Optimaler Werkzeugdurchmesser

Hallo zusammen,

ich wollte fragen, welchen optimalen Durchmesser man zum Fräsen einer geschlossenen Tasche verwenden sollte. Ist es besser, ein Werkzeug mit einem größeren oder kleineren Durchmesser zu nutzen? Vielen Dank im Voraus.

Hier ist ein Bild des Modells, falls benötigt: https://imgur.com/a/pocket-3Y6Sl0F

Hi Rad,

ich glaube nicht, dass es eine optimale Größe gibt, aber der Durchmesser muss definitiv kleiner sein als der Eckenradius. Ich vermute, es hängt von den anderen Bereichen des Teils ab. Zum Beispiel könntest du ein 10-mm-Werkzeug bei der vorherigen Bearbeitung verwenden, um einen Werkzeugwechsel zu vermeiden. Oder du benutzt vielleicht ein Schruppwerkzeug, um das Material in der Mitte grob zu entfernen, und wechselst dann zu einem Schlichtwerkzeug, um die Endbearbeitung durchzuführen.

Letztendlich kommt es darauf an, wie du es machen möchtest. Das Teil hat mehrere Querbohrungen und eine große Bohrung. Du musst die Bearbeitungslogik durchgehen, um das passende Werkzeug herauszufinden. Außerdem, wenn die Fase am Boden entfernt wird, könntest du alles in einem Setup erledigen – vorausgesetzt, du hast die richtige Maschine.

Peter

Hi,

ein optimales Werkzeug hängt mehr vom zu bearbeitenden Material, dem Werkzeugmaterial und der verfügbaren Spindel ab.

Zum Beispiel, wenn du ein Stahlteil herstellst und ein Hartmetallwerkzeug verwendest, gibt es einen engen Bereich von Werkzeugdurchmesser-zu-Spindeldrehzahl-Kombinationen. Das nennt man Schnittgeschwindigkeit.
Für Stahl mit einem unbeschichteten Hartmetallwerkzeug liegt die empfohlene Schnittgeschwindigkeit bei 100 m/min. Du kannst langsamer arbeiten, mit dem einzigen Nachteil, dass die Bearbeitung länger dauert. Wenn du jedoch schneller arbeitest, verkürzt sich die Werkzeuglebensdauer. Die Schnittgeschwindigkeit ist, wenn man so will, eine thermische Grenze. Läuft ein Werkzeug zu schnell in einem bestimmten Material, überhitzt es, und das Werkzeug verschleißt schnell.

Für verschiedene Materialien (bei Verwendung von Hartmetallwerkzeugen) gelten folgende Richtwerte:

Edelstahl: 75 m/min
Hochfeste Stähle und Titan: 35–50 m/min
Aluminium: 200–500 m/min
Kunststoffe: 250 m/min
Diese Geschwindigkeiten setzen eine ausreichende Kühlung und eine gute Spanabfuhr voraus. Bleiben die Späne im Schneidbereich, werden sie höchstwahrscheinlich erneut geschnitten, was schnell zu Problemen führt. Die Späne heizen sich auf, schweißen sich ans Werkzeug und ruinieren die Arbeit – besonders bei Aluminium und Kunststoffen. Ich verwende eine Flutkühlung, erstens, um die Wärmeentwicklung im Werkstück und Werkzeug zu minimieren, und zweitens, um die Späne effektiv wegzuspülen.

Für Stahl:

10 mm Durchmesser = 3183 U/min (100 m/min)
6 mm Durchmesser = 5305 U/min (100 m/min)
Beachte, dass diese Drehzahlen recht niedrig sind. Viele Hobby-Maschinen haben Spindeln mit hohen Drehzahlen (z. B. 24.000 U/min), aber wenig Drehmoment. Solche Spindeln bei diesen niedrigen Geschwindigkeiten für Stahl zu betreiben, kann problematisch sein – sie können überhitzen. Wenn du jedoch ein 3-mm-Werkzeug für Stahl wählst, beträgt die Drehzahl 10.612 U/min, was eine Hochgeschwindigkeitsspindel möglicherweise zuverlässig handhaben kann.

In diesem Fall wäre ein optimales Werkzeug klein genug, um die Spindel gut laufen zu lassen. Das ist oft eine Herausforderung bei Stahl.

Wenn du das Teil aus Aluminium herstellst:

10 mm Durchmesser = 9549 U/min (300 m/min)
6 mm Durchmesser = 15.915 U/min (300 m/min)
3 mm Durchmesser = 31.830 U/min (300 m/min)
Hier ist der Werkzeugdurchmesser nicht so sehr durch die Spindel eingeschränkt, sodass du mehr Auswahl hast. Wenn du schnell arbeiten willst, wird ein 10-mm-Werkzeug Material am schnellsten abtragen – bei ausreichender Kühlung. Ein 3-mm-Werkzeug wäre langsamer, würde aber schärfere Ecken ermöglichen.

Welches Material hat dein Teil? Welche Leistung und welches Drehmoment hat deine Spindel? Wie steif ist deine Maschine?
Die Antworten auf diese Fragen bestimmen die Wahl des Werkzeugmaterials und des Durchmessers.

Craig

Hi,

ein weiterer wichtiger Aspekt ist, ob die Tasche geschlossen oder offen ist – oder ob sie sich komplett durch das Teil erstreckt.

Die meisten Fräser können zwar direkt eintauchen, sind darin jedoch nicht besonders gut. Deshalb wird die Werkzeugwahl wahrscheinlich darauf abzielen, die Belastung für das Werkzeug, die Maschine und das Werkstück zu minimieren, wenn das Werkzeug entweder eintaucht oder in das Material eintaucht/rampt. Eine häufige Ursache für Built-Up-Edge (BUE), also das Anhaften von Spänen am Werkzeug, ist das Rampen oder Eintauchen.

Falls die Tasche sich durch das Teil erstreckt, ist es sehr empfehlenswert, zunächst ein Führungsloch durch das Teil zu bohren. Dadurch haben die Späne beim Eintauchen oder Rampen des Werkzeugs einen Abflussweg. Das macht die Werkzeugbahnen oft VIEL schneller und deutlich zuverlässiger, sodass sich der zusätzliche Arbeitsschritt durchaus lohnt.

Ich entwickle gerade ein kleines rechtwinkliges Getriebe für Instrumentierungszwecke. Das Gehäuse besteht aus Aluminium, und ich verwende einen 6-mm-Fräser. Beim Rampen ins Material neige ich jedoch dazu, BUE zu erzeugen. Wenn ich jedoch vor den Fräsbahnen ein 6-mm-Loch durchbohre, sind die Ergebnisse wesentlich besser, schneller und jedes Mal perfekt. Das rechtfertigt auf jeden Fall den zusätzlichen Schritt, ein Loch zu bohren.

Craig

Schwer zu beantworten ohne weitere Details, aber der optimale Werkzeugdurchmesser ist der, der das Material am schnellsten und effizientesten abträgt.