Formfräsen: Arten, Verfahren und Anwendungen

Das Formfräsen wird zur Herstellung von Sonderformen, abgerundeten Kanten und detaillierten Profilen verwendet, die mit Flachwerkzeugen nicht bearbeitet werden können.

In diesem Artikel erfahren Sie, was Formfräsen ist, wie es funktioniert, welche verschiedenen Arten von Fräsern es gibt und welche Anwendungen es gibt.

Was ist Formfräsen?

Das Formfräsen ist ein CNC-Bearbeitungsverfahren, bei dem ein kundenspezifisches Werkzeug verwendet wird, um Kurven, Formen, Winkel und detaillierte Teile in einer einzigen Produktion zu schneiden. Im Gegensatz zum regulären Fräsen werden hier kundenspezifische Fräser verwendet, die so geformt sind, dass sie dem endgültigen Design entsprechen, wie z. B. ein konkaver Fräser für eine abgerundete oder konvexe Kante.

Wie funktioniert das Formfräsen?

Das Formfräsen läuft langsamer ab als das Standardfräsen, eignet sich aber dennoch hervorragend für die Herstellung präziser und komplexer Teile. Hier sehen Sie, wie es funktioniert, Schritt für Schritt:

Auswahl der Werkzeuge

Erstellen Sie ein detailliertes Teil mit CAD-Software. Dazu gehören alle Kurven, Winkel und Größen, die Sie benötigen. Danach wird ein individueller Formschneider angefertigt, der genau der Form Ihres Entwurfs entspricht.

CNC-Programmierung

Umsetzung des Entwurfs in CNC-Code mit CAM-Software. Dieser Code teilt der Maschine genau mit, wie sie sich bewegen soll, und legt den Werkzeugweg, die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub fest.

Einrichten des Werkstücks

Richten Sie die Maschine ein, indem Sie das Werkstück befestigen, das Schneidewerkzeug installieren und die Maschineneinstellungen überprüfen, um sicherzugehen, dass vor dem Schneiden alles richtig eingestellt ist.

Schneidprozess

Die CNC-Maschine folgt dem programmierten Werkzeugweg und bewegt den Fräser so, dass er Ihr Werkstück wie vorgesehen formt. Er entfernt das Material gleichmäßig und präzise in einem Schnitt, sodass keine zusätzlichen Durchgänge oder manuelle Nachbearbeitung erforderlich sind. Mit fortschrittlichen mehrachsigen Systemen können Sie komplexe Teile in einer Aufspannung schneiden, ohne das Teil zu bewegen.

Endbearbeitung und Inspektion

Nach dem Schneiden prüfen Sie das Teil mit Werkzeugen wie CMM oder Laserscanner, um sicherzustellen, dass es allen Anforderungen entspricht. Bei Bedarf können Sie einige leichte Nacharbeiten vornehmen, aber die meisten Teile sind direkt nach dem Formfräsen fast fertig zum Einsatz.

Materialien für die Herstellung der Formfräswerkzeuge

Formfräswerkzeuge werden aus robusten Materialien hergestellt und sind die am häufigsten verwendeten Werkzeuge:

Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS)

HSS ist robust, erschwinglich und eignet sich gut für das allgemeine Formfräsen bei hohen Geschwindigkeiten, ohne zu brechen.

Wolframkarbid

Hartmetall ist härter und hält länger als HSS. Es eignet sich hervorragend für das Schneiden von zähen Materialien wie Edelstahl und Titan, mit weniger Ausfallzeiten.

Keramik

Keramikwerkzeuge sind für hohe Temperaturen und schnelles Schneiden geeignet, weshalb sie sich ideal für Hartmetalle in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie eignen.

Pulverförmige Metalllegierungen

Diese aus gepressten Metallpulvern hergestellten Werkzeuge bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Leistung. Verwenden Sie sie für kundenspezifische Formfräser, die sowohl Zähigkeit als auch Verschleißfestigkeit benötigen.

Diamantbestückte Werkzeuge

Sie sind extrem hart und eignen sich perfekt zum Schneiden von ultraharten Materialien wie Keramik und Verbundwerkstoffen, wobei sie eine glatte Oberfläche erzeugen.

Beschichtete Materialien

Viele Fräser haben Beschichtungen wie Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN) oder Aluminiumtitannitrid (AlTiN), um die Hitze zu reduzieren, die Reibung zu verringern und die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten.

Verschiedene Arten von Formfräsern

Hier sind die gängigsten Arten von Fräsern, mit denen Sie beim Formfräsen arbeiten werden:

Konkavfräser

Erzeugt nach innen gerichtete Kurven, ideal für Rillen, abgerundete Schlitze oder eingerückte Merkmale. Mit diesen Fräsern können Sie glatte, präzise Kurven erstellen, bei denen die Oberfläche nach innen eintaucht.

Konvexschneider

Erzeugt nach außen gerichtete Kurven, perfekt für Teile, die eine wulstige oder erhabene Form benötigen. Sie eignen sich hervorragend zum Hinzufügen abgerundeter Kanten oder erhöhter Merkmale, die aus dem Teil herausragen.

Eckenabrundungsfräser

Beim Formfräsen verwenden Sie Eckenrundungsfräser für glatte, abgerundete Kanten an einem Teil. Sie verbessern das Aussehen Ihres Teils und entfernen scharfe Kanten, wodurch Reibung und Belastung verringert werden. Diese Fräser gibt es in verschiedenen Größen.

Formular-Tools

Mit diesen Fräsern können Sie eine Vielzahl von individuellen Formen für Außen- und Innenflächen herstellen. Sie können sie für die Bearbeitung von Verzahnungen, Nuten und anderen detaillierten Teilen verwenden

Vorteile des Formfräsens

Nachstehend sind die Vorteile des Formfräsens aufgeführt:

Hohe Präzision: Sie können extrem enge Toleranzen von nur 0,01 mm erreichen.

Effizienz: Sie können komplexe Formen in einem Arbeitsgang erstellen. Das spart Zeit, besonders bei Projekten mit großen Mengen.

Vielseitigkeit: Sie können das Formfräsen bei vielen Materialien einsetzen.

Komplexe Formen: Formfräsen ist perfekt für komplexe Merkmale, Kurven und detaillierte Teile.

Kosteneffizient für große Projekte: Die Verwendung des Formfräsens bei der Herstellung vieler gleicher Teile kann den Arbeitsaufwand und die Bearbeitungszeit verringern.

Nachteile des Formfräsens

Die Verwendung von Formfräsen bringt auch einige Nachteile mit sich. Hier sind einige, die Sie berücksichtigen sollten:

Hohe Werkzeugkosten: Speziell angefertigte Fräser sind in der Regel teurer, was bei kleinen Aufträgen und schwierigen Materialien ein Problem darstellt.

Qualifizierte Arbeitskräfte werden benötigt: Sie erfordert qualifizierte Bediener, um Fehler zu vermeiden und den Einsatz der Formfräswerkzeuge zu maximieren.

Werkzeugverschleiß und Wartung: Bei der Arbeit mit harten Materialien oder beim Schneiden mit hohen Geschwindigkeiten verschleißen die Werkzeuge zu schnell. Sie müssen dann häufig repariert oder ersetzt werden, was die Kosten in die Höhe treibt.

Begrenzt für einige Materialien: Für sehr harte Materialien wie Keramik werden spezielle Fräser und Maschinen benötigt.

Wie wählt man einen Formfräser aus?

Bei der Auswahl eines Formfräsers sind einige wichtige Faktoren zu beachten, wie zum Beispiel

Kompatibilität der Materialien

Verwenden Sie einen für Ihr Werkstück geeigneten Schneidstoff. Verwenden Sie Hartmetall für harte Materialien wie rostfreien Stahl, HSS für weichere wie Aluminium und Keramik für Arbeiten bei hohen Temperaturen.

Cutter Design

Wählen Sie eine Fräserform, die zu Ihrem Profil passt. Egal ob konkav, konvex, mit abgerundeten Ecken oder eine Sonderform. Komplexe Formen erfordern möglicherweise spezielle Fräser.

Bearbeitungsgeschwindigkeit

Wählen Sie einen Fräser, der für Ihre Schnittgeschwindigkeit geeignet ist. Hartmetall eignet sich hervorragend für hohe Geschwindigkeiten, während bei härteren Arbeiten zum Schutz des Werkzeugs ein langsamerer Vorschub erforderlich sein kann.

Qualität und Langlebigkeit

Entscheiden Sie sich für hochwertige Fräser, um Werkzeugwechsel und Ausfallzeiten zu reduzieren. Hartmetall und Keramik sind zwar teurer, halten aber länger und haben eine bessere Leistung.

Werkzeug-Beschichtungen

Beschichtungen wie TiN oder AlTiN erhöhen die Verschleißfestigkeit, verringern die Reibung und verlängern die Lebensdauer der Werkzeuge, was ideal für harte Materialien und Hochgeschwindigkeitsarbeiten ist.

Anwendungen des Formfräsens

Das Formfräsen ist ein flexibles Verfahren, das Sie in vielen Branchen einsetzen können, z. B. in den folgenden:

Autoindustrie

Mit dem Formfräsen können Sie detaillierte Formen für Motorteile, Getriebekomponenten und individuelle Innenausstattungsteile herstellen.

Medizinische Geräteindustrie

Mit dem Formfräsen können Sie Implantate, Prothesen, chirurgische Werkzeuge und individuelle zahnmedizinische Teile herstellen. In diesem Bereich ist Präzision wichtig, denn sie gewährleistet eine perfekte Passform und eine glatte Oberfläche für jedes Teil.

Elektronikindustrie

Sie können damit kleine, präzise Teile wie Gehäuse, Schlitze und Nuten für Geräte bearbeiten.

Industrielle Maschinen

Sie eignet sich hervorragend für die Herstellung von Zahnrädern, Nocken und Klammern. Ein Diagramm für das Formfräsen hilft Ihnen bei der Planung der Werkzeugwege für die präzise Herstellung dieser komplexen Formen.

Luft- und Raumfahrtindustrie

Mit dem Formfräsen können Sie Teile mit Kurven und Konturen wie Turbinenschaufeln, Halterungen und Rumpfteile unter Einhaltung strenger Qualitätsstandards herstellen.

Werkzeugindustrie

Wenn Sie mit Formen, Gesenken oder Spezialwerkzeugen arbeiten, können Sie mit dem Formfräsen schnell detaillierte Profile für das Stanzen, Gießen und Formen formen.

Energiesektor

Es wird für Teile in Windturbinen, Ölbohrmaschinen und Stromversorgungssystemen verwendet, um starke und leistungsstarke Teile für schwierige Aufgaben herzustellen.

Konsumgüter

Mit dem Formfräsen können Sie auch individuelle Formen für Haushaltsgeräte, Möbelteile und Sportartikel wie Mixer, Waschmaschinen, Fahrräder und Golfschläger herstellen, die Funktion, Stil und gute Leistung bieten.

Formfräsen vs. andere Fräsarten

Vergleichen wir nun das Formfräsen mit anderen gängigen Fräsarten.

Formfräsen vs. Flachfräsen

Beim Flachfräsen werden kleine, flache Teile bearbeitet. Beim Formfräsen können komplizierte, konturierte Formen mit größerer Präzision hergestellt werden.

Formfräsen vs. Schlitzfräsen

Das Nutenfräsen ist auf einfache gerade Merkmale beschränkt. Beim Formfräsen wird eine Vielzahl von kundenspezifischen, komplexen Merkmalen erzeugt.

Formfräsen vs. Konturfräsen

Das Konturfräsen kann für komplexe Formen mehrere Arbeitsgänge erfordern. Formfräsen erzeugt präzise Profile in einem einzigen Arbeitsgang

Formfräsen vs. Planfräsen

Planfräsen ist ideal für große, flache, offene Flächen. Beim Formfräsen werden komplexe, detaillierte Formen bearbeitet.

Formfräsen vs. Zahnradfräsen

Beim Zahnradfräsen geht es nur um die Verzahnung. Das Formfräsen, einschließlich des Formfräsens von Zahnrädern, eignet sich für die Herstellung einer Vielzahl detaillierter Profile.

Für Fräsen vs. CNC-Fräsen

CNC-Fräsen umfasst eine Reihe von Bearbeitungsprozessen. Das Formfräsen ist ein spezielles Verfahren zum Schneiden komplizierter Profile unter Verwendung von Sonderfräsern.

Schlussfolgerung

Wenn Sie präzise, detaillierte und individuelle Formen benötigen, ist das Formfräsen die beste Option. Viele Branchen verlassen sich darauf, um hochwertige, komplexe Teile schnell und genau herzustellen.

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