Planfräsen: Eigenschaften, Anwendungen und Vorteile

Das Planfräsen ist eine der am häufigsten verwendeten spanabhebenden Techniken - sowohl für die konventionelle Bearbeitung auf manuell gesteuerten Maschinen als auch für numerisch gesteuerte (CNC) Maschinen. Sie ermöglicht den effizienten Abtrag großer Materialmengen in kurzer Zeit und wird aufgrund ihrer großen Popularität und der vielen Anwendungsmöglichkeiten als einer der modernen Standards beim Fräsen angesehen. 

Was ist Planfräsen und was sind seine Anwendungen?

Was ist Planfräsen und was sind die optimalen Arbeitsparameter?

Planfräsen ist eine spanabhebende Technik, bei der überschüssiges Material mit einer rechtwinklig zur Arbeitsfläche angesetzten Fräserfläche abgetragen wird.  Die Frässpindel führt aufeinanderfolgende Vorschübe aus und entfernt das Material mit Hilfe von Messern, die in einem 90-Grad-Winkel eingestellt sind, entsprechend einer vorgegebenen Vorschubtiefe, Tiefe und festgelegten Geschwindigkeit (Vc). Sie wird meist für die Bearbeitung von flachen Oberflächen eingesetzt und wird aufgrund der geringen Belastung, der Präzision und des erzielten Endergebnisses häufig sowohl zum Schruppen als auch zum Schlichten verwendet.

Auswirkungen der Betriebsparameter beim Planfräsen  

Die Betriebsparameter für das Planfräsen sind direkt abhängig von:

• das zu bearbeitende Material (verschiedene Metalllegierungen oder Polymertypen erfordern unterschiedliche Parameter, um eine zufriedenstellende Oberflächenqualität zu erreichen), 
• Bearbeitungsphase - die Grobbearbeitung kann deutliche Werkzeugspuren hinterlassen, aber bei der Feinbearbeitung sollte die Oberfläche so nah wie möglich an der endgültigen Oberfläche liegen, 
• die Auswahl der Art der Planfräsbearbeitung - es wird unterschieden zwischen normalem, HSM (Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, in diesem Fall oft als "Hochvorschub-Planfräsen" bezeichnet) und schwerem Planfräsen (Schlagfräsen). Die letztere Methode betrifft die Bearbeitung von gehärteten oder vergüteten Materialien (z.B. gehärteter Stahl) und erfordert andere Betriebsparameter, 
• den gewählten Fräsertyp - Planfräser (die Schneideinsätze auf dem zylindrischen Teil des Fräsers haben, so dass sie, wenn sie auf das Material aufgesetzt werden, nur mit dieser Fläche den Span schneiden) mit verschiedenen Freiwinkeln (je kleiner der Winkel, desto höher die Vorschubgeschwindigkeit und desto geringer die mögliche Spandicke) sind die häufigste Wahl für diese Art der Bearbeitung. So werden Fräser mit einem geringen Spanwinkel (10 Grad) oft für die HSM-Bearbeitung verwendet; Fräser mit einem Spanwinkel nahe 60 Grad werden oft für die Schwerzerspanung eingesetzt; Fräser mit einem Spanwinkel von 90 Grad werden in der Regel für das typische Planfräsen von leicht zu bearbeitenden Materialien verwendet, 
• axiale Steifigkeit des Werkstücks - das Fräsen von dünnwandigen Materialien erfordert eine andere Vorgehensweise als das Fräsen von stabilen und steifen Materialblöcken, 
• die erwartete Oberflächenqualität - je höher sie ist, desto niedriger sollten die Schnittgeschwindigkeit und die Schnitttiefe sein.

Mit dieser Kenntnis können professionelle CNC-Betreiber über geeignete Arbeitsparameter entscheiden, wie zum Beispiel: 

• Schnittgeschwindigkeit (Vc) 
• Arbeitsvorschub (ft), 
• Spindeldrehzahl,
• oder Frästiefe (ap). 

Jeder dieser Parameter hat Auswirkungen auf die Qualität der erzielten Oberfläche, die Effizienz der Arbeit und den Werkzeugverschleiß. Beispielsweise kann eine Erhöhung des Arbeitsvorschubs (ft) die Qualität der erzielten Oberfläche beeinträchtigen, und eine Erhöhung der Schnitttiefe bei gleichzeitig hoher Schnittgeschwindigkeit kann die Werkzeugstandzeit weiter verringern. Das sind jedoch Informationen, auf die sich ein professioneller CNC-Fräsenbediener konzentrieren sollte - aus der Perspektive des Kunden, der das Teil bestellt, sind es zusätzliche Informationen. 

Anwendungen und Vorteile des Planfräsens

Zu den wichtigsten Vorteilen des Planfräsens gehören der effiziente Materialabtrag, die sehr günstige Spanbildung und die Arbeitsgeschwindigkeit. Diese Technik wird in allen Phasen der Bearbeitung eingesetzt, aber am häufigsten wird sie für die Schruppbearbeitung gewählt. In dieser Phase bringt das Planfräsen echte Vorteile und Oberflächenfehler (hohe Rauheit und Werkzeugmarken) werden bei der nachfolgenden Bearbeitung entfernt. 

Die Möglichkeit, einen hohen Vorschub zu verwenden (wenn du auf sehr steifen Fräsmaschinen arbeitest), ermöglicht es, die Arbeit auch beim schweren Planfräsen erheblich zu beschleunigen. Darüber hinaus handelt es sich um eine sehr flexible Technik, die - mit den richtigen Arbeitsparametern - auch für die Endbearbeitung von ebenen Flächen erfolgreich eingesetzt werden kann. Um die Bearbeitungsparameter zu verbessern, ist es auch möglich, Planfräser einzusetzen, die - zusätzlich zum Abtragen von überschüssigem Material mit dem Stirnteil - die bereits aufgeraute Oberfläche mit auf dem zylindrischen Teil angeordneten Klingen glätten. 

Abgesehen von der Bearbeitung flacher Teile kann das Planfräsen - bis zu einem gewissen Grad - auch für die Bearbeitung von Teilen mit Löchern verwendet werden. Diese Bearbeitung erfordert jedoch eine erhebliche Verringerung der Schneidgeschwindigkeit - sowohl wegen der Notwendigkeit, die Belastung des Schneidwerkzeugs zu reduzieren, als auch wegen der Qualität der erzielten Oberfläche. Andererseits stellt sie hohe Anforderungen an die Bediener/innen und diejenigen, die die CNC-Fräsmaschinen programmieren oder automatische Anlagen steuern. 

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