Metallfräsen verstehen: Prozesse, Maschinen und Anwendungen

Was ist Metallfräsen?

Metallfräsen ist ein Teilbereich der Metallbearbeitung, der das Formen, Schneiden und Stanzen von Metallteilen mithilfe einer Fräsmaschine umfasst. Während frühere Fräsmaschinen manuell bedient wurden, setzt die moderne Frästechnologie häufig auf computergesteuerte numerische Steuerung (CNC), um komplexe Teile und Komponenten präziser zu fertigen.

Die gängigste Fräsmaschine: Der Vertikalspindler

Die verbreitetste Art von Metallfräsmaschine ist der Vertikalspindler. Er funktioniert ähnlich wie eine industrielle Bohrmaschine, um Löcher und Nuten in Metall zu bohren oder komplexe Formen wie Zahnräder zu schneiden.

Bedeutung für die moderne Industrie

Die Rolle von Fräsmaschinen in der modernen Fertigung ist kaum zu überschätzen. Die meisten beweglichen Metallteile lassen sich nicht im Gussverfahren mit der gleichen Detailgenauigkeit herstellen, die durch verschiedene Fräsverfahren erreichbar ist. Schätzungen zufolge trug die Metallindustrie 1996 mindestens 49 % des Wertzuwachses in der Fertigung bei und machte 11 % des weltweiten Bruttoinlandsprodukts (BIP) aus.

Beschäftigung und Exportwerte

Obwohl Metallfräsen nur ein Teilbereich der Metallindustrie ist, stellt es eine entscheidende Komponente der Metallproduktion dar. Weltweit waren 1996 schätzungsweise 70 Millionen Menschen in der Metallindustrie beschäftigt. Der globale Exportwert von Metallprodukten belief sich 1997 auf rund 2,2 Billionen US-Dollar, wobei die USA, Japan und Deutschland die führenden Exportnationen waren.

Arten von Fräsmaschinen und Werkzeugen

Das Spektrum reicht von standardmäßigen Vertikalfräsern über Horizontalfräsen für Schlüssellochformen, Schaftfräser für Nuten und Taschen, zweischneidige Schaftfräser für Taucharbeiten bis hin zu Kugelkopffräsern für Radiusbearbeitung. Zwar bearbeiten die meisten Fräsmaschinen ebene Flächen, doch können sie auch definierte unregelmäßige Oberflächen oder komplexe dreidimensionale Formen erzeugen. Typischerweise kommt ein mehrzahniges Schneidwerkzeug in verschiedenen Formen zum Einsatz, das in ein auf einem computergesteuertem Tisch befestigtes Werkstück eingreift.

Kostenfaktoren und Hartfräsen

Fräsen ist ein teurer Fertigungsprozess, da die Werkzeuge bei hohen Temperaturen arbeiten und Kühlmittel verbrennen, das zur Verhinderung von Überhitzung aufgesprüht wird. Die Schneidwerkzeuge selbst sind kostspielig, da sie so gehärtet sein müssen, dass sie über Stunden hinweg Metalle wie Aluminium und Edelstahl schneiden können. Das Hartfräsen, auch als High Speed Machining (HSM) bekannt, befasst sich mit gehärtetem Stahl, Titan und Kobaltlegierungen und gilt als der profitabelste und anspruchsvollste Sektor der Branche – insbesondere für Luftfahrtkomponenten.