Lernfeld 5 · Prüfung Teil 1

Fräsen mit Werkzeugen und Schnittdaten

Fräsen an der Fräsmaschine: Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Hauptzeit, Gleichlauf und Gegenlauf, Fräswerkzeuge, Spannen und Teilkopf.

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Darum geht es

Beim Fräsen dreht sich das mehrschneidige Werkzeug, das Werkstück oder der Tisch bewegt sich mit der Vorschubgeschwindigkeit $v_{f}$ . Die Drehzahl berechnest du wie beim Drehen aus Schnittgeschwindigkeit und Fräserdurchmesser. Der Vorschub wird je Zahn $f_{z}$ angegeben; mit der Zähnezahl und der Drehzahl ergibt er die Vorschubgeschwindigkeit, die an der Maschine eingestellt wird. Planflächen fräst man mit dem Messerkopf, Nuten und Taschen mit Schaft- oder Langlochfräsern, Absätze mit Walzenstirnfräsern und Profile mit Formfräsern.

Beim Gegenlauffräsen sind Schnittbewegung und Vorschubbewegung an der Eingriffsstelle entgegengerichtet, der Span beginnt dünn und endet dick. Die Schneide reibt beim Anschnitt, das Spiel in der Tischspindel wirkt sich aber kaum aus; deshalb ist Gegenlauf auf konventionellen Maschinen üblich. Beim Gleichlauffräsen laufen beide Bewegungen in dieselbe Richtung, der Span beginnt dick. Die Standzeit und die Oberfläche sind meist besser, doch die Maschine braucht einen spielfreien Vorschubantrieb, wie ihn CNC-Maschinen mit Kugelgewindetrieb haben.

Für das Planfräsen in einem Schnitt wählt man den Messerkopf etwas größer als die Werkstückbreite. Fährt der Fräser vollständig über das Werkstück, verlängert sich der Vorschubweg um den Fräserdurchmesser. Im Maschinenschraubstock liegt das Werkstück auf Parallelunterlagen, die feste Backe dient als Bezug, und das Werkstück wird nur so weit wie nötig herausstehend gespannt. Rattern entsteht oft durch zu weit auskragende Werkzeuge oder lockere Spannung. Mit dem Teilkopf teilt man Umfänge gleichmäßig; bei der Übersetzung 40 zu 1 ergibt eine Kurbelumdrehung ein Vierzigstel einer Werkstückumdrehung.

Das solltest du dir merken

Vorschub je Zahn mal Zähnezahl mal Drehzahl ergibt die Vorschubgeschwindigkeit.
Gegenlauf beginnt mit dünnem Span, Gleichlauf mit dickem Span.
Gleichlauffräsen braucht einen spielfreien Vorschubantrieb.
Werkzeug und Werkstück so kurz wie möglich spannen, das verhindert Rattern.
Beim Teilkopf 40 zu 1 sind für T Teilungen je Teilung 40 durch T Kurbelumdrehungen nötig.

Formeln

Drehzahl des Fräsers: $n = \frac{v _{c} \cdot 1000}{π \cdot d}$; $n$ in 1/min, $v_{c}$ in m/min, $d$ Fräserdurchmesser in mm
Vorschubgeschwindigkeit: $v_{f} = f_{z} \cdot z \cdot n$; $v_{f}$ in mm/min, $f_{z}$ Vorschub je Zahn in mm, $z$ Zähnezahl, $n$ in 1/min
Hauptnutzungszeit: $t_{h} = \frac{L}{v _{f}}$; $L$ Vorschubweg in mm, beim vollständigen Überfahren Werkstücklänge plus Fräserdurchmesser plus An- und Überlauf, $t_{h}$ in min
Einfaches Teilen mit dem Teilkopf: $n_{K} = \frac{i}{T}$; $n_{K}$ Kurbelumdrehungen je Teilung, $i$ Übersetzung des Teilkopfs (meist 40), $T$ Anzahl der Teilungen

Typische Fehler in der Prüfung

Den Vorschub je Zahn ohne Zähnezahl mit der Drehzahl multipliziert.
Gleichlauf und Gegenlauf über die Drehrichtung allein bestimmt, ohne die Vorschubrichtung zu beachten.
Beim Planfräsen den Fräserdurchmesser im Vorschubweg vergessen.
Das Werkstück im Schraubstock mit dem Hammer auf Stahl statt mit dem Kunststoffhammer angeklopft.

Tipps aus der Werkstatt

Beim Gleichlauffräsen laufen Schnitt- und Vorschubrichtung gleich, der Span beginnt dick und endet dünn. Das schont die Schneide und gibt bessere Oberflächen, braucht aber eine spielfreie Vorschubspindel. Beim Gegenlauf beginnt der Span dünn, die Schneide reibt zuerst.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Fräsen mit Werkzeugen und Schnittdaten“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 5 (Fertigen von Einzelteilen mit Werkzeugmaschinen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.