Fräsen: Wie Präzisionsmaschinenshops Metall in komplexe Teile verwandeln

Fräsen ist einer der häufigsten Prozesse in der CNC-Bearbeitung, wahrscheinlich weil er so vielseitig ist. Mit einem einzigen Werkzeug können Maschinenshops nahezu unbegrenzte Formen auf der Oberfläche eines Werkstücks erzeugen. Fräsen kann ein Stück Metallrohling vollständig in ein fertiges Teil fast beliebiger Komplexität verwandeln.

Der Fräsprozess in der CNC-Bearbeitung besteht darin, Material mit einem rotierenden Schneidwerkzeug zu entfernen. Im Gegensatz zum Drehen muss sich das Werkstück beim Fräsen nicht drehen. In einigen Fällen bewegt sich das Werkstück linear gegen ein Schneidwerkzeug; in anderen Fällen bleibt das Werkstück stationär, während sich das Schneidwerkzeug bewegt.

Verschiedene Arten des Fräsens

CNC-Fräsen kann in mehrere Untertypen unterteilt werden, basierend auf dem zu bearbeitenden Merkmal, dem spezifischen Werkzeug und der Bewegung des Schneidwerkzeugs entlang der Werkstückoberfläche. Fräsuntertypen umfassen:

• Planfräsen (Face Milling)
  Eine der häufigsten Fräsoperationen, beim Planfräsen steht die Drehachse des Schneidwerkzeugs senkrecht zur Werkstückoberfläche. Planfräsen wird oft durchgeführt, um eine präzise ebene Fläche oder präzise geformte, flache Nuten zu erzeugen.
• Eckfräsen (Shoulder Milling)
  Beim Eckfräsen fährt ein rotierendes Schneidwerkzeug entlang der Kante eines Werkstücks und hinterlässt einen L-förmigen „Absatz“ (Shoulder) bestimmter Breite. Oft wird Eckfräsen durchgeführt, um einen 90-Grad-Winkel zwischen zwei nach außen gerichteten Flächen zu erreichen.
• Profilfräsen (Profile Milling)
  Wenn ein rotierendes Schneidwerkzeug einen Pfad entlang einer vertikalen oder geneigten Oberfläche schneidet, spricht man von Profilfräsen. Profilfräsen kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, mit einem Schneidwerkzeug, das um eine Achse rotiert, die entweder senkrecht oder parallel zur Werkstückoberfläche steht. Profilfräsen beinhaltet oft Bewegung um benachbarte, nicht-planare Flächen.
• Nutfräsen (Slot Milling)
  Nutfräsen formt einen Kanal im Werkstück, oft durch Verwendung eines scheibenförmigen Schneidwerkzeugs. Allerdings kann Nutfräsen auch mit einem Schneidwerkzeug durchgeführt werden, das um eine zur Werkstückoberfläche senkrechte Achse rotiert.
• Fasenfräsen (Chamfer Milling)
  Fasenfräsen wird mit einem speziellen Schneidwerkzeug durchgeführt, das Fasenfräser genannt wird, bei dem die Teile des Werkzeugs, die das Werkstück berühren, angewinkelt positioniert sind. Das Ergebnis ist eine angewinkelte Fläche, die oft eine 90-Grad-Kante ersetzt oder ein Loch umgibt.
• Gewindefräsen (Thread Milling)
  Eine Möglichkeit, Gewinde in ein Loch oder auf die Außenseite einer Fläche zu bearbeiten, ist das Gewindefräsen. Eine Alternative zum Gewindeschneiden, verwendet das Gewindefräsen ein Schneidwerkzeug, das rotiert und sich entlang der zu gewindenden Fläche bewegt. Im Gegensatz zum Gewindeschneiden kann Gewindefräsen Gewinde auf Flächen mit verschiedenen Durchmessern erzeugen.

Welche Werkzeuge werden zum Fräsen verwendet?

Die Fräsmaschine, oft einfach als „Fräse“ bezeichnet, ist das grundlegendste Werkzeug für das Fräsen. Fräsmaschinen variieren jedoch stark, und viele werden zu Bearbeitungszentren (Machining Centers) kombiniert. In Fräsmaschinen oder Bearbeitungszentren wird die Form des Produkts durch die Bewegung entweder des Werkstücks oder des Schneidwerkzeugs entlang drei linearer Dimensionen (X, Y, Z) und bis zu drei Drehdimensionen (Nicken, Gieren, Rollen) bestimmt.

Früher bewegten Maschinenshops Werkstücke manuell zwischen Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Sägen und Bohrern, um ein fertiges Teil zu formen. Heute bieten vielseitige Geräte, die mehrere Prozesse am selben Werkstück durchführen können, größere Effizienz. Fräse/Dreh-Zentren (Mill/Turn Centers) kombinieren beispielsweise Fräsfähigkeiten mit Drehen und Bohren. Viele beinhalten auch motorisierte Revolver mit lebenden Werkzeugen (Live Tooling), die es der Maschine ermöglichen, Drehbearbeitung mit linearer Bewegung zu kombinieren. CNC-Technologie und 3D-Software helfen Ingenieuren, die beste Strategie zu wählen, um präzise, genaue bearbeitete Produkte so effizient wie möglich herzustellen.

Ob Fräsen auf einer traditionellen Fräsmaschine oder einem 6-Achsen-Bearbeitungszentrum stattfindet, der Prozess ist derselbe: Ein rotierendes Schneidwerkzeug wird in Kontakt mit einem Werkstück gebracht, um Material abzutragen. Die resultierende Form hängt von der Drehgeschwindigkeit, der Form des Schneidwerkzeugs und der Bewegung des Schneidwerkzeugs entlang der Werkstückoberfläche ab.

Mehr aus unserer Serie „Was Präzisionsmaschinenshops tun“

• Einführung
• Fräsen
• Drehen
• Bohren
• Bohren (Drilling)
• Sägen
• Räumen

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