CNC-Fräsen erklärt: Präzisionsfertigung für komplexe Teile

CNC-Fräsen ist ein CNC-Prozess, bei dem rotierende Fräser Materialbereiche eines Werkstücks (Rohblocks) entfernen, bis die gewünschte kundenspezifische Form (oder Merkmal) entstanden ist. Es ermöglicht Herstellern, komplexe Teile präzise zu fertigen und enge Toleranzen einzuhalten.

CNC-Fräsmaschinen haben sich über die Jahre weiterentwickelt und ermöglichen die Erstellung von Präzisionsteilen, die den strengen Anforderungen der heutigen anspruchsvollen Industrien genügen. Die Anwendungen von CNC-Fräsmaschinen sind nahezu grenzenlos und spannen sich über viele Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobil, Robotik und Medizintechnik.

Dieser Artikel geht ins Detail beim CNC-Fräsen. Möchten Sie etwas über den Fräsprozess erfahren? Die Arten von Fräsoperationen? Die Vorteile des Verfahrens? Dann sind Sie hier richtig.

Was ist eine CNC-Fräsmaschine?

CNC-Fräsen von Stahl mit einem Hartmetall-Schaftfräser

Um zu verstehen, was eine CNC-Fräsmaschine ist und wie sie arbeitet, kehren wir zu den Fräsgrundlagen zurück. Fräsen ist ein Zerspanungsprozess, bei dem rotierende Fräser Materialbereiche eines Werkstücks (Rohblocks) entfernen, bis die gewünschte Form (oder Merkmal) entstanden ist.

Konventionelle Fräsmaschinen verfügen typischerweise über einen beweglichen Maschinentisch (oder Spannvorrichtung), der das Werkstück hält und es dem Bediener erlaubt, das Werkstück in verschiedene Richtungen gegen den rotierenden Fräser zu bewegen.

Wie konventionelle Fräsmaschinen nutzen auch CNC-Fräsmaschinen einen beweglichen Tisch und rotierende Fräser zum Materialabtrag und Teilefertigung. Der Unterschied liegt in der Art, wie diese Bearbeitungsoperationen durchgeführt werden.

CNC-Fräsmaschinen verwenden computergesteuerte Steuerungen für die Bearbeitungsoperationen, während konventionelles Fräsen manuelle Bedienung des rotierenden Fräsers erfordert.

Sehen wir uns den Fräsprozess genauer an.

Der CNC-Fräsprozess

Der Fräsprozess lässt sich in drei distincte Phasen unterteilen.

Phase #1: 2D- oder 3D-CAD-Modell erstellen

Der erste Schritt des CNC-Fräsprozesses ist die Erstellung von 3D- (oder 2D-) Zeichnungen Ihres gewünschten Teils mit CAD/CAM-Software wie Autodesk Inventor, Fusion 360 und SolidWorks. Diese CAD- (Computer-Aided Design) oder CAM-Tools (Computer-Aided Manufacturing) erlauben die Spezifikation von Dimensionen und Toleranzanforderungen.

Phase #2: CAD-Modell in CNC-Programm umwandeln

Exportieren Sie Ihr CAD-Modell in eine CNC-kompatible Datei mit der in Phase #1 genannten CAM-Software. CAM-Tools bieten Funktionen, um Ihr 3D-CAD-Modell in ein Computerprogramm – den G-Code – umzuwandeln.

Der G-Code automatisiert dann alle Aktionen, die zur Fertigung Ihres Teils nötig sind: Schnittfolge, Werkzeugbahn, Maschinendrehzahl, Werkstückbewegung – um nur einige zu nennen.

Phase #3: CNC-Fräsmaschine einrichten und Fräsoperation ausführen

In dieser Phase spannen Sie Ihr Werkstück in die Arbeitsfläche der CNC-Maschine ein, montieren Ihre Schneidwerkzeuge in die Spindel der CNC-Maschine und laden den in Phase #2 erstellten G-Code herunter.

Sind alle Schritte abgeschlossen, starten Sie das Bearbeitungsprogramm. Die Fräsmaschine führt dann alle Operationen aus, um Ihr Werkstück in das gewünschte Teil zu verwandeln.

3 gängige CNC-Fräsoperationen

#1 Planfräsen (Face Milling)

Planfräsen ist wohl die häufigste Fräsoperation zur Erstellung ebener Flächen. Diese Bearbeitung erfolgt so, dass die Drehachse des Schneidwerkzeugs senkrecht zur Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks steht.

Wie der Name andeutet, nutzt Planfräsen einen Planfräser (Face Mill Cutter). Diese Fräser haben mehrere austauschbare Wendeschneidplatten, sodass Sie Ihre gewünschte Oberfläche effizient in einem Durchgang erzeugen können.

Im Vergleich zum Umfangsfräsen kann Planfräsen auch hochwertigere Oberflächenbeschaffenheiten erreichen. Das liegt am Design des Planfräsers, das enge Kontrolle der Bearbeitung erlaubt und weniger Materialabtrag als beim Umfangsfräsen ermöglicht.

Mehr erfahren: Planfräsen 101

#2 Plandrehen (Plain Milling / Slab Milling)

Plandrehen, auch Scheibenfräsen genannt, ist eine Fräsoperation zur Erstellung ebener, horizontaler Flächen. Die Bearbeitung erfolgt so, dass die Achse des Schneidwerkzeugs parallel zur zu bearbeitenden Oberfläche verläuft.

Der Prozess nutzt einen speziellen Fräser (Plandrehfräser), dessen Zähne am Umfang sitzen, was Zerspanern Schneidoperationen ermöglicht.

Mehr erfahren: Plandrehen verstehen

#3 Winkelfräsen (Angular Milling)

Wie Plandrehen hilft Winkelfräsen bei der Erstellung ebener Flächen. Beide Operationen unterscheiden sich nur in der Ausrichtung des Schneidwerkzeugs.

Beim Winkelfräsen steht die Achse des Schneidwerkzeugs in einem Winkel zur Werkstückoberfläche. Dies ermöglicht Merkmale wie Nuten, Kerbverzahnungen und Fasen.

Mehr erfahren: Winkelfräsen verstehen

Einige Vorteile von CNC-Fräsen

1. CNC-Fräsmaschinen bieten höhere Genauigkeit und Präzision als viele moderne Fertigungstechnologien.
2. Mehrachsige CNC-Maschinen können extrem komplexe Geometrien fertigen und Toleranzen von bis zu ±0,004 mm einhalten.
3. CNC-Maschinen sind kompatibel mit einer breiten Materialpalette, einschließlich Kunststoff, Verbundwerkstoffen und Metallen.

Mehr erfahren: Vor- und Nachteile von CNC-Fräsen

Fazit

Zweifelsohne können CNC-Maschinen komplexe Geometrien präzise fertigen und enge Toleranzen einhalten. Doch wie bei anderen Zerspanungstechnologien hängt der Erfolg Ihres CNC-Fräsprojekts primär von Ihren CNC-Maschinenbedienern, Technikern und Ingenieuren ab. Deshalb müssen Sie den richtigen Fertiger für Ihr Projekt finden.

Gensun Precision Machining ist ein führender Anbieter von CNC-Bearbeitungsdienstleistungen weltweit. Wir verfügen über ein Team hochqualifizierter Techniker und Ingenieure, die Ihnen helfen, die benötigten Teile zu erstellen.

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