HSC-Fräsen (High Speed Cutting) - mit Hochgeschwindigkeit zum Erfolg

Bei der Aluminiumbearbeitung ist ein spiralisiertes Werkzeug mit großen Spankammern notwendig. Hier erweist sich ein 2-Schneider mit ca. 45° Spiralsteigung von Vorteil. Das Werkzeug sollte einen Spanwinkel von 15°–20° und einen Seitenfreiwinkel von 10°–12° aufweisen. Wird eine Maschine mit geringerer Spindelleistung, kleinen Vorschüben oder tiefen Nuten eingesetzt, so ist ein einschneidiges spiralisiertes Werkzeug zu bevorzugen. Bei einer durchschnittlichen Schnittgeschwindgkeit von ca. 2000m / min ist ein Standweg von 500m leicht erreichbar.

Bei der Bearbeitung von Kupfer und Kupferlegierungen sind dieselben Werkzeuge wie bei der Aluminiumzerspanung einzusetzen. Die Vorschubswerte pro Zahn liegen je nach Legierungszusammensetzung zwischen 0,02 bis 0,4mm.

Reinkupfer sollte nur mit feinstgeschliffener Werkzeugschneide zur Verhinderung der Aufbauschneide gefräst werden.
Das Gleichlauffräsen ist in diesem Fall dem Gegenlauffräsen vorzuziehen. Hier ist der Einsatz von keramischen Werkzeugen jedoch von Vorteil, da bis zu 10-fach höhere Schnittgeschwindigkeiten gefahren werden können.

Bei der Zerspanung von faserverstärkten Kunststoffen ist die HSC-Bearbeitung besonders gut geeignet, weil bei steigender Schnittgeschwindigkeit die Schnittkräfte stark abnehmen und mit hohen Vorschubswerten der Randzonenelamination entgegengewirkt wird. Durch das Abführen der Zerspanungsenergie mit dem Span unterliegt das Grundmaterial einer minimalen thermischen Belastung.

CFK und GFK-Werkstoffe

Es sollte möglichst im Gegenlauffräsen und gegen die Faser und nicht parallel zur Faser bearbeitet werden. Befriedigende bis gute Ergebnisse liefern jedoch nur polykristaline Diamantwerkzeuge. Der optimale Zerspanungsbereich liegt bei ca. v_c = 4500 m / min und v_f bis 30 m / min. Das Werkzeug sollte einen Spanwinkel von ca. 5° und einen Seitenfreiwinkel von 10° aufweisen.

AFK-Werkstoffe

Da hier kraftleitende Fasern durchtrennt werden müssen, sind scharfe Werkzeugschneiden und eine ähnliche Geometrie wie bei der Leichtmetallbearbeitung zu bevorzugen. Die besten Ergebnisse liefern Werkzeuge, die in der ISO-Gruppe K eingestuft werden können. Der optimale Zerspanungsbereich liegt bei einer Schnittgeschwindigkeit von 2000 m / min bis 3000m / min und einer Vorschubsgeschwindigkeit von
10m / min bis 15m / min.

Beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von Stahl sind mit einer Schnittgeschwindigkeit von 750m / min Standwege von
20–25 m erreichbar. Schnittgeschwindigkeitsbereiche von 500m / min bis 1500m / min sind mit VHM-Fräsern der ISO Klasse P durchaus realisierbar. Besonders im Formen- und Werkzeugbau, wo komplizierte Formen im Zeilenfräsverfahren meist mit kugelförmiger Schneidgeometrie hergestellt werden, hat sich das HSC-Fräsen bewährt.

Hier können durch hohe Vorschub- und Schnittgeschwindigkeiten enorme Zeit- und Oberflächenqualitätsverbesserungen erzielt werden. Es hat sich gezeigt, dass bei gleichbleibendem Spanwinkel (0°) mit größer werdendem Seitenfreiwinkel und einer Zunahme des Vorschubes eine Verbesserung des Standweges erreicht wird.

Der optimale Seitenfreiwinkel hat sich bei ca. 12°–20° ein gependelt. Geradegenutete Werkzeuge, die vor bzw. über Mitte schneidend sind, haben sich beim Werkzeug- und Formenbau aus Stabilitätsgründen als optimal erwiesen. Es sind Vorschübe von 0,3 bis 0,7mm, Gleichlauffräsen sowie
Trockenschnitt anzustreben, wobei die Schnittgeschwindigkeit zwischen 500 m / min und 1500 m / min liegen sollte.

Die Bearbeitung von Gusseisen ist mit VHM-Werkzeugen, deren Spanwinkel von 0° bis 6° und deren Seitenfreiwinkel 12° betragen sollte, möglich. Die Beschichtung der Werkzeuge ist zwingend notwendig. Hier ist darauf zu achten, dass die Kamm- und Querrissbildung der Schicht mittels weichem Ein- und Austritt in bzw. aus dem Werkstoff möglichst klein gehalten wird.

Bei Schnittgeschwindigkeiten von 1000 m / min kann das Zeitspanvolumen z.B. bei GG 25 um den Faktor 10 gesteigert werden. Die Standzeit liegt etwa bei 20m pro Schneide und die Oberfläche entspricht Schleifqualität. Die Standzeit kann erhöht werden, wenn der Vorschub relativ hoch, d.h. Vorschub pro Zahn ca. 0,3 bis 0,4 mm gewählt wird.

Bei der Graphitbearbeitung sind nicht nur die geringen Schnittkräfte, sondern auch das mehlförmige Spanmaterial von Vorteil. Das Spanmaterial sollte möglichst rasch und vollständig aus dem Zerspanungsvorgang herausgenommen werden, da die Standzeit wesentlich von der Ausbringung des Spanmehls abhängt. Um dem Schmirgeleffekt entgegenzuwirken, werden unsere Graphitfräser diamantbeschichtet.

Diese ultraharte Schicht wirkt dem abrasiven Verschleiß optimal entgegen, was wiederum zur Standzeitverlängerung führt. Um die Spanabfuhr zu verbessern, sollte im Gleichlauffräsen zerspant werden.