kundenspezifische Schneidwerkzeuge SchaftfräserWird zur Bearbeitung von Nuten und Stufenflächen etc. verwendet. Die Schneidkanten befinden sich am Umfang und an der Stirnfläche und können im Allgemeinen nicht axial vorgeschoben werden. Sind jedoch Stirnzähne durch die Mitte des Schaftfräsers vorhanden, ist ein axialer Vorschub möglich. Die Schneidkanten sind zwei-, drei- und vierschneidig mit Durchmessern von φ2 bis φ15 mm und werden häufig beim Einstechfräsen und der hochpräzisen Nutbearbeitung eingesetzt.

Da die Herstellung von kundenspezifischen Schaftfräsern auf das Schneiden einer breiten Palette von gängigen Metall- oder Nichtmetallteilen abzielt, kann es bei wärmebehandelten Werkstücken mit erhöhter Härte oder bei Werkstücken aus Edelstahl usw. sehr leicht zum Anhaften am Werkzeug kommen. Auch bei Werkstücken mit sehr komplexer Oberflächengeometrie oder solchen mit hohen Anforderungen an die Oberflächenrauheit können Standardwerkzeuge den Bearbeitungsanforderungen nicht gerecht werden.

I. Maßgefertigte Werkzeuge lösen hauptsächlich zwei Probleme: das Größenproblem und das Problem der Oberflächenrauheit.

1. Größenproblem

Ein Standardwerkzeug mit ähnlichen Abmessungen wie die benötigten kann ausgewählt und das Problem durch Nachschärfen gelöst werden, aber zwei Punkte müssen auch beachtet werden.

(1) Der Größenunterschied sollte nicht zu groß sein, im Allgemeinen nicht mehr als 2 mm, denn wenn der Größenunterschied zu groß ist, wird sich die Nutform des Werkzeugs verändern, was sich direkt auf den Spanraum und den geometrischen Winkel auswirkt.

(2) Handelt es sich um einen Schaftfräser mit Nutbohrung, kann dieser auf einer normalen Werkzeugmaschine kostengünstig nachgeschärft werden. Handelt es sich hingegen um einen Keilnutfräser ohne Nutbohrung, ist eine Nachschärfung auf einer normalen Werkzeugmaschine nicht möglich. Hierfür ist eine spezielle Fünf-Achs-Werkzeugmaschine erforderlich, was mit höheren Kosten verbunden ist.

2. Problem der Oberflächenrauheit

Dies lässt sich durch die Veränderung des geometrischen Winkels der Schneide erreichen. Beispielsweise verbessert eine Erhöhung des vorderen und hinteren Anstellwinkels die Oberflächenrauheit des Werkstücks deutlich. Ist die Werkzeugmaschine des Anwenders jedoch nicht ausreichend steif, kann die Schneide stumpf werden, anstatt die Oberflächenrauheit zu verbessern. Dies ist ein komplexer Vorgang, der eine Analyse der Bearbeitungsumgebung erfordert, bevor eine abschließende Aussage getroffen werden kann.

II. Der Bedarf an maßgefertigten Werkzeugen besteht hauptsächlich darin, drei Probleme zu lösen: spezielle Form, spezielle Festigkeit und Härte sowie spezielle Spantoleranz und Spanabfuhranforderungen.

1. Das zu bearbeitende Werkstück weist besondere Formanforderungen auf.

Die für die Bearbeitung benötigten Werkzeuge sind verlängert, mit umgekehrt R-förmigen Endverzahnungen versehen oder weisen spezielle Anforderungen an Kegelwinkel, Schaftstruktur, Schneidenlänge usw. auf. Bei weniger komplexen Formvorgaben ist die Herstellung solcher Werkzeuge in der Regel unkompliziert. Zu beachten ist jedoch, dass die Fertigung von Sonderwerkzeugen deutlich schwieriger ist. Daher sollte der Anwender bei der Bearbeitung, um den Anwendungszweck zu erfüllen, nicht übermäßig hohe Präzision anstreben. Denn hohe Präzision bedeutet hohe Kosten und Risiken, was zu unnötigen Produktionsausfällen und zusätzlichen Kosten für den Hersteller führt.

2. Das zu bearbeitende Werkstück weist besondere Festigkeit und Härte auf.

3. Das zu bearbeitende Werkstück stellt besondere Anforderungen an die Spantoleranz und die Spanabfuhr.

In diesem Fall sollten die Anzahl der Zähne und der tiefere Spanbehälter genutzt werden, diese Konstruktion eignet sich jedoch nur für leichter zu bearbeitende Werkstoffe wie z. B. Aluminiumlegierungen.

Bei der Konstruktion und dem Bearbeitungsprozess von kundenspezifischen Schneidwerkzeugen, insbesondere beim Schaftfräsen, ist besonderes Augenmerk auf den Prozess zu legen.

(1) Kundenspezifische Schneidwerkzeuge, insbesondere Schaftfräser, weisen eine komplexere Geometrie auf. Bei der Wärmebehandlung neigen sie zu Biegung, Verformung oder lokaler Spannungskonzentration. Daher ist bei der Konstruktion darauf zu achten, Spannungskonzentrationen an den Bauteilen zu vermeiden. Dies kann zu größeren Durchmesseränderungen, Fasenübergängen oder Stufen führen. Sind Länge und Durchmesser schlanker Bauteile relativ groß, muss bei jedem Härte- und Anlassvorgang eine Kontrolle und ein Richten durchgeführt werden, um Verformungen und Rundlauffehler zu minimieren.

(2) Das Werkzeugmaterial ist relativ spröde, insbesondere Hartmetall. Dadurch kann es bei der Bearbeitung, insbesondere bei hohen Vibrationen oder Drehmomenten, brechen. Bei der Bearbeitung mit herkömmlichen Werkzeugen verursacht dies oft keine großen Schäden, da das Werkzeug im Falle eines Bruchs ersetzt werden kann. Bei der Bearbeitung mit nicht standardisierten Sonderwerkzeugen ist die Möglichkeit eines Austauschs jedoch deutlich geringer. Ein Werkzeugbruch führt daher zu einer Reihe von Problemen, wie z. B. Lieferverzögerungen, und verursacht dem Anwender erhebliche Verluste.

All das bezieht sich auf das Werkzeug selbst. Die Herstellung kundenspezifischer Schaftfräser ist jedoch deutlich komplexer und erfordert ein systematisches Ingenieurwesen. Die Erfahrung der Konstruktionsabteilung des Herstellers und das Verständnis der Bearbeitungsbedingungen des Anwenders beeinflussen die Konstruktion und Fertigung der Sonderwerkzeuge. Die Bearbeitungs- und Prüfmethoden der Produktionsabteilung wirken sich auf die Genauigkeit und die geometrischen Winkel der Sonderwerkzeuge aus. Auch die wiederholten Besuche und die Datenerhebung des Vertriebs tragen zur Verbesserung der Sonderwerkzeuge bei. All diese Faktoren sind entscheidend für den Erfolg des Einsatzes von Sonderwerkzeugen. Die Wahl eines erfahrenen Werkzeugmachers spart dem Anwender viel Zeit und Aufwand.