem Stahl kann die Vorschubgeschwindigkeit 7.000 bis 9.000 mm/min betragen. Mit der Einführung der Hochvorschubbearbeitung hat sich das Konzept des Schruppfräsens enorm verändert. Anstatt hoher Abspanraten bei großer Schnitttiefe und Schnittbreite wird nun mit geringen Schnitttiefen auf Maschinen mit geringer Antriebsleistung sehr produktiv gearbeitet. Das Hochvorschubfräsen hat sich etabliert. Die Bearbeitung von Stahl und Gusseisen ist das Hauptanwendungsgebiet für das Verfahren, aber auch rostbeständiger Stahl, Titan und hoch hitzebeständige Superlegierungen können damit erfolgreich zerspant werden. Das hat Werkzeughersteller veranlasst, ein großes Spektrum an Hochvorschubfräsern auf den Markt zu bringen.

Iscars Linie für Hochvorschubfräser spiegelt nach Angaben des Werkzeugherstellers diese enorme Vielfalt wider. Bereits in den 1990er Jahren brachte Iscar ein Fräserkonzept mit einseitigen Wendeschneidplatten zum Hochvorschubfräsen auf den Markt und hat dieses seitdem kontinuierlich mit neuen Schneiden-Geometrien und Schneidstoffen ausgebaut. Im Zuge der LogIQ-Kampagne hat Iscar fünf neue Hochvorschub-Werkzeuglinien vorgestellt und eine Vielzahl bestehender Werkzeuglinien einem Upgrade unterzogen. Die bemerkenswerteste Eigenschaft der neuen Linien ist die stark reduzierte Größe der Hochvorschubfräser für auswechselbare Fräsköpfe. Beispielsweise liegt der Durchmesserbereich von FFT3-02 Nanfeed-Schaftfräsern bei 8 bis 10 mm – der klassischen Domäne von VHM-Werkzeugen.

Iscar zeigt mit seinem Wechselkopfkonzept jedoch, dass diese Werkzeuge hier durchaus wettbewerbsfähig sind. Die Werkzeuge besitzen zwei oder drei Zähne, die drei Schneidkanten der WSP stellen laut Iscar zusätzlich ein Maximum an Wirtschaftlichkeit sicher. Die Schaftfräser werden mit sehr kleinen Wendeschneidplatten bestückt. Die WSP selbst haben keine Bohrung in der Mitte, was die Stabilität erhöht. Eine Schraube klemmt und sichert die WSP stabil im Plattensitz. Das ermöglicht einen schnellen und gleichzeitig einfachen Schneidenwechsel. Um zu vermeiden, dass die sehr kleinen Wendeschneidplatten beim Austauschen herunterfallen, werden sie mit einem magnetischen Schlüssel im Plattensitz platziert. Ein weiteres Beispiel sind Tang4Feed-Hochvorschub-Aufsteckfräser mit tangential geklemmten, rhombischen Wendeschneidplatten.

Anwendung finden sie vornehmlich beim Schruppen von mittleren und großen Kavitäten sowie Taschenbearbeitungen. Zusammen mit dem schwalbenschwanzförmigen Plattensitz verhilft das tangentiale Klemmprinzip dem Fräser zu hoher Stabilität. Auch beim schrägen und seitlichen Eintauchen erreichen Anwender mit den WSP hervorragende Zerspanergebnisse. Tang4Feed-Wendeschneidplatten sind doppelseitig, haben also vier Schneidkanten. Der Anwender kann den Fräser mit WSP mit verschiedenen Schneidengeometrien bestücken. So kann er den Aufsteckfräser zur Bearbeitung ganz unterschiedliche Werkstoffe einsetzen. Iscar bietet auf seiner Website den Iscar Tool Advisor sowie eine spezielle Auswahlhilfe für das Hochvorschubfräsen an.