I. Was ist Hochvorschubfräsen?
High-Feed Milling (HFM) ist eine fortschrittliche Frässtrategie in der modernen CNC-Bearbeitung. Ihr Kernmerkmal ist die geringe Schnitttiefe und der hohe Vorschub. Im Vergleich zu herkömmlichen Fräsverfahren nutzt diese Technologie eine extrem geringe axiale Schnitttiefe (normalerweise zwischen 0,1 und 2,0 mm) und einen extrem hohen Vorschub pro Zahn (bis zu 5-10-mal so hoch wie beim herkömmlichen Fräsen), kombiniert mit einer hohen Spindeldrehzahl, um einen erstaunlichen Vorschub zu erreichen.
Das Revolutionäre an diesem Bearbeitungskonzept ist die vollständige Umformung der Schnittkraftrichtung. Die beim herkömmlichen Fräsen entstehende schädliche Radialkraft wird in eine vorteilhafte Axialkraft umgewandelt, wodurch eine schnelle und effiziente Bearbeitung ermöglicht wird. Der Schnellvorschub-Fräskopf ist ein Spezialwerkzeug zur Umsetzung dieser Strategie und hat sich unter anderem im modernen Formenbau, der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie zu einem unverzichtbaren Bearbeitungswerkzeug entwickelt.
II. Das Funktionsprinzip desHochvorschubfräser
Das Geheimnis des Hochvorschubfräsers liegt in seinem einzigartigen Design mit kleinem Hauptwinkel. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fräsern mit einem Hauptwinkel von 45° oder 90° weist der Schnellvorschubfräserkopf typischerweise einen kleinen Hauptwinkel von 10° bis 30° auf. Diese Geometrieänderung verändert die Richtung der Schnittkraft grundlegend.
Mechanischer Transformationsprozess: Beim Kontakt der Schneide mit dem Werkstück wirkt die Schnittkraft aufgrund des kleinen Hauptspanwinkels hauptsächlich in axialer Richtung (entlang der Werkzeugachse) und nicht wie beim herkömmlichen Fräsen in radialer Richtung (senkrecht zur Achse). Diese Transformation führt zu drei wesentlichen Effekten:
1. Vibrationsdämpfung: Die enorme Axialkraft zieht die Schneidscheibe zur Hauptwelle hin, wodurch das System Schneidwerkzeug-Hauptwelle gespannt wird. Dadurch werden Vibrationen und Flattern effektiv unterdrückt und ein gleichmäßiges Schneiden auch bei großem Überhang ermöglicht.
2. Maschinenschutzeffekt: Die Axialkraft wird vom Axiallager der Hauptwelle der Maschine getragen. Seine Tragfähigkeit ist viel höher als die der Radiallager, wodurch Schäden an der Hauptwelle reduziert und die Lebensdauer der Ausrüstung verlängert werden.
3. Vorschubverbesserungseffekt: Eliminiert Vibrationseinschränkungen und ermöglicht dem Werkzeug extrem hohe Vorschubgeschwindigkeiten pro Zahn. Die Vorschubgeschwindigkeit kann das Drei- bis Fünffache des konventionellen Fräsens erreichen, wobei die Höchstgeschwindigkeit über 20.000 mm/min liegt.
Durch diese ausgeklügelte mechanische Konstruktion kann der Eilgangfräskopf eine hohe Zerspanungsleistung aufrechterhalten und gleichzeitig die Schnittvibration deutlich reduzieren. Dies schafft die Grundlage für eine hochwertige Oberflächenbearbeitung.
III. Die wichtigsten Vorteile und Merkmale derHochvorschubfräser
1. Hocheffiziente Bearbeitung: Der größte Vorteil des Hochvorschubfräsers ist seine hervorragende Zerspanungsleistung (MRR). Obwohl die axiale Schnitttiefe relativ gering ist, gleicht die extrem hohe Vorschubgeschwindigkeit diesen Mangel vollständig aus. Beispielsweise kann bei der Bearbeitung von Werkzeugstahl mit einer herkömmlichen Portalfräsmaschine mit einem Hochvorschubfräskopf die Vorschubgeschwindigkeit 4.500 bis 6.000 mm/min erreichen, und die Zerspanungsleistung ist zwei- bis dreimal höher als bei herkömmlichen Fräsern.
2. Hervorragende Oberflächenqualität: Durch den extrem sanften Schneidprozess erzielt das Eilgangfräsen eine hervorragende Oberflächengüte von typischerweise Ra0,8 μm oder sogar höher. In vielen Fällen können die mit Eilgangfräsköpfen bearbeiteten Oberflächen direkt verwendet werden, wodurch der Vorschlichtprozess entfällt und der Produktionsprozess deutlich verkürzt wird.
3. Bemerkenswerter Energiespareffekt: Untersuchungen zeigen, dass der Energieverbrauch beim Eilgangfräsen 30 bis 40 % niedriger ist als beim herkömmlichen Fräsen. Die Schnittkraft wird effizient zum Materialabtrag genutzt, anstatt durch die Vibration von Werkzeug und Maschine verbraucht zu werden. Dies führt zu einer wirklich umweltfreundlichen Bearbeitung.
4. Es kann die Lebensdauer des Werkzeugsystems erheblich verlängern: Der sanfte Schneidprozess reduziert die Auswirkungen und den Verschleiß des Werkzeugs, und die Werkzeuglebensdauer kann um mehr als 50 % erhöht werden. Die geringe Radialkraftkennlinie reduziert zudem die Belastung der Werkzeugmaschinenspindel und eignet sich daher besonders für alte Maschinen mit unzureichender Steifigkeit oder für die Bearbeitung großer Spannweiten.
5. Vorteile bei der Bearbeitung dünnwandiger Teile: Die extrem geringe Radialkraft macht den Hochvorschubfräser zur idealen Wahl für die Bearbeitung dünnwandiger und leicht verformbarer Teile (z. B. Strukturkomponenten für die Luft- und Raumfahrt, Karosserieformteile). Die Verformung des Werkstücks wird im Vergleich zum herkömmlichen Fräsen um 60–70 % reduziert.
Referenz für typische Bearbeitungsparameter des Hochvorschubfräsers:
Bei Verwendung eines Hochvorschubfräsers mit 50 mm Durchmesser und 5 Schneiden zur Bearbeitung von P20-Werkzeugstahl (HRC30):
Spindeldrehzahl: 1.200 U/min
Vorschubgeschwindigkeit: 4.200 mm/min
Axiale Schnitttiefe: 1,2 mm
Radiale Schnitttiefe: 25 mm (Seitenvorschub)
Zerspanungsleistung: Bis zu 126 cm³/min
IV. Zusammenfassung
Der Hochvorschubfräser ist nicht nur ein Werkzeug, sondern ein fortschrittliches Bearbeitungskonzept. Durch sein ausgeklügeltes mechanisches Design verwandelt er die Nachteile der Schnittkraft in Vorteile und erreicht eine perfekte Kombination aus hoher Geschwindigkeit, hoher Effizienz und hochpräziser Bearbeitung. Für Unternehmen der mechanischen Bearbeitung, die unter dem Druck stehen, ihre Effizienz zu steigern und hohe Bearbeitungsqualitätsanforderungen zu erfüllen, ist der rationelle Einsatz der Hochvorschubfräskopftechnologie zweifellos eine strategische Entscheidung zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von CNC-Technologie, Werkzeugmaterialien und CAM-Software wird sich die Eilgangfrästechnologie weiterentwickeln und eine starke technische Unterstützung für die intelligente Transformation und Modernisierung der Fertigungsindustrie bieten. Integrieren Sie den Eilgangfräskopf sofort in Ihren Produktionsprozess und erleben Sie die transformative Wirkung effizienter Bearbeitung!
Beitragszeit: 03.09.2025
