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Mikrofräser Mikroschaftfräser für anspruchsvolle Bearbeitungsaufgaben

| Autor / Redakteur: Kai Schauer / Rüdiger Kroh

Die Verwendung von Schaftfräsern aus Hartmetall mit kleinsten Durchmessern, der so genannten Mikroschaftfräser, hat die Bewährungsprobe in der industriellen Praxis bestanden. Allerdings bergen die unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben Besonderheiten in sich. Die Auswahl eines Werkzeugs muss darauf abgestimmt sein.

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Vergleich zweier Mikroschaftfräser mit einer Stecknadel.Bilder: Schauer
Vergleich zweier Mikroschaftfräser mit einer Stecknadel.Bilder: Schauer
( Archiv: Vogel Business Media )

Mikroschaftfräser, die durch die lineare Skalierung makroskopischer Werkzeuggeometrien in den Mikrobereich konstruiert wurden, sind nicht prozesssicher. Oft sind große Werkzeugbereiche nicht an der Spanbildung beteiligt. Es herrscht meist ein deutliches Missverhältnis zwischen der mit Schneiden präparierten effektiven Werkzeuglänge und der axialen Schnitttiefe. Gerade dieses Missverhältnis lässt die Belastungen für das Werkzeug bis zum Bruch ansteigen.

Bild 1: Prinzipskizze (a) und Werkzeugbeispiele (b) von Mikrofräsern. (Archiv: Vogel Business Media)

Vor diesem Hintergrund wurden qualitativ neuartige und Kosten sparende Mikroschaftfräser entwickelt (Bild 1a). Der konstruktive Lösungsansatz beruht auf der Annahme, dass beim Mikroschaftfräser der Übergang vom Konus zum Schneidenteil eine runde Verjüngung ausbildet.

Diese Verjüngung verhindert einerseits den Kontakt des Werkzeugschaftes zum Werkstück und damit eine zusätzliche Belastung durch Reibkräfte. Andererseits ermöglicht der kreisförmige Querschnitt im hoch beanspruchten Bereich eine elastische Verformung des Mikroschaftfräsers ohne Kerbwirkungen.

Auf diese Weise wirken die Prozesskräfte an allen im Eingriff befindlichen Schneiden mit gleicher Größe. Plötzliche Veränderungen der Eingriffsbedingungen im Bearbeitungsprozess lassen sich so elastisch kompensieren. Die Länge des Schneidenteils ist werkstoffabhängig an eine optimale axiale Schnitttiefe zuzüglich eines Aufmaßes als Spielraum für Verschleiß anpassbar.

Alle Geometriemerkmale sind parametrisch verknüpft

Das Konzept für die Werkzeuggeometrie von Mikroschaftfräsern sieht eine parametrische Verknüpfung aller Geometriemerkmale vor (Bild 1a). Auf diese Weise passen sich bei Veränderung eines Merkmals, wie beispielsweise des Werkzeugdurchmessers, alle anderen Merkmale automatisch mit an. Die Abhängigkeiten sind durch eine einfache mathematische Formel beschrieben, die patentrechtlich geschützt ist (Patent Nr. 10 2005 009 030).

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