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Wälzfräsen
Wie der Name besagt, wird ein Fräser (Wälzfräser) auf einer runden Werkstückoberfläche in Eingriff gebracht, wälzt durch seine schraubenförmige Schneidenanordnung eine gerade oder schräge Außenverzahnung auf dem Werkstück ab und erzeugt somit meist eine Evolvente an der Zahnflanke. Dies funktioniert grundsätzlich nach dem Schneckengetriebeprinzip. Der rotierende Fräser treibt dabei als Schnecke das Zahnrad, also das Werkstück an, das über einen separaten Antrieb im Zähnezahlverhältnis von Schnecke und Zahnrad gedreht wird. Es gibt, wie auch bei Schnecken, ein- und mehrgängige Wälzfräser, deren Zähnezahl die Anzahl der Gänge ist, was einer Steigerung der Produktivität zugute kommt. Die synchronisierten Drehbewegungen von Werkzeug- und Werkstückspindel werden heutzutage durch elektronische Kopplungen in den NC-Steuerungen realisiert, die bei älteren Maschinen noch über mechanische Koppelgetriebe hergestellt wurden.
Bei Geradverzahnungen wird nur der Fräser in seiner Achse um den Betrag der Fräsersteigung (γ=2…3°, links- oder rechtsgängig ausgehend von der Fräserlängsachse) geneigt, um somit die Schneckenausrichtung der Schneiden orthogonal zur Werkstückachse zu ermöglichen und dann am Umfang des Werkstückes zugestellt. Dafür ist es notwendig, die Durchdringungskurve der beiden, sich durchdringenden Zylinder (Werkzeug, Werkstück) zu kennen und einen An- und Ablaufweg für das Werkzeug zu bestimmen, um große Abdrängkräfte durch radiales Eintauchen zu vermeiden. Diese Kurve bestimmt auch die Fräserlänge, die sich dabei im Eingriff befindet. Ist der Fräser länger als diese Kurve, kann man diese Restlänge zur optimalen Schneidenausnutzung zusätzlich verschieben (Shiften).
Der Fräser wird während der Bearbeitung entlang der Werkstückachse im Vorschub verfahren und erzeugt somit über die Breite eine Verzahnung. In Abhängigkeit von Fräserdrehrichtung, der Anstellung über- oder untermittig und der Verfahrrichtung entlang der Werkstückachse, lassen sich das Gegen- oder Gleichlauffräsen realisieren und dabei Werkstückkonturen berücksichtigen, die sich nachteilig auf An- und Ablaufweg auswirken könnten.
Bei Schrägverzahnungen kommt zum Zahnstangenprinzip (wenn der stehende Fräser orthogonal zur Werkstückachse auf und ab bewegt wird und die gekoppelte Werkstückdrehachse dieser Bewegung folgt) ein weiterer Differentialanteil entlang der Werkstückachse dazu. Wird der Fräser entlang der Werkstückachse verfahren, dann dreht sich die Werkstückachse um einige Grad, sodass der abzubildende Zahn einen vorgegebenen Schrägungswinkel (z.B. β=15° links- oder rechtssteigend ausgehend von der Werkstücklängsachse) erhält. Die Fräserachse muss dabei zusätzlich zur Fräsersteigung um den Betrag des Schrägungswinkels geneigt werden (B=β+γ).
Neue wendeplattenbestückte Fräser können die höheren Schnittgeschwindigkeiten gegenüber den herkömmlichen HSS-Fräsern ausnutzen und somit sehr große Produktivitätssteigerungen dieses zeitintensiven Verfahrens zulassen. Weiterhin hat die Firma Fette einen neuen Schneidstoff (Speedcore) entwickelt, der ähnlich hohe Schnittgeschwindigkeiten wie Hartmetall zulässt.
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