Fräsen ist ein wesentlicher Bestandteil der modernen Fertigung und ermöglicht die präzise Formgebung und Endbearbeitung von Materialien. Zwei häufig verwendete Frästechniken sind das Planfräsen und das Umfangsfräsen. Beide Verfahren dienen zwar dem Materialabtrag von einem Werkstück, tun dies jedoch auf grundlegend unterschiedliche Weise und eignen sich daher für unterschiedliche Aufgaben. In diesem Artikel untersuchen wir beide Verfahren im Detail, vergleichen ihre Mechanismen, Werkzeuge und Anwendungen und helfen Ihnen, die beste Methode für Ihre spezifischen Anforderungen zu finden.
Planfräsen ist ein spanabhebendes Bearbeitungsverfahren, bei dem die flache Fläche des Schneidwerkzeugs zum Abtragen von Material von der Werkstückoberfläche verwendet wird. Das Werkzeug rotiert senkrecht zur Werkstückoberfläche, wobei seine Zähne in die Oberfläche eingreifen und so eine glatte, ebene Oberfläche erzeugen.
Das Verfahren eignet sich für große Flächen, bei denen hohe Materialabtragsraten erforderlich sind. Beim Planfräsen wird das Werkstück sowohl axial als auch radial bearbeitet, was effiziente Schnitte über eine große Fläche ermöglicht. Planfräswerkzeuge verfügen typischerweise über mehrere Wendeschneidplatten bzw. Schneidkanten, die jeweils zum Materialabtrag beitragen. Deshalb ist Planfräsen das bevorzugte Verfahren zur schnellen Herstellung großer, ebener Flächen.
Beim Umfangsfräsen wird die Seite des Schneidwerkzeugs zum Materialabtrag verwendet. Das Werkzeug rotiert parallel zur Werkstückoberfläche, wobei nur die Außenkanten des Werkzeugs in das Material schneiden und so auf einem schmalen Pfad Material abtragen.
Das Schneidwerkzeug greift radial in das Material ein, wodurch die Kräfte gezielt eingeleitet werden. Im Gegensatz zum Planfräsen, das sich ideal für die Bearbeitung breiter Oberflächen eignet, konzentriert sich das Umfangsfräsen auf schmale, präzise Schnitte und eignet sich daher ideal für Aufgaben wie das Erstellen von Schlitzen, Nuten oder Profilen.
Beim Umfangsfräsen wird zwar langsamer Material abgetragen als beim Planfräsen, aber aufgrund seiner Präzision eignet es sich ideal für detaillierte Merkmale wie Keilnuten oder komplexe Profile.
Beim Planfräsen bewegt sich das Werkzeug senkrecht zur Werkstückoberfläche und schneidet über das Werkstück. Diese Schneidbewegung sorgt für einen gleichmäßigen Materialabtrag. Planfräsen eignet sich daher ideal für große, flache Flächen, die eine glatte Oberfläche benötigen.
Beim Umfangsfräsen hingegen werden seitliche Schnitte mit dem Werkzeug ausgeführt. Die Schneidkanten greifen gezielter in das Werkstück ein und tragen das Material entlang der Werkstückseite ab. Dieses Verfahren eignet sich optimal für die Herstellung detaillierter Schlitze oder Nuten und wird häufig für Teile mit komplexen Profilen verwendet, die präzise bearbeitet werden müssen.
Beide Methoden sind zwar effektiv, doch welche Methode für eine bestimmte Aufgabe besser geeignet ist, hängt von ihren grundlegenden Schneidvorgängen ab: Planfräsen eignet sich am besten für breite, flache Oberflächen, während Umfangsfräsen sich am besten für detaillierte Seitenwandmerkmale eignet.
Die Schnittkräfte und der Werkzeugeingriff beim Planfräsen und Umfangsfräsen unterscheiden sich erheblich, was sich sowohl auf die Effizienz als auch auf die Präzision auswirkt.
Beim Planfräsen greift das Schneidwerkzeug gleichzeitig über mehrere Schneiden in die Werkstückoberfläche ein. Diese verteilte Kraft ermöglicht hohe Abtragsraten – ideal für Schruppbearbeitungen oder die schnelle Bearbeitung großer, ebener Flächen. Der axiale Eingriff des Werkzeugs ermöglicht den Materialabtrag über die gesamte Oberfläche und eignet sich daher für umfangreichere Bearbeitungen.
Beim Umfangsfräsen hingegen greift das Schneidwerkzeug nur an den Außenkanten in das Material ein. Dadurch entstehen radiale Kräfte, die tiefere Schnitte in bestimmten Bereichen ermöglichen. Obwohl der Materialabtrag nicht so schnell ist wie beim Planfräsen, ist das Umfangsfräsen aufgrund seiner Präzision die bevorzugte Methode für detaillierte Schnitte wie Nuten und Schlitze. Der Schneidvorgang ist fokussierter und ermöglicht so enge Toleranzen und komplexe Designs.
Beide Methoden haben ihre Stärken, der Hauptunterschied liegt jedoch in der Art und Weise, wie die Schnittkräfte angewendet werden: Beim Planfräsen wird ein breiter Eingriff zum Materialabtrag verwendet, während beim Umfangsfräsen fokussiertes Schneiden für Präzision sorgt.
Die zum Planfräsen und Umfangsfräsen erforderlichen Werkzeuge unterscheiden sich, da die Art der Schneidwirkung die Werkzeugkonstruktion bestimmt.
Planfräswerkzeuge: Diese Werkzeuge haben typischerweise einen größeren Durchmesser und sind mit mehreren, um die Werkzeugfläche angeordneten Schneidkanten ausgestattet. Die große Schneidfläche ermöglicht es dem Werkzeug, mehr Material gleichzeitig zu bearbeiten, was ideal für den schnellen Abtrag großer Materialmengen ist. Die Einrichtung zum Planfräsen erfordert eine stabile Maschinenkonfiguration, um Vibrationen zu vermeiden, da die höheren Schnittkräfte Vibrationen verursachen können, die die Präzision beeinträchtigen.
Peripherie-Fräswerkzeuge: Im Gegensatz dazu sind Umfangsfräswerkzeuge oft kleiner und für Präzisionsschnitte ausgelegt. Das Werkzeug schneidet entlang seines Außenumfangs, daher ist eine präzise Ausrichtung entscheidend. Da beim Umfangsfräsen schmale Schnitte oder das Arbeiten entlang bestimmter Kanten erforderlich sind, muss die Einrichtung während des gesamten Prozesses Präzision gewährleisten, insbesondere bei tiefen oder komplizierten Schnitten.
Die Werkzeuge sind so konstruiert, dass sie den spezifischen Schnittkräften gerecht werden, die jede Methode erfordert, und so sicherstellen, dass der Fräsvorgang effizient und präzise bleibt.
Die Anwendungen des Planfräsens und des Umfangsfräsens unterscheiden sich stark je nach Teilegeometrie und gewünschter Oberflächengüte. Hier ein Vergleich:
| Anwendungsbereiche | Planfräsen | Umfangsfräsen |
|---|---|---|
| Oberflächenbearbeitung | Ideal zum schnellen Erstellen glatter, ebener Oberflächen. | Weniger effektiv bei flachen Oberflächen, mehr bei schmalen Schnitten. |
| Materialabtragsrate | Hohe Materialabtragsleistung durch breite Schneidwirkung. | Langsameres Abtragen, aber präzisere Schnitte. |
| Präzision | Am besten für Schruppbearbeitungen an großen Teilen geeignet. | Am besten für Präzisionsschnitte in engen Räumen oder an Kanten. |
| Teiletypen | Wird für große, flache Bauteile wie Platten, Rahmen verwendet. | Wird für detaillierte Teile wie Zahnräder, Schlitze, Keilnuten usw. verwendet. |
| Anwendungen | Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Industriemaschinen. | Werkzeugbau, Feinmechanik, Kleinteilefertigung. |
Planfräsanwendungen: Planfräsen eignet sich ideal für die Bearbeitung großer, ebener Flächen oder für hohe Materialabtragsraten. Planfräsen wird beispielsweise in der Automobilindustrie häufig zur Herstellung von Motor- oder Fahrwerksteilen eingesetzt, bei denen Geschwindigkeit und Oberflächengüte entscheidend sind.
Peripheriefräsanwendungen: Dieses Verfahren wird bevorzugt, wenn Präzision im Vordergrund steht. Es wird häufig im Werkzeugbau eingesetzt, beispielsweise zum Erstellen von Passfedernuten, Nuten oder Schlitzen für Teile wie Zahnräder oder Elektronikgehäuse. Der Fokus auf Präzision ermöglicht die Herstellung komplexer Profile, die ein hohes Maß an Detailgenauigkeit und Genauigkeit erfordern.
Planfräsen und Umfangsfräsen sind wichtige Fräsverfahren mit jeweils eigenen Vorteilen. Planfräsen ist für den schnellen Materialabtrag auf großen, ebenen Flächen konzipiert und eignet sich daher optimal zum Schruppen und Schlichten breiter Werkstücke. Umfangsfräsen hingegen zeichnet sich durch präzise Schnitte aus und eignet sich daher ideal für Detailarbeiten wie das Erstellen von Nuten, Schlitzen und Profilen. Wenn Sie die Unterschiede in Schneidwirkung, Werkzeugeingriff und Anwendungsbereichen kennen, können Sie eine fundiertere Entscheidung treffen und das passende Fräsverfahren für Ihr Projekt auswählen. Für individuelle Beratung und Expertenlösungen in der Präzisionsbearbeitung besuchen Sie DADESIN.
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