Eine unangenehme Begleiterscheinung des Schaftfräsens ist die als Rattern bezeichnete Vibrations- und Geräuschentwicklung. Rattern kann Oberflächenwelligkeit auf dem Werkstück verursachen.

Gehen Sie wie folgt vor, um das Rattern zu reduzieren:

1. Vergewissern Sie sich, dass Anfangsgeschwindigkeit und -vorschub für den Werkstoff und den Schnitt geeignet sind.
2. Erhöhen Sie den Werkzeug- oder Zahnvorschub.
3. Spannen Sie das Werkstück so fest und biegesteif wie möglich ein.
4. Vermeiden Sie eine übermäßige Auskragung zwischen Werkstück und Spindel.
5. Wählen Sie einen Schaftfräser mit mehr Spannuten.
6. Kontrollieren Sie den Planlauf.
7. Prüfen Sie die Werkzeuggeometrie, um sicherzugehen, dass Schnittfläche, Freiwinkel, Nuten und Steigungswinkel für den Werkstoff geeignet sind.

Wenn Sie das Werkstück mittels Gegenlauffräsen bearbeiten, versuchen Sie es mit Gleichlauffräsen.

Technischer Hinweis Nr. 12 – Geringeres Rattern beim Schaftfräsen

Tritt Rattern bei der Werkstückbearbeitung auf, muss die Ursache beseitigt werden. Die Vibrationen sorgen für eine schlechte Oberflächenqualität des Werkstücks und reduzieren die Standzeit des Schaftfräsers deutlich. Hartmetall-Schaftfräser sind besonders schadensanfällig.

Das Rattern kann in der Regel durch eine Reduzierung der Schnittkräfte wie folgt vermindert werden:

1. Anzahl der Spannuten reduzieren
2. Zahnvorschub verringern, indem Werkzeugvorschub reduziert oder Geschwindigkeit/Drehzahl (U/min) erhöht wird
3. Axiale oder radiale Schnitttiefe verringern

Obgleich diese Methoden zu einer Reduzierung des Ratterns führen, ist eine Verlangsamung des Bearbeitungsvorgangs nicht immer die beste Wahl, und eine Verringerung des Zahnvorschubs kann den Fräser schädigen.

Daher sollten Sie zuallererst für mehr Stabilität und Biegefestigkeit sorgen:

1. Verwenden Sie einen größeren Schaftfräser mit einem größeren Kerndurchmesser.
2. Verwenden Sie Schaftfräser mit geringerer Freifläche und einem kleinerem Rand.
3. Arbeiten Sie mit der kleinstmöglichen Auskragung von Spindelkopf zu Werkzeugspitze.
4. Verwenden Sie soweit möglich kurze Schaftfräser.
5. Setzen Sie ausgewuchtete Werkzeughalter ein.
6. Verbessern Sie die Spannvorrichtung, um das Werkstück fester aufspannen zu können.
7. Programmieren Sie den Fräsweg neu, um die Schnittkräfte mehr auf stabilere Werkstückbereiche zu verlagern.
8. Suchen Sie nach Möglichkeiten, die Spindelgeschwindigkeit zu optimieren, und passen Sie den Vorschub entsprechend an.

Rattern tritt oftmals beim Bearbeiten von Kanten oder Ecken auf. Wenn der Schaftfräser die Ecke erreicht, erhöht sich durch den prozentualen Eingriff die Zahl der am Schnitt beteiligen Zähne. Dies führt zu einem drastischen Anstieg der Schnittkräfte, was wiederum das Rattern verstärkt.

Um das Rattern beim Bearbeiten von Ecken zu minimieren, sollten Sie mittels Zirkular-Interpolation für einen größeren Eckenradius als auf dem Werkstückdruck angegeben sorgen. Entfernen Sie dann das verbliebene Material mit einem kleineren Schaftfräser mittels Zirkular-Interpolation.

Technischer Hinweis Nr. 32 – Rattern und Vibrationen beim Schaftfräsen

Da Schaftfräser nur am Schaftende stabilisiert werden, besteht die Gefahr einer Schaftablenkung, die die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigen kann.

Mehrere Faktoren haben Einfluss auf den Grad der Ablenkung:

• Gesamtlänge und Schnittlänge: Je länger die Fräsfläche ist, desto schwieriger ist es, die Maßgenauigkeit zu gewährleisten. Die Festigkeit nimmt mit zunehmender Schnittlänge um den Exponenten -3 ab. Somit ist die Festigkeit bei einer Schnittlänge von 4" 1/8 der Festigkeit bei einer Schnittlänge von 2". Ein Schaftfräser mit normaler Länge, der 7075-Aluminium bearbeitet, biegt sich um <0,002", während ein extralanger Schaftfräser sich um >0,006" biegt.
• Schaftfräserdurchmesser: Die Festigkeit nimmt mit dem Durchmesser um den Exponenten 4 zu. Ein Schaftfräser mit einem Durchmesser von 1" weist somit eine 16-mal größere Festigkeit auf als ein 1/2"-Schaftfräser. Bei einer Schnittlänge von 5/8" bearbeitet ein Schaftfräser mit einem Durchmesser von 1" 1040-Stahl maßgenau, während ein 3/8"-Schaftfräser eine Ablenkung von >0,003" aufweist.
• Materialzusammensetzung für Schaftfräser: Vollhartmetall (VHM) ist etwa dreimal biegesteifer und verformungsbeständiger als Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS) - jedoch nicht so fest.
• Radiale Schnitttiefe und axiale Schnittlänge: Bei tiefen Radialschnitten und großen axialen Schnittlängen wird der Schaftfräser stärker abgelenkt. Daher ist abschließend ein leichter Schlichtdurchgang erforderlich, um akkurat parallele Schnitte zu erhalten.

Hinweise:

• Verwenden Sie stets ein möglichst kurzes Werkzeug.
• Kürzere Werkzeuge können das Rattern reduzieren.
• Sorgen Sie für eine erhöhte Kühlmittelzufuhr.
• Versuchen Sie linksausgeführte Spannuten und Schaftfräser.
• Probieren Sie Schaftfräser mit einem höheren Steigungswinkel aus.
• Erhöhen Sie die Gesamtsteifigkeit des Systems.
• Reduzieren Sie Auskragungen.
• Gegenlauffräsen bietet eventuell eine höhere Biegefestigkeit als Gleichlauffräsen.

Stumpfe Werkzeuge neigen eher zum Ablenken als scharfe Werkzeuge.

Technischer Hinweis Nr. 115 – Genauigkeit und Ablenkung beim Schaftfräsen