Weiterentwicklungen in der Gießerei- und Umformtechnik haben dazu geführt, dass die Anforderungen an das Planfräsen in den vergangenen Jahren immer mehr gestiegen sind. Um sie zu meistern, hat Iscar eine Reihe innovativer Planfrässysteme entwickelt. Anwender setzen damit hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten um und steigern so die Produktivität.
Das Planfräsen ist meist der erste Bearbeitungsschritt bei einem kubischen Bauteil. Die damit erzeugte Oberfläche dient in der Regel als Referenzfläche für alle weiteren Bearbeitungen. Bei der Planfräsbearbeitung wird eine definierte und ebene Oberfläche erzeugt. Dabei wird die durch andere Verfahren wie Umformen, Gießen oder Sägen erzeugte Oberfläche abgetragen.
„In den vergangenen Jahren sind die Verfahren beim Umformen und Gießen immer präziser geworden“, erläutert Gerhard Bonfert, Manager Business Development bei Iscar Germany. „Die Bauteile können mit einem für die mechanische Bearbeitung geringeren Aufmaß hergestellt werden.“
Entsprechend haben sich die Anforderungen für die Planfräsbearbeitung gewandelt. War es bei Guss- oder Schmiedebauteilen vor Jahren noch üblich, fünf bis sechs Millimeter abzutragen, so sind es heute nur noch zwei bis drei. Parallel dazu sind auch die Ansprüche an die Planfräswerkzeuge gestiegen: „Die Entwicklung geht weg von den großen Schnitttiefen hin zu geringen – oft auch in Kombination mit hohen Oberflächengüten“, so der Iscar-Experte.
Da bei einer reinen Planfräsbearbeitung zumeist ebene Flächen ohne seitliche Kanten und Ecken hergestellt werden, kommen in der Regel auch Werkzeuge mit einem Einstellwinkel kleiner als 90° zum Einsatz – also keine Eckfrässysteme. Vergleicht man nun die effektive Spandicke bei einem 90°-Eckfrässystem und einem 45°-Planfräser, wird der wirtschaftliche Vorteil schnell klar: Während die maximale Spandicke beim 90°-Eckfräsen dem Zahnvorschub entspricht, beträgt sie bei einem 45°-Planfrässystem lediglich 70 Prozent davon. Anders formuliert: Der Zahnvorschub kann bei einem 45°-Planfräser um 40 Prozent erhöht werden, um die gleiche Spandicke wie beim 90°-Eckfräsen zu erzielen – es ergibt sich also eine 40-prozentige Produktivitätssteigerung.
Konventionell mit Anstellwinkel zwischen 40° und 65°
Als konventionelles Planfräsen wird die Fräsbearbeitung mit einem Anstellwinkel zwischen 40 und 65° bezeichnet. Bei modernen Systemen zum konventionellen Planfräsen verfolgt Iscar die Strategie, möglichst viele Schneidkanten auf einer Wendeschneidplatte unterzubringen. So haben die Spezialisten eine doppelseitige Wendeschneidplatte entwickelt, die axial positiv eingebettet und somit hervorragend für die Bearbeitung von zähen Werkstückstoffen mit hohen Oberflächengüten geeignet ist.
„Wird nun der Anstellwinkel noch flacher, reduziert sich auch die Spandicke, und der Vorschub pro Zahn kann weiter erhöht werden“, erklärt Bonfert. „Allerdings verringert sich dadurch gleichzeitig die maximale Schnitttiefe.“ Dieses Prinzip des Hochvorschubfräsens mit hohen Bahnvorschüben bei geringen Schnitttiefen hat seinen Ursprung im Formenbau und ist dort seit vielen Jahren fester Bestandteil der Bearbeitungsstrategien. Die Formen werden mit geringen Schnitttiefen in mehreren Ebenen „abgezeilt“ – so kann das Hochvorschubfräsen seinen Vorteil der hohen Bahngeschwindigkeiten voll ausspielen.
„Hier spielt jedoch die Dynamik der Maschine eine entscheidende Rolle“, merkt Bonfert an. „Mögliche Produktivitätssteigerungen können nur dann erreicht werden, wenn die Maschinen die Bahngeschwindigkeiten auch umsetzen können.“ Dies gelte nicht nur für die Linearbewegung, sondern auch dann, wenn es „um die Ecke geht“ sowie beim Beschleunigen und Abbremsen.
Iscar hat schon vor 17 Jahren ein erstes Frässystem zum Hochvorschubfräsen auf den Markt gebracht und ist seither führend in der Auswahl an Systemen zum „dynamischen Planfräsen“, wie dieses Verfahren eigentlich korrekt heißen müsste. Die neueste Entwicklung ist Mill 4 Feed – ein Planfräser mit sehr flachem Anstellwinkel für maximale Bahnvorschübe sowie sehr positiven Schneiden.
Das System wurde speziell für langspanende und zähe Werkstückstoffe entwickelt, wie fast alle Arten von rostfreien Stählen sowie Titan- und Nickelbasis-Legierungen. Neben dem sehr weichen Schnitt und den dadurch minimierten Schnittkräften zeichnet sich diese Lösung auch durch eine wirtschaftliche Wendeschneidplatte mit vier Schneidkanten aus.
Kommt das hochdynamische Planfräsen allerdings auf konventionellen Maschinen mit unzureichender Dynamik zur Anwendung, wird der Einsatz dieser Werkzeugsysteme schnell unwirtschaftlich. Um dennoch eine Produktivitätssteigerung gegenüber dem konventionellen Planfräsen zu erreichen, hat Iscar die Heli Do H600 Upfeed Line entwickelt. Dabei handelt es sich um Werkzeugträger mit drei unterschiedlichen Anstellwinkeln für die gleiche Platte. So können je nach Anwendung und Maschine die jeweils produktivsten Werkzeuge eingesetzt werden. Das System verfügt über doppelseitige Wendeschneidplatten mit sechs Schneidkanten und ist die erste Wahl bei Stahllegierungen, insbesondere bei den festen bis hochfesten Werkstückstoffen.
Hohe Zahnvorschübe und maximale Schnitttiefe
Für den allgemeinen Einsatz beim dynamischen Planfräsen schließlich hat Iscar mit dem Heli Do H1200 Upfeed Line ein besonders wirtschaftliches Planfrässystem entwickelt. Es vereint hohe Zahnvorschübe durch einen flachen Einstellwinkel mit einer maximalen Schnitttiefe und einer effizienten 12-schneidigen Wendeschneidplatte. Das Frässystem ist für Schnitttiefen bis maximal drei Millimeter ausgelegt und deckt somit 80 Prozent der Schnitttiefen im Markt ab, die heutzutage abzutragen sind.
Durch die geringeren Aufmaße und damit einhergehend kleinere Schnitttiefen bei gleichzeitig gesteigerter Dynamik der auf dem Markt befindlichen Maschinen hat sich auch die Vielfalt der Planfrässysteme erweitert: Für jede Anwendung lässt sich die optimale Wirtschaftlichkeit erzielen. Bei großen Schnitttiefen werden in der Regel 45°-Planfrässysteme eingesetzt, in der Schwerzerspanung sogar 65°. „Je geringer die Schnitttiefe ist, umso eher kann auf Werkzeugsysteme mit flacherem Anstellwinkel umgeschwenkt werden“, bringt es Bonfert auf den Punkt. „Damit erhöht sich der Bahnvorschub, und die Produktivität steigt.“ ■
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