Wirbelfräsen – Trochoidalfräsen

Neue CAM Funktion in ConstruCAM-3D !


Was ist Wirbelfräsen ( Trochoidalfräsen ) und welche Vorteile bietet es mir ?


Hohes Spanvolumen mit WirbelfräsenKonventionelles Nutenfräsen

Wie funktioniert also das Trochoidalfräsen ? Während beim konventionellen Fräsen einer Nut beim Vollschnitt der Umschlingungswinkel 180° beträgt, kann er beim Wirbelfräsen je nach Spiralvorschub (horizontale Spiralsteigung) auf <90° begrenzt werden. Möglich macht dies ein Fräser mit kleinerem Durchmesser, der mit hoher Drehzahl wirbelnd bewegt wird.

Geringere Maschinenbelastung

Die horizontale Zustellung erfolgt in Schleifen entlang einer Mittelpunktsbahn. Der Spanquerschnitt an der Schneide ist beim Taumelfräsen relativ gleich und unabhängig von horizontalen Fräsrichtungsänderungen. Daraus resultiert eine geringere Maschinen- und Werkzeugbelastung, die es ermöglicht wesentlich höhere Schnittwerte zu fahren.
Andere Begriffe für Wirbelfräsen sind Taumelfräsen, Wave Milling, Zirkular Nutenfräsen, Trochoidalfräsen.

Geringere Wärmeentwicklung

Trochoidales fräsen - Wirbelfraesen-cnc

Trochoidalfräsen

Aufgrund des kleineren Umschlingungswinkels kommt es zu einer geringeren Wärmeentwicklung. Darüber hinaus ist die Spanlast beim Wirbelfräsen geringer. Da der Fräser die Nut nicht vollständig ausfüllt, ist ein Spänestau und erneutes Schneiden der Späne so gut wie ausgeschlossen. Das ist gerade bei Nuten bedeutsam, die im Verhältnis zu ihrer Breite tief sind.

Wesentlich höhere Schnitttiefen beim Trochoidalfräsen möglich

Beim konventionellen Fräsen ist eine max. Frästiefe von 1..1,5*FrD (Werkzeug Spitzendurchmesser) üblich. Anders beim Wirbelfräsen. Durch das Umgehen des Vollschnitts sind selbst ohne speziell entwickelte Fräser Schnitttiefen von >2 x D erreichbar.

Kürzere Bearbeitungszeiten

Beim Wirbelfräsen kann mit großer Schnitttiefe und hoher Schnittgeschwindigkeit bearbeitet und die Schruppbearbeitung beschleunigt werden. Für den Anwender bedeutet dies kürzere Bearbeitungszeiten, eine bessere Werkzeugausnutzung und einen spürbar geringeren Werkzeugverschleiß beim Taumelfräsen. Weil mit nur einem Werkzeug unterschiedliche Nutbreiten oder Taschengrößen erzeugt werden können, muss das Werkzeug seltener gewechselt werden.

Standzeit der Werkzeuge verlängert sich um bis zu 10 fach !

Wissenschaftliche Analysen haben zudem ergeben, das sich die Standzeiten mehr als nur positiv auf die teuren Fräswerkzeuge auswirken. Das ist auch eindeutig und recht simpel erklärbar. Wenn man beim herkömmlichen Fräsen nur 10mm in der Tiefe zustellen konnte und der Fräser also in diesem unteren 10mm Bereich extrem belastet wurde und dort natürlich auch verschliss, wird nun der gesamte Verschleissprozess auf teilweise die gesamte Schnitttiefe des Fräsers verlagert.

Geringere Schneidenbelastung am Werkzeug

Das hat zur Folge das durch die Schneidenbelastung, welche sich nun beim Trochoidalfräsen auf eine viel größere Schneidenlänge ausweitet, wesentlich geringer ausfällt. Zudem entstehen auf diese Art und Weise auch keine unschönen Ausbrüche mehr am Fräser an der meist genutzten „Tiefenkante“ der Schneiden, die unschöne Längsriefen im Ergebnis der gefrästen Fläche zur Folge haben.

Alle genannten Vorteile machen sich gerade bei kleineren CNC Maschinen wie der High-Z CNC Fräse und auch vielen anderen Modellen von Mitbewerbern extrem bemerkbar und in der heutigen Zeit beinahe ein zwingendes „MUSS“ für jeden CNC Fräsmaschinen Besitzer, der effizienter, Maschinen .- und Werkzeugschonender arbeiten möchte.


Wirbelfräsen bringt Kosten- und Wirtschaftlichkeitsvorteile

• Die gesamte Schneidenlänge ist im Eingriff, damit höhere Schnittwerte und höheres Spanvolumen;
• die Werkzeugstandzeiten werden erhöht;
weniger Schwingungen; die Maschinenmechanik und das Werkstück werden geschont;
• die Bearbeitungszeiten werden verkürzt

ConstruCAM-3D ab sofort auch mit Wirbelfräsen Funktionen ausgestattet

Im CAM Bereich von ConstruCAM-3D werden mit den ‚Wirbel Zyklen‘ komplexe Funktionen zum Fräsen mit dem Wirbelverfahren
angeboten.

Verfügbar sind :

  • Wirbel Basisbewegung (‚Wirbel Strecke‘)
  • Konturbearbeitung (‚Wirbel Ausbruch‘ )
  • Kontur (‚Wirbel Umfräsung‘ )
  • Kontur (‚Wirbel Tasche‘)

Wirbelfräsen macht nur Sinn für Vollschnitt (Nuten)

Beim Wirbelfräsen bewegt sich das Werkzeug mit Spiralen seitlich in das Material. Die Vorteile des Verfahrens sind oben beschrieben. Einziger kaum zu beachtender Nachteil ist der relativ große Leerweg von ca. 50% auf der rückseitigen Spiralbewegung. Zum Abräumen von Flächen (in Taschen) ist es sinnvoll nur die erste Nut mit Wirbelfräsen zu erzeugen. Eine bereits freigefräste Insel lässt sich wirtschaftlicher mit den bisherigen Abräummetoden (z.B. konturparallel) bearbeiten.

Hocheffiziente Taschenbearbeitung beim Taumelfräsen inklusive

Die Funktionen ‚Wirbel Ausbruch‘, ‚Wirbel Umfräsung‘ und ‚Wirbel Tasche‘ berücksichtigen dies und führen nur den ersten Vollschnitt im Wirbelverfahren aus. Die Kontur kann danach freigeräumt und geschlichtet werden. Zum Start der Wirbelfräsbewegung im Material kann dazu eine senkrechte Startspirale gewählt werden. Etwas aus dem Rahmen fällt die ‚Spiral Tasche‘.

Diese ist eine hocheffiziente Taschenbearbeitung mit Anfahrspirale, Abräumspirale und Schlichtweg. Wegen der speziellen Bewegung ist diese Funktion nur für
einfache, regelmäßige Geometrien geeignet.


Wirbel Fräszyklen  – Höheres Spanvolumen mit Wirbelfräsen !


Mit diesen Zyklen kann das innovative und hochproduktive Wirbelfräsen auf allen Fräsmaschinen zurWirbelfräsen Spiralfraesen Fräszyklen
wirtschaftlichen Bearbeitung mit großen Schnitttiefen und in schwierig zu bearbeitenden Materialien genutzt
werden.

Die Fräsweg – Berechnungen für das effektive Zerspanen erfolgen immer nur für eine Strecke oder eine
Kontur. Die Fräswege werden hier beim Trochoidalfräsen zusammen mit einer Eintauchspirale und den Werkzeugdaten in den
angegebenen Ziellayer gespeichert.


Mehrere Funktionen beim Trochoidalfräsen

Die Funktionen ‚Wirbel Ausbruch‘, ‚Wirbel Umfräsung‘, ‚Wirbel Tasche‘ und ‚Spiral Tasche‘Wirbel Trochoidalfräsen Startspirale
sind für einfache Konturen ohne Verschachtelungen oder Überlappungen ausgelegt.

Komplexe Konturen müssen manuell eingegeben oder konventionell bearbeitet werden.

Die Funktionen verwenden mehrere Einzelverfahren, die zu komplexen Fräszyklen zusammengefasst sind.

Alle Bewegungen werden beim Trochoidalfräsen mit dem gleichen Werkzeug ausgeführt.


Wirbel Fräszyklen im Einzelnen

Startspirale (Anfahrbewegung, Eintauchspirale)

Startspirale Anfahrbewegung
Zum leichteren Eintauchen in das Vollmaterial kann eine 3D – Startspirale gewählt werden.

Wirbelspirale (Wirbelfräsen)Wirbelspirale Wirbelfräsen

Für die erste Nut wird das Wirbelfräsverfahren verwendet

Abräumen

Abräumen Wirbel Tasche

Wirbel Tasche mit bahnparallel Abräumen
Taschen werden mit konventionellen Verfahren freigeräumt (Ausnahme: ‚Spiral Tasche‘).

Abräumen

Abräumen Wirbel Tasche

Spiral Tasche mit optimaler Abräumspirale

Schlichten der Kontur

Schlichten der Kontur

Das Werkstück wird auf das Endmaß geschlichtet


Alle Fräswege werden mit einem Werkzeug gefahren in den angegebenen Ziellayer gespeichert


Werkzeug Ziellayerwerkzeugauswahl-trochoidalfraesen

Die Werkzeugeingabe (vgl. ‚Allgemeine Anleitung . Die Werkzeugeingabe‘).
Eingabe der Werkzeuge und Technologiedaten für die Berechnungen. Die komplette Fräsbewegung wird mit diesemWerkzeug ausgeführt. Die Wirbel Fräszyklen werden mit Ausnahme der Startspirale in 2D mit einem zylindrischen Werkzeug ausgeführt.

Jedes Werkzeug benötigt eine Geometrie (Schneidenradius, Spitzenradius) und gültige Technologiedaten (Eintauchtiefe, Flughöhe, Arbeitsvorschub XY, Eintauchvorschub Z, Spindeldrehzahl und Wechselstation). Sind die Werkzeugdaten unvollständig oder fehlerhaft, dann können falsche Fräsdaten entstehen.


Layerauswahllayer-auswahl-trochoidalfraesen

Fräsobjekte in einen Fräslayer (Ziellayer) speichern (vgl. ‚Allgemeine Anleitung . Die Werkzeugeingabe‘). Die berechneten Fräswege werden in den angegebenen Ziellayer gespeichert. Dabei sollte die Fräsreihenfolge beachtet werden. Die Fräsobjekte im Ziellayer können mit ‚CAM . CAM – Edit‘ nachträglich verändert werden.

Diese Technologie ist ideal für umfangreiche, komplexe Fräsarbeiten und Kombination aller Fräsverfahren. Die Fräsarbeit wird am Programmierplatz komplett vorbereitet. Mit Hilfe der Funktionen ‚CAM . Norm/Zoom Projektion‘ und ‚Volumen Ansicht‘ kann die gesamte Arbeit kontrolliert werden.