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Verwendungstipps

Hartmetallwerkzeug

Wählen Sie stets einen Fräser, der für Ihr Material geeignet ist. Bitte beachten Sie dazu unsere ausführlichen Beschreibungen der Werkzeuge und ihrer Einsatzgebiete im vhf-Katalog. Widerstehen Sie der Versuchung, ein Werkzeug zu verwenden, das Sie zufällig zur Hand haben.

Sollte Ihr Material nicht aufgeführt sein, stufen Sie es nach der Zerspanbarkeit (Härte) ein. Orientieren Sie sich beispielsweise bei Messing eher an Aluminium als an Edelstahl, während Sie sich bei herkömmlichem Baustahl eher an den Werten für Edelstahl orientieren, als an denen von Aluminium. Im Folgenden finden Sie weitere Tipps zur Auswahl und Verwendung der Hartmetallwerkzeuge und Diamantwerkzeuge.

Nutzen Sie auch die Möglichkeit der persönlichen Werkzeugberatung per Telefon oder E-Mail. Wenn wir Sie dabei zu Bearbeitungsparametern beraten sollen, übermitteln Sie uns bitte folgende Angaben:

  • Art des Materials (ggf. Werkstoffdatenblatt)
  • maximal zu bearbeitende Materialstärke
  • der gewünschte Werkzeugdurchmesser
  • grundlegende Angaben zu Ihrer Maschine (Hersteller und Typ, Spindeldrehzahl und Leistung, Art der Werkstückfixierung)

Falls Sie das Material bereits bearbeitet haben, mit welchem Werkzeug arbeiten Sie derzeit und welche Parameter haben Sie dabei eingestellt? Wo liegen die Probleme?



Einstellen der Betriebsparameter

Um bei der Bearbeitung Ihrer Werkstücke optimale Werte für Eintauchgeschwindigkeit, Eintauchtiefe, Vorschub und Spindeldrehzahl einstellen zu können, spielen eine Vielzahl von Faktoren eine Rolle:

  • aus welchem Material ist das Werkstück
  • wie wird das Werkstück fixiert
  • Art der Kühlung/Schmierung
  • Leistung/Maximaldrehzahl der Spindel
  • minimale/maximale Verfahrgeschwindigkeit der CNC-Fräsmaschine
  • Steifigkeit der Anlage

Angesichts der Vielzahl der Parameter, die ineinanderwirken, ist es nicht möglich, allgemeingültige Informationen zu den Werkzeugparametern zu liefern. Stattdessen sollen hier allgemeine Hinweise gegeben werden, auf welche Punkte Sie besonderes Augenmerk richten sollten. In jedem Fall müssen Sie sämtliche Sicherheits- und Schutzvorschriften der Maschine beachten.

Nähern Sie sich bei der Einstellung der Bearbeitungsparameter immer von der sicheren Seite, also wählen Sie bei den meisten Materialien zunächst eine kleinere Eintauchgeschwindigkeit, Eintauchtiefe und Vorschub – jedoch behalten Sie die Drehzahl bei. Während des Fräsens können Sie durch vorsichtige Veränderung der Parameter den Fräsvorgang weiter optimieren. Bei Kunststoffen ist darauf zu achten, dass zu geringe Vorschübe und Drehzahlen zum Schmelzen des Materials führen können.



Eintauchtiefe

Eintauchtiefe in verschiedene Materialien
Schematische Darstellung der Eintauchtiefe in versch. Materialien von Hartschaum über Kunststoff und Aluminium bis zu Edelstahl. Mit zunehmender Härte des Materials wird auch die Spiralisierung der Spannut flacher und die Werkzeugschneide kürzer.

Die Eintauchtiefe ist abhängig von der Leistung Ihrer Spindel, das heißt nur wenn Ihre Spindel über ausreichende Leistungsreserven verfügt, dürfen Sie die maximale Eintauchtiefe auch ausnutzen. Im Zweifelsfall gilt: Fräsen Sie tiefere Nuten eher in mehreren Durchgängen, als dass Sie in einem Durchgang zu viel Material abtragen. In der Regel ist es auch wirtschaftlicher, mehrere Durchgänge mit geringerer Tiefe und höheren Vorschubgeschwindigkeiten zu fräsen als eine tiefe Nut in einem Durchgang entsprechend langsamer herzustellen. Generell gilt für das Verhältnis Frästiefe zu Schneidendurchmesser:

  • Hartschaum: bis 5-facher Durchmesser
  • Kunststoff (Acryl etc.): bis 2-facher Durchmesser
  • Aluminium: bis 0,5-facher Durchmesser
  • Stahl: bis 0,3-facher Durchmesser
  • Edelstahl: bis 0,2-facher Durchmesser

Beachten Sie insbesondere bei großen Werkzeugdurchmessern in schwer zerspanbaren Materialien wie Edelstahl die Lastanzeige am Spindelumrichter. Sie sollte am besten 80 % Last nicht überschreiten. Nähern Sie sich daher der angegebenen Eintauchtiefe nur schrittweise und beobachten Sie dabei immer Ihre Spindellast.



Wahl der Fräsrichtung

Gegenlauffräsen
Im Gegenlaufbereich läuft der Fräser gegen das Material. Im Gleichlaufbereich läuft der Fräser mit dem Material.

Entgegen der Gegebenheiten auf schweren Bearbeitungszentren wird beim Fräsen auf leichteren Fräsmaschinen die Qualität der beiden Schnittkanten des Fräskanals nie ganz gleich werden. Im Gegenlaufbereich läuft der Fräser – relativ gesehen – gegen das Material. Die Spanstärke wird zur Mitte hin laufend größer.

Im Gleichlaufbereich läuft der Fräser mit dem Material, die Spanstärke verringert sich wieder bis zum Austritt. Während die Schneide im Gegenlauf wie auch in weiten Teilen des Gleichlaufs gegen massives Material läuft, liegt unmittelbar vor dem Austritt nur noch wenig Material vor ihr. Das letzte Stückchen wird deshalb oft herausgerissen, anstatt sauber geschnitten zu werden. Deshalb wird die Gegenlaufseite glatter als die Gleichlaufseite.

Dieser Effekt variiert jedoch stark mit den Eigenschaften des Materials, der Geometrie und Schärfe des Fräsers sowie den Betriebsparametern. Wir empfehlen Ihnen daher, Innenkonturen im Uhrzeigersinn und Außenkonturen entgegen dem Uhrzeigersinn zu fräsen.



Kühlung der Werkzeugschneide

Bei der Bearbeitung der meisten Werkstoffe ist es erforderlich oder zumindest empfehlenswert, die Werkzeugschneide mit Luft oder Flüssigkeit zu kühlen. Dies verbessert die Oberflächenqualität und verlängert die Standzeit des Werkzeugs.

Ist keine Kühlung möglich, so sollten die empfohlenen Mindestwerte für die Drehzahl eingehalten werden, der Vorschub aber nicht zu gering gewählt werden. Die Wärmeabfuhr erfolgt hier durch den Span, es besteht sonst die Gefahr des Anbrennens des Materials.

Empfohlene Kühl-/Schmiermittel:

  • Kunststoffe/Acrylglas
    Trockenbearbeitung mit Spanabsaugung oder Kühlung mit Druckluft
  • Aluminium
    Sprühschmierstoff ALU-N oder Minimalmengenschmierstoff WST 20
  • Stähle/Edelstahl
    Emulsion aus Kühlschmierstoff AquaTec® und Wasser oder Minimalmengenschmierstoff WST 20. Für manuelles Auftragen auch Schneidölspray Alpha 93.


Was tun bei Problemen?

  • Sollte es insbesondere bei Kunststoffen zum Schmelzen kommen, kann das daran liegen, dass das Werkzeug zu langsam vorankommt und dabei zu viel Wärme erzeugt. Verringern Sie die Drehzahl und erhöhen gleichzeitig den Vorschub.
  • Sollte sich der Fräser zusetzen, liegt das meist daran, dass die Späne nicht schnell genug abgeführt werden können. In einem solchen Fall ist die Eintauchtiefe zu verringern und/oder der Vorschub zu verringern. Eventuell hilft es auch, ein anderes Werkzeug zu verwenden. Beachten Sie dazu bitte die Hinweise zur Schneidenzahl von Fräsern.
  • Beim Fräsen kritischer Stoffe wie extrudiertem Acrylglas haben sich Fräser mit polierter Spannut bewährt. Dort können sich die Späne kaum festsetzen.
  • Sollte es zu einer Gratbildung kommen, sollte die Kühlung verstärkt und unter Umständen ein zusätzlicher Schlichtgang durchgeführt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Vorschub zu erhöhen und gleichzeitig die Drehzahl und den Abtrag zu reduzieren.
  • Wenn Ihnen häufig ein Werkzeug abbricht, ist die Abtragsleistung zu hoch oder der Spindelrundlauf nicht präzise genug. Reduzieren Sie in einem solchen Fall Vorschub und/oder Eintauchtiefe und wechseln Sie testhalber die Spannzange.
  • Wenn Sie über eine Steuerelektronik ohne vorausschauende Pfadberechnung (Punkt-zu-Punkt-Steuerung oder Vorausschau von nur einem Vektor) verfügen, sollten Sie insbesondere bei feinen Gravuren unter der ermittelten Maximalgeschwindigkeit für den Vorschub bleiben. Da beispielsweise kleine Schriften aus vielen kurzen Vektoren bestehen, muss die Anlage immer wieder stark beschleunigen und abbremsen. Auch wenn die Steuerung immer einen Vektor im Voraus berechnet (z.B. vhf CNC 450), kann sie trotzdem in einer Kurve nicht auf Maximalgeschwindigkeit beschleunigen, da der jeweils übernächste Vektor „im Dunkeln“ liegt. Sie können dies mit einer Autofahrt im Nebel vergleichen, wenn die Sicht nur von einem Begrenzungspfosten zum nächsten reicht. Es lässt sich auf diese Weise keine optimale Bahngeschwindigkeit (wie bei der vhf CNC 550 bis 980) verwirklichen. Durch die ständigen starken Beschleunigungs- und Bremsvorgänge sind das Werkzeug und die Lager der Maschine hohen Belastungen ausgesetzt. Außerdem kann die Maschine durch den Masseträgheitseffekt „überschwingen“. Der genannte Effekt zeigt sich in einem Ruckeln der Maschine, was insgesamt zu schlechteren Ergebnissen bei kaum messbaren Geschwindigkeitsvorteilen führt. Brechen Sie also den Ausgabevorgang ab, sobald die Anlage zu ruckeln beginnt und starten ihn mit niedrigerer Geschwindigkeit erneut.
  • Wenn Ihre CNC-Fräsmaschine nur geringere Vorschübe zulässt als laut Werkzeug- und Materialdaten möglich wären (beachten Sie dabei jedoch die obigen Anmerkungen zu feinen Gravuren), reduzieren Sie Vorschub und auch Spindeldrehzahl entsprechend.