Ein Fräser ist ein rotierendes Werkzeug zur materialabtragenden Bearbeitung von Werkstoffen durch das Fräsen. Er wird auf Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren eingesetzt. Im Gegensatz zum Bohrer, der nur in einer Bearbeitungsrichtung eingesetzt werden kann, kann der Fräser je nach Bauart in zwei oder drei Dimensionen Werkstoff abnehmen.
Schneidengeometrie
Wendelgezahnte (spiralige) Fräser wie in den beiden oberen Bildern sind die häufigsten Fräser. Meist haben sie einen Rechtsdrall der Schneiden um den Span nach oben vom Werkstück wegzuführen. Ein großer Drallwinkel gewährleistet, dass eine Schneide erst außer Eingriff geht, wenn die nächste Schneide bereits im Schnitt ist. Dadurch wird die Schnittkraft der Schneiden gleichmäßiger und die Maschine läuft deutlich ruhiger. Fräser können eine beliebige Anzahl an Schneiden besitzen, wobei einschneidige Fräser vorwiegend in der Kunststoffverarbeitung und manchmal auch in der Aluminiumverarbeitung verwendung finden und auf hochtourig drehenden Fräsmaschinen (ca. 10.000 U/min) eingesetzt werden. Fräser schneiden am Umfang (Umfangschneide) und oft auch an der Fräserstirn (Stirnschneide). Fräser, die zum Eintauchen in das Material geeignet sind, haben stirnseitig eine über die Drehachse verlängerte Schneide, während alle anderen Schneiden kurz vorher aufhören und heißen Langloch- oder Bohrnutenfräser. Beim Eintauchen muß jedoch mit verringertem Vorschub gearbeitet werden, da beim Fräser stirnseitig im Zentrum der Drehachse kein Schneiden stattfindet, sondern der Werkstoff dort nur gequetscht wird.
Schneidstoffe
Da sich die Schneiden eines Fräsers nicht wie beim Drehen ständig im Schnitt befinden, sondern bei jeder Umdrehung in den Werkstoff eintauchen und wieder hinausfahren, muß der Schneidstoff eine hohe Zähigkeit bei schlagartiger Belastung und eine Unempfindlichkeit gegen extreme Temperaturschwankungen besitzen.
besitzt gegenüber Hartmetall den oft entscheidenden Vorteil einer höheren Zähigkeit und Kantenfestigkeit, was größere Spanwinkel erlaubt. Ein größerer Spanwinkel bedeutet einen kleinerer Keilwinkel wodurch die Schnittkraft sinkt und dünnere Späne möglich sind. Dünnwandige oder weiche Werkstücke lassen sich damit wesentlich besser bearbeiten. Wegen der guten Formgebungsmöglichkeiten des HSS lassen sich daraus nahezu alle erdenklichen Fräswerkzeuge anfertigen. Je nach Anwendungsfall können sie mit verschiedenen Hartstoffbeschichtungen versehen sein.
Hartmetall, Keramik und Cermet
- Vollfräser aus Hartmetall sind mittels sintern hergestellte Werkzeuge für spezielle Fräsarbeiten an hochfesten Edelstählen oder gehärteten Stählen, bei denen sich der Einsatz von Wendeschneidplatten wegen fehlender Formgebungsmöglichkeiten verbietet. Moderne Fräser aus Hartmetal eignen sich zum High Speed Cutting.
- Wendeschneidplatten aus Hartmetall oder Keramik erhöhen die Wirtschaftlichkeit beträchtlich, da bei Werkzeugverschleiß nicht das Werkzeug, meist ein Messerkopf, getauscht, sondern nur die einzelnen Schneidplatten gedreht bzw. gewechselt werden müssen.
- Fräser aus Cermet sind zwar verschleißfest, haben sich aber aufgrund der geringen Biegebruchfestigkeit nicht durchgesetzt.
Bei Hartmetall- oder Keramikschneidstoffen gilt es stets für geringe Temperaturschwankungen zu sorgen, da diese über keine hohe Wechseltemperaturbeständigkeit verfügt. In der Praxis bedeutet dies, daß entweder Kühlflüssigkeit mit bis zu 14 bar den Fräser abgkühlt, oder eine Kühlung komplett wegfällt.
Unterscheidung nach Art der Aufnahme
Fräser kann man nach der Art der Mitnahme (Aufsteck- oder Schaftfräser), nach der Lage und Form der Schneiden (z.B Walzenstirnfräser) und dem Zweck (z.B Nutenfräser) unterscheiden. Aufsteckfräser haben in der Regel in der Mitte eine Bohrung, durch welches sie an einen Aufsteckfräserdorn geschraubt werden. Schaftfräser bietet eine höhere Präzision, da sie direkt mit einer Spannzange im Spindelkopf oder mittels Schrumpfen des Fräserdornes befestigt werden und damit ein hohe Parallelität zu Spindelachse gewährleistet ist.
Folgende Fräser sind allgemein in Gebrauch:
Aufsteckfräser
- Walzenfräser - zum Fräsen von Planflächen
- Walzenstirnfräser - zum Fräsen von Ecken Planflächen
- Scheibenfräser - zum Fräsen von Nuten
- Prismenfräser - zum Fräsen von Prismenführungen
- Halbrundprofilfräser - zum Fräsen von Halbrundführungen
- Messerköpfe - zum Fräsen von Ecken Planflächen (Fräsköpfe mit Wendeschneidplatten)
- Scheibenfräser - zum Fräsen von Schlitzen, Nuten und zum Trennen
Schaftfräser
- Langlochfräser - zum Fräsen von Keilnuten und Taschen
- Schaftfräser - zum Fräsen tiefer Nuten und Konturen
- T-Nutenfräser - zum Fräsen von T-Nuten
- Schlitzfräser - zum Fräsen von Scheibenfedernuten
- Winkelfräser - zum Fräsen von Winkelführungen
- Walzenstirnfräser - zum Fräsen von Ecken und Planflächen
- Schaftfräser - zum Bohren, Anfasen und Gesenkfräsen
Unterscheidung nach Bearbeitungsart
Man unterscheidet Schlicht- und Schruppfräser
Schruppen
Schruppfrässer sind leicht an ihrer Profilierung der Schneiden zu Erkennen, die ein Brechen des Spanes ermöglicht. Demzufolge heißt die Profilierung auch Spanteiler, oder um den Fachterminus zu benutzen, Schrupp-Kordelverzahnung bzw. Schrupp-Schlichtverzahnung. Aufgrund des des guten Zeitspanungsvolumens eigenen sich Schruppfräser hervorragend für Fräsarbeiten, bei denen es gilt, viel Material abzunehmen. Aus der Geometrie des Schruppfräsers und dem hohen Spanquerschnitt resultiert eine raue Oberfläche des Werkstücks, weswegen er sich nur für das Fräsen der groben Kontur eignet.
Schlichten
Schlichtfräser besitzen diese Profilierung nicht. Eine hohe Drehzahl und gleichzeit eine niedrige Vorschubgeschwindigkeit des Fräsers ermöglichen eine glatte Oberfläche. Gegenlauffräsen verbessert das Ergebnis zusätzlich.
Unterscheidung nach Bauart
Im wesentlichen wird zwischen Vollfräsern und Trägerwerkzeugen für Wendeschneidplatten unterschieden.
Vollfräser
Unter Vollfräser versteht man einen Fräser, der am Werkzeugkörper selbst die spanabhebenden Schneiden trägt. Sie können entweder aus HSS oder aus Hartmetall gefertigt sein. Verschlissene Schneiden an Vollfräsern werden durch Schleifen, genauer: durch Werkzeugschleifen für den weiteren Gebrauch aufgearbeitet.
Trägerwerkzeuge/Messerköpfe
Trägerwerkzeuge und Messerköpfe sind meist aus mittelfesten unvergüteten Stählen hergestellte Aufnahmen für Wendeschneidplatten. Die Schneidplatten aus Hartmetall, Keramik oder Diamant (PKD) sind entweder einzeln angeschraubt oder geklemmt und können je nach Geometrie der Schneidplatte bis zu achtmal wiederverwendet werden. Bei Trägewerkzeugen mit Kühlsystem versorgen Bohrungen jede Schneidplatte einzeln mit Kühlflüssigkeit.