Schrägeintauchen: zweiachsig linear und zirkular

Erfolgreiches Schrägeintauchen

Lineares Schrägeintauchen ist ein effektives und häufig angewandtes Zustellungsprinzip, das bei der Fertigung geschlossener Nuten/Taschen/Hohlräume zur Anwendung kommt und die Notwendigkeit eines Bohrers eliminiert.
Lineares Schrägeintauchen lässt sich definieren als gleichzeitiger Vorschub in axiale Richtung (Z) und in eine radiale Richtung (X oder Y), d.h. es handelt sich um zweiachsiges Schrägeintauchen.

Zirkulares Schrägeintauchen ((auch Spiralinterpolation, Orbitalbohren, usw. genannt) ist eine kreisförmige Bewegung (X und Y) bei gleichzeitig axialem Vorschub (Z) mit definierter Steigung und außerdem eine Alternative zum Bohren.
Im Vergleich zum linearen Schrägeintauchen (Vollnutfräsen) ist das spiralförmige Schrägeintauchen ein wesentlich gleichmäßigerer, laufruhigerer Prozess aufgrund der geringeren radialen Schnitttiefe. Außerdem ist reines Gleichlauffräsen möglich und die Spanabfuhr ist besser. Durch Rotation gegen den Uhrzeigersinn ist Gleichlauffräsen möglich.

Zweiachsiges Schrägeintauchen – linear

Korrektes SchrägeintauchenEin anspruchsvoller Zerspanungsprozess

Drei verschiedene Zerspanungsprozesse laufen während des Schrägeintauchens ab:

1) Periphere Zerspanung mit vorauseilender Wendeschneidplatte.

2) Zerspanung an der Stirnseite des Fräsers mit vorauseilender Wendeschneidplatte.

3) Zerspanung an der Stirnseite des Fräsers mit nacheilender Wendeschneidplatte

.

Die Schnittkräfte sind sowohl axial als auch radial gerichtet.

Durch das Vollnutenfräsen wird das Werkzeug stärkeren Belastungen ausgesetzt, a_e=D_c, weshalb große radiale Kräfte und lange Späne erzeugt werden.

Bearbeitungsempfehlungen

• Vorschub auf 75% des Normalwerts reduzieren
• Wird Nutenfräsen unmittelbar nach dem Schrägeintauchen durchgeführt, ist es wichtig, die Bearbeitung mit einem auf den Fräserdurchmesser abgestimmten niedrigeren Vorschub fortzusetzen, bis die nacheilende Schneidplatte nicht mehr in den Schnitt eingreift
• Zur Unterstützung der Spanabfuhr Kühlschmierstoff zuführen
• Zur Verkleinerung des Flächenkontakts Werkzeugradius verringern
• Lineares Schrägeintauchen sollte lediglich für schmale Nuten mit einer Breite von weniger als 30 mm eingesetzt werden, wenn begrenzte Zugänglichkeit für spiralförmiges Schrägeintauchen besteht

Progressives Schrägeintauchen

Beim Schrägeintauchen in mehreren Durchgängen zur Fertigung einer tiefen Nut kann die Produktivität auf einfache Weise erhöht werden, wenn das Schrägeintauchen nicht nur in einer Richtung (einfaches Schrägeintauchen), sondern in zwei Richtungen erfolgt (progressives Schrägeintauchen).

Hinweis: Wird der Fräser mit maximalem Eintauchwinkel zugestellt, muss er vor dem Richtungswechsel um die Höhe (h) angehoben werden. Dadurch werden Schäden in der Mitte des Fräskörpers vermieden.

Schrägeintauchen in einem Durchgang.

Korrektur des Werkzeugwegs

Progressives Schrägeintauchen mit maximalem Eintauchwinkel.

Der maximale Eintauchwinkel ist abhängig vom Wendeschneidplattenradius

Beispiel:

Die Kurven im Diagramm gelten für Minimal- und Maximalwerte der Radien. Die Berechnung der Zwischenradien erfolgt mittels Interpolieren.

Werkzeugdurchmesser, D_c mm

= Wendeschneidplattengröße 22

= Wendeschneidplattengröße 16

Zweiachsiges Schrägeintauchen – zirkular

Überlegungen zur Bearbeitung

Beim spiralförmigen Schrägeintauchen gibt es drei Schlüsselkriterien, die bei nicht korrekter Anwendung für Probleme sorgen könnten.

1. Auswahl des Fräserdurchmessers entsprechend der Bohrungsgröße
2. Steigung pro Umdrehung
3. Vorschubgeschwindigkeit

1. Auswahl des Fräserdurchmessers entsprechend der Bohrungsgröße

Die Auswahl der Fräsergröße ist sehr wichtig, wenn nicht zentrumschneidendeFräser eingesetzt werden. Der Fräserdurchmesser garantiert, dass die Wendeschneidplatte entlang der Mittelachse der Bohrung schneidet.

Ist der Fräserdurchmesser zu klein, bleibt in der Mitte ein Kern zurück, wie beim Kernbohren. Für große Ausschnitte ist dies in Ordnung (‘Mannlöcher’), jedoch muss der Kern entsprechend gestützt werden, wenn er abfällt.

Ist der Fräser zu groß, bearbeitet er die Mitte nicht und ein Butzen bleib zurück, der unterhalb des Fräsers für Probleme sorgt.Maximaler Bohrungsdurchmesser

• Der maximale Bohrungsdurchmesser, D_m, der in einer kontinuierlichenSpirale hergestellt werden kann, beträgt 2 x D3
• Dabei handelt es sich um Vollnutenfräsen, wobei in einer Grundbohrung in der Mitte ein Butzen entsteht
• Um einen glatten Bohrungsgrund zu erzielen, wird der Butzen durch mittige Zustellung entfernt

Max. BohrungsdurchmesserD_m

Fräsdurchmesser planer Grund

• Um sicherzustellen, dass kein Butzen am Grund einer Grundbohrung zurückbleibt, muss die Größe des Wendeschneidplattenradius sorgfältig gewählt werden.
• Ist der Fräser zu groß, kann der Butzen durch mittige Zustellung nicht entfernt werden

Min. Bohrungsdurchmesser D_m

Min. Bohrungsdurchmesser D_m

Minimaler Durchmesser Durchgangsbohrung

• Minimaler Durchmesser ohne Gefahr einer Kollision des Fräserkörpers aufgrund außermittigem Schneiden
• b ist der max. zulässige Versatz für Tauchfräsen und entspricht der max. Überlappung
• Bei runden Wendeschneidplatten b berechnen mit b = 0,8 x iC
• .

2. Steigung (P)

Die Steigung kann nie größer als die für das jeweilige Fräserkonzept geltende maximale a_p und hängt vom Bohrungsdurchmesser, Fräserdurchmesser und Eintauchwinkel

ab.

3. Vorschubgeschwindigkeit

Der Vorschubwert hängt immer vom hex-Wert ab, der mit der peripheren Vorschubgeschwindigkeit, v_fm korrespondiert. Viele Maschinen benötigen jedoch einen Werkzeugzentrumvorschub, v_f, der entsprechend berechnet werden muss:

D_vf = programmierter Fräserweg

Programmierte Vorschubgeschwindigkeit:

v_fm = bei Einsatz von Radiuskompensation

v_f = bei Einsatz von Werkzeugzentrumvorschub

Spiralförmiges Schrägeintauchen, Außenbearbeitung

Spiralförmiges Schrägeintauchen (3-achsig) – Außenbearbeitung

Zirkularfräsen (2-achsig) – Außenbearbeitung

Erfolgreiches Zikurlarfräsen – Außenbearbeitung

Im Vergleich zu Zirkularfräsen/Spiralförmiges Schrägeintauchen - Innenbearbeitung:

• Vorschubgeschwindigkeit an der Werkzeugmittelachse v_f, vf ist erhöht anstatt reduziert
• Die radiale Schnitttiefe, a_e, wird beim Außenfräsen geringer, daher kann eine höhere Schnittgeschwindigkeit verwendet werden
• h_ex wird auf gleiche Weise berechnet, wie beim Eckfräsen
• Die Programmiertechnik ist ansonsten der beim Innenfräsen von Bohrungen sehr ähnlich