Quelltext der Seite LS4.4 Fräswerkzeuge/Schleifwerkzeuge/Polierwerkzeuge

= Fräsen, Schleifen und Polieren <ref>Die Nichtmetalle, Verlag Neuer Merkur GmbH, Ernst Rieder</ref> <ref>Fachkunde Metall, Verlag Europa Lehrmittel</ref> <ref>Fachwissen Metall, Bildungsverlag Eins</ref> <ref>Lehrbuch der Zahntechnik Band 3, Quintessens Verlag, A. Hohmann / W. Hielscher</ref> <ref>Fachkenntnisse Zerspanungsmechaniker, Verlag Handwerk und Technik</ref><ref>https://de.wikipedia.org</ref> <ref>https://contenthub.kometdental.com/infocenter/files/10011263.pdf</ref> <ref>https://www.kometstore.de/de-de/themenwelt/zahntechnik-materialkunde.aspx</ref> <ref>https://www.kometstore.de/de-de/themenwelt/zahntechnik-materialkunde/kunststoff.aspx</ref> =



== Definition / Unterschied zwischen Fräsen, Schleifen und Polieren ==

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====Definitionen====

'''Fräsen''' ist ein Verfahren zur Formgebung und Oberflächenbearbeitung. Die Werkzeuge (Fräsen) haben geometrisch bestimmte Schneiden. Die Anzahl und Geometrie der Schneiden sind bekannt.

'''Schleifen''' (und damit auch Polieren) ist ein Verfahren zur Formgebung und Oberflächenbearbeitung. Die Werkzeuge (Schleif- und Polierwerkzeuge) haben geometrisch unbestimmte Schneiden. Weder die Geometrie der Schneiden, noch ihre Anzahl ist bekannt.

== Fräswerkzeuge ==
=== Formen ===
<!--[[File:Fräswerkzeuge_Formen.png|right|200px]]-->

Bei den Fräswerkzeugen gibt es eine Vielzahl an Formen (z.B. Torpedo, Ei, Zylinder). Ein Hinweis, welches Fräswerkzeug Sie in welchem Arbeitsschritt nutzen, gibt z.B. der Werkzeugnavigator von Komet. 

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Verschaffen Sie sich einen kurzen Überblick:

Link: [https://contenthub.kometdental.com/infocenter/files/10011263.pdf  Werkzeugnavigator]

</div>

=== Gegen- und Gleichlauffräsen ===
Gegen- und Gleichlauf wurden bereits in [[LS3.2_Subtraktive_Fertigung | LS.3.3]] behandelt.

<!--
==== Gegenlauffräsen ====
---BILD--- Beim Gegenlauffräsen bewegt sich das Werkstück entgegen der Drehrichtung des Fräsers. Dies hat folgende Wirkung:
* Das Werkstück wird dabei in die Fräse gezogen.
* glattere Oberfläche entsteht. (! Nur bei Bearbeitung mit Hand; im industriellen Bereich sind die Oberflächen rauer) 

==== Gleichlauffräsen ====
---BILD--- Beim Gleichlauffräsen bewegt sich das Werkstück in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung des Fräsers. Dies hat folgende Wirkung:
* Das Werkstück wird von der Fräse weggedrückt.
* rattern und damit rauere Oberfläche.
-->

=== Verzahnung ===
Es gibt eine Vielzahl von Verzahnungen bei Fräswerkzeugen. Je nach Verzahnung ergeben sich andere Eigenschaften beim Fräsen.
Es wird unterschieden in:
* Anzahl der Schneiden
* Verzahnungsart Fräser

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Verschaffen Sie sich einen kurzen Überblick:

Eine Übersicht über die Verzahnung mit jeweiligem Anwendungshinweis finden Sie hier: [https://contenthub.kometdental.com/infocenter/files/10005343.pdf Empfehlung für den wirtschaftlichen Einsatz von Hartmetall-Fräsern beim Freihandfräsen].
</div>

==== Anzahl Schneiden ====

Zunächst kann man zwischen grobverzahnte, normalverzahnte und feinverzahnte Fräser unterscheiden.
Feinere Verzahnung bedeutet mehr Schneiden auf derselben Fläche. Feinere Verzahnung führt demnach zu:
* geringerer Schneidleistung und damit höherer Zeitaufwand (viele kleine Schneiden schneiden weniger als wenige große Schneiden schneiden)
* glattere Oberfläche

==== Verzahnungsart ====
[[File:Verzahnung_Fräsen.png|320px]]


1. linksgewundene Verzahnung
2. rechtsgewundene Verzahnung mit Querhieb
3. Kreuzverzahnung
4. gerade Verzahnung
5. gerade Verzahnung mit Querhieb
6. rechtsgewundene Verzahnung

Die '''Windungen''' (links-/rechts-gewundene Verzahnung) bewirken einen Drall:

[[File:Drall.png|320px]]

'''Drall''' bedeutet, dass sich die Schneiden des Fräswerkzeugs spiralförmig um dessen Achse winden. Diese Anordnung der Schneiden führt zu einer gleichmäßigeren Verteilung der wirkenden Kräfte.

Drall führt dazu, dass die Schneiden sanft von oben nach unten oder von unten nach oben in das Werkstück eingreifen. Sobald eine Schneide das Werkstück verlässt, beginnt die nächste Schneide bereits mit dem Eingriff, was einen vibrationsfreien Betrieb ermöglicht. 

Der Winkel zwischen dem Schaft und dem Verlauf der Schneiden wird als Drallwinkel bezeichnet. Dieser Winkel beeinflusst die Spandicke und die Oberflächenrauheit. Ein größerer Drallwinkel reduziert die Spandicke bei gleicher Vorschubgeschwindigkeit und verringert gleichzeitig die Oberflächenrauheit, was zu einer glatteren Oberfläche führt. 

Bei dem '''rechtsgewundenen Drall''' wird der Fräser aus der Halterung herausgezogen und vom Werkstück weggedrückt.

Bei dem '''linksgewundenen Drall''' wird der Fräser in die Halterung hineingedrückt und zum Werkstück hingezogen.

Ein '''Querhieb''' ist eine Gestaltung der Schneiden mit umlaufenden Einschnitten, die diese in regelmäßigen Abständen unterbrechen. Dies erzeugt kurze, kantige Späne anstatt langer Späne. Werkzeuge mit Querhieb werden häufig bei weichem Kunstoff genutzt.

Die '''Kreuzverzahnung''' entsteht durch zwei Schneiden mit entgegengesetztem Drall (also rechts- und linksdrall zusammen). Werkzeuge mit Kreuzverzahnung erzeugen körnige Späne, sind laufen ruhig und sorgen für eine glatte Oberfläche. Diese Fräser eignen sich besonders gut für das Freiformfräsen, bei dem Werkstück und Werkzeug von Hand geführt werden.

Jeder Hersteller hat wiederrum ein ganzes Sortiment von Verzahnungen. Als Beispiel [https://magazin.kometstore.de/zahntechnik/hartmetallfraeser-und-die-unterschiedlichen-verzahnungstypen/ KOMET].

=== Schneidstoff ===
Die Schneiden von Fräsern nutzen sich ab. Die eingesetzten Schneidstoffe müssen daher ausreichend hart sein sowie eine hohe Zähigkeit und Bruchfestigkeit aufweisen. Zusätzlich ist die Warmfestigkeit von großer Bedeutung, da beim Fräsen die Schneiden sehr warm werden.

Meist werden folgende Werkstoffe für Fräserschneiden genutzt:

==== Hartmetall (HM) ====
Hartmetall (HM) besteht in der Zahntechnik hauptsächlich aus Wolframcarbid mit etwas Kobalt. Es wird im Sinterverfahren hergestellt. Hartmetallschneiden sind sehr hart (1600 HV), haben eine hohe Warmhärte (900°C) und sind deshalb sehr Verschleißbeständig. Zudem haben Sie eine hohe Korrosionsbeständigkeit.

Hartmetall-Fräsen werden pulvermetallurgisch / im Sinterverfahren hergestellt. Die Schneiden sind stumpfwinklig und es wird meist mit einer Anpresskraft von maximal 7,5 N gearbeitet.

==== Werkzeugstahl (WS) ====
Werkzeugstahl (WS) besteht hauptsächlich aus Eisen, dem Kohlenstoff und Legierungselemente wie Chrom, Vanadium, Wolfram und Molybdän zugemischt werden. Werkzeugstahl erreicht eine gute Härte (850 HV), die jedoch bei Temperaturen über 180 °C rapide abnimmt, was als Warmhärte bezeichnet wird. Bei Überschreiten dieser Temperatur verschleißen die Fräswerkzeuge schnell.

Werkzeugstahl wird erschmolzen, gewalzt oder gezogen und die Schneiden werden gefräst. Dabei entstehen sehr scharfe Schneiden.
Bei WS-Schneidstoff muss überwiegend mit hoher Drehzahl und geringere Anpresskraft (max. 5 N) gearbeitet werden.

=== Winkel ===
<!-- [[File:Spanwinkel.png|320px]] -->

Informationen zu den Winkeln an einer geometrisch bestimmten kennen Sie schon aus [[LS3.2_Subtraktive_Fertigung | LS.3.3]].

=== Arbeitsschutz ===

Video zum richtigen Umgang mit HM-Fräsern:

<html><iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube-nocookie.com/embed/wUL5vE19bPk?si=--OhjOGJEAd5Kdob" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen></iframe></html>

== Schleifen und Polieren ==
[[File:Schleifen.png|right|200px|Thumb|Mehrschichtiges Instrument]]

Schleifen ist das Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Als Schneiden dienen vielschneidige Körner (s. Bild). Es wird zum Abtragen von Oberflächen und zum Glätten genutzt.

Polieren gibt es eigentlich nicht als Fertigungsverfahren, sondern ist feines Schleifen. Polieren ist das Abtragen und/oder auch Umformen von Oberflächen mit geometrisch unbestimmten Schneiden.  Dabei werden Polierwerkzeuge und Poliermittel genutzt. Beim Abtragen schneiden die Körner Oberfläche aus dem Werkstück, beim Umformen wird das Werkstück thermoplastisch (Wärme verformt die Oberfläche bleibend) geglättet. Polieren wird für glatte, glänzende und verdichtete Oberfläche genutzt. 

In der Zahntechnik schleifen Sie mit (siehe Abbildung):
* Einschichtigen Schleifinstrumente (z.B. [https://www.kometstore.de/de-de/products/labor/kategorie/diamant/diamantinstrumente.aspx Diamantinstrumente])
* Mehrschichtigen Schleifinstrumente (z.B. [https://www.kometstore.de/de-de/products/labor/kategorie/diamant/grune-steine-i-diamantschleifer-i-dcb-schleifer/keramik.aspx Grüne Steine])
* Pasten (z.B. Bimsmehl/Bimspulver mit Wasser)

=== Schleifkörper ===

Der Schleifkörper besteht aus:
* Schleifmittel
* Bindemittel
* Schaft

==== Schleifmittel ====

Das Schleifmittel ist der Werkstoff, aus dem die Schneiden sind.

Als Schleifmittel wird verwendet:
* Diamant (sehr hart, geringste Wärmebeständigkeit mit ca. 800°C)
* Bornitrid (sehr hart, geringe Wärmebeständigkeit)
* Siliziumcarbid (hart, mittlere Wärmebeständigkeit)
* Edelkorund (hart, hohe Wärmebeständigkeit 2000°C)

Das Schleifmittel muss immer härter sein, als das zu schleifende Werkstück.

Um Ihnen einen Eindruck von der Härte zu verschaffen, folgen Sie dem Link [https://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%A4rte#Mohs Härte nach Mohs]

=== Verschleiß ===
[[File:Schleifen_Verschleiß.png|right|200px]]

Da beim Schleifen die Körner auf der Oberfläche reiben, können sie dabei zerbrechen/zersplittern oder herausbrechen oder abstumpfen. Durch das Splittern und Ausbrechen der Körner bilden sich allerdings neue Schleifkörper. Der Schleifkörper schärft sich daher selbst.

Mehrschichtigen Schleifinstrumente bestehen aus mehreren Schichten von Schleifkörnern. Wenn die obere Schicht weg ist, gibt es neue scharfe Schleifkörner darunter. Daher kann man ein mehrschichtiges Instrument mit einem Abrichtstein abrichten und so die Form verändern.

Einschichtige Schleifinstrumente schärfen sich auch etwas selber, da es jedoch nur eine Schicht gibt müssen stumpfe einschichtige Instrumente ausgetauscht werden.

<!-- Achtung: Gilt nicht universell, sondern nur bei mehrschichtigen Schleifscheiben

=== Härte von Schleifkörpern ===
--- Bild Beispiel ---
Unter der Härte von Schleifkörpern versteht man den Widerstand der Bindung gegen das Herausbrechen von Körnern.

Bei harten Werkstoffen kommt es zu einem hohen Reibungsverschleiß und niedriger Kornbelastung, der Selbstschärfungseffekt wird nur durch weiche Schleifkörper gewährleistet.

Bei weichen Werkstoffen werden dickere Späne abgeschnitten, dadurch braucht man einen höheren Widerstand gegen Herausbrechen, demnach härtere Schleifkörper.

Es gilt:
* Für harte Werkstoffe nutzt man weiche Schleifkörper
* Für weiche Werkstoffe nutzt man harte Schleifkörper
-->

=== Körnung ===
[[File:Schleifen_Körnung.png|right|200px]]

Es wird zwischen grob, mittel, feiner und sehr feiner Körnung unterschieden. Umso feiner die Körnung, umso glatter wird auch die Oberfläche. Nur bei sehr feiner Körnung spricht man von Polieren.

Um einen Eindruck zu erhalten, finden Sie hier die Korngrößen in mm:

Grob: 8 bis 1 mm

Mittel: 1 bis 0,3 mm

Fein 0,3 bis 0,08 mm

Sehr fein: 0,008 bis 0,003 mm

=== Bindung ===

Damit die Körner zusammenhalten, sind die Körner verbunden. Dies man nennt Bindung.

=== Abrichten ===
Polierer müssen manchmal abgerichtet werden. Z.B. kann ein Gummipolierer gespitzt werden, um eine feine Stelle heranzukommen. Ein Gummipolierer kann auch abgestumpft werden, um eine größere Fläche zu polieren.

Am Poliermotor müssen eventuell auch mal die Bürsten geschnitten werden, damit dieser keine Umwucht hat.


Hier eine Video, wie man einen Polierer abrichten kann:

<html>
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</html>

=== Arbeitsschutz ===

Video zum richtigen Umgang mit Polierern.

<html><iframe width="320" src="https://www.youtube-nocookie.com/embed/HPOMaoKuuA8?si=LZfLyEAnwAjV2FL5" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen></iframe></html>

== Anwendung ==

===Schnittgeschwindigkeit===

<div {{Arbeitsblatt}}>

'''Arbeitsauftrag:'''

Bearbeiten Sie: [[Schnittgeschwindigkeit]]

[[Datei:ICON LS Moodle.png|left|40x40px]] Bearbeiten Sie die Übung im LMS.



</div>

=== Anpresskraft ===
[[File:LF04_Fraese_Kraefte.jpg|thumb|left]]

Die Anpresskraft ist die Kraft, mit der man das Werkzeug auf die Oberfläche drückt. 

Es gilt:
*hohe Anpresskraft = höhere Abtragsleistung und schlechtere Oberflächenqualität
*geringe Anpresskraft = bessere Oberflächenqualität und niedrigere Abtragsleistung

! Hinweis: Durch zu hohe Anpresskraft wird die Schleifleistung nicht erhöht, es reduziert sich nur die Lebensdauer des Schleifkörpers.

Die Anpresskräfte von rotierenden Schleif- oder Fräswerkzeugen auf das Werkstück beeinflussen u.a. (unter anderem):

#...die Hitzeentwicklung auf der Werkstückoberfläche (Schädigung der Oberfläche)
#...die Hitzeentwicklung am Werkzeug (Schädigung des Werkzeuges)
#...die Biegebelastung des Werkzeugschaftes (Verbiegen, Bruch)

Kunststoff beginnen bei 70°C zu erweichen. Diese Temperatur ist sehr schnell erreicht! Ein Filzkegel (mit Bimsmehlschlamm) mit 10N Anpresskraft und 3000 U/min Drehzahl erzeugt diese Temperatur schon! Auch wenn man das Erweichen nicht immer in Form von weißen Schlieren sieht, entstehen durch die Abkühlung nach der Erwärmung Spannungen im Kunststoff, die für feine Risse sorgen. Das nennt man Craquelierung. Der Kunststoff hat dann nicht mehr seine ursprüngliche Festigkeit. Die Prothese ist dann eigentlich schon kaputt, bevor sie in den Mund der Patientin oder des Patienten kommt.<ref>Eichner/Kappert; Zahnärztliche Werkstoffe; Heidelberg 1996; S.380</ref>

Jedes rotierende Werkzeug wird beim Arbeitsvorgang durch die Anpresskräfte auf Biegung belastet. Die größte Belastung (Biegespannung) des Werkzeugschaftes tritt je nach Größe des Werkzeugkopfes an der Verbindungsstelle zwischen Kopf und Schaft oder an der Ausspannstelle am Handstück auf. Zusätzlich wird der Schaft durch die Drehung und die Anpresskraft verdreht (Torsion).

Der Schaft dieser Werkzeuge ist aus hochlegiertem Stahl hergestellt, der bei einer Biegespannung von mehr als 850-900 N/mm² bricht.

<div {{Arbeitsblatt}}>
'''Arbeitsauftrag Level 1/2'''

Finde anhand von Herstellerangaben die empfohlenen Anpresskraft für rotierende zahntechnische Werkzeuge heraus.
Nimm eine Waage und probiere mit einem Handstück aus, wie sich die herausgefundenen Anpresskraft als Gewichtskraft an der Waage anfühlt. Tipp: Du musst dafür wissen, wie du die [http://de.wikipedia.org/wiki/Newton_%28Einheit%29 Kraft-Einheit Newton] in Kilogramm bzw. Gramm umrechnest. 
</div>

<div {{Arbeitsblatt}}>
'''Arbeitsauftrag Level 3/4'''

Zu hohe Anpresskräfte könne zu gefährliche Situationen im Labor führen!
Bearbeite diese zusätzliche Aufgabe zum Thema [[LS4.4 Fräserbruch|Fräserbruch im Labor]]!


</div>




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https://dentalwelt.spitta.de/zahntechnik/teil-4-ausarbeiten-und-fertigstellen/

[[Schnittgeschwindigkeit]]

[[Fräsen]], [[Schleifen]] und [[Polieren]]


Infos Prothesen von Komet: https://www.kometstore.de/de-de/themenwelt/zahntechnik-materialkunde/kunststoff.aspx

Interatkive Auswahl Material -> Geeignete Fräser
https://www.kometstore.de/de-de/themenwelt/zahntechnik-materialkunde.aspx

PDF zur Instrumentenauswahl:
https://contenthub.kometdental.com/infocenter/files/10011263.pdf

Der sichere Umgang mit Werkzeugen Teil 2 HM-Fräser https://www.youtube.com/watch?v=HPOMaoKuuA8

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[[Kategorie:Lernfeld 4 Temporäre partielle Prothesen herstellen]]
[[Kategorie:LS4.4 Die Oberflächenbearbeitung von Interimsprothesen]]
[[Kategorie:Propädeutik]]