Fräswerkzeuge meistern: Der umfassende Leitfaden für CNC-Fräsen

Unsere Serie „Machining Fundamentals“ hilft Ihnen, Ihr CAM-Wissen aufzufrischen – ob Sie in der Werkstatt arbeiten oder gerade erst einsteigen. Jede Episode wird von einem unserer hauseigenen Zerspaner moderiert und bietet einen detaillierten Überblick über Werkzeuge und Prozesse. In der letzten Ausgabe ging es um Fräsmaschinen. Hier stellen wir Fräswerkzeuge vor: Welche Schneidwerkzeuge es gibt, wann man sie einsetzt und wie man sie in Fusion 360 nutzt.

In diesem Video zeigen wir zwei gängige Fräswerkzeuge: den Flachfräser (Flat End Mill) und den Kugelkopffräser (Ball Nose Mill). Flachfräser haben eine ebene Stirnfläche, die im 90-Grad-Winkel in die Seiten übergeht. Kugelkopffräser besitzen einen Radius – eine Halbkugel – am Ende, daher der Name.

Dazwischen gibt es noch den Torusfräser (Bull Nose / Tip Radius End Mill) mit teilweiser Flachfläche und Radius an den Kanten. Zur Vereinfachung konzentrieren wir uns auf Flach- und Kugelkopffräser.

Warum das eine Werkzeug dem anderen vorziehen? Es hängt von der zu bearbeitenden Geometrie und dem Bearbeitungsschritt ab.

Beim Flachfräser entstehen nach dem Abtrag flache Böden und gerade Wände – passend zur Werkzeuggeometrie. Ideal, wenn das Zielteil genau das aufweist: flacher Boden, gerade Wände. Dann kann der Flachfräser das Teil im Finish endkonturnah fertigen.

Viele Teile haben jedoch komplexe, gekrümmte Flächen. Dafür ist der Flachfräser ungeeignet. Hier kommt der Kugelkopffräser ins Spiel. Schneidet er durchs Material, hinterlässt er die Werkzeuggeometrie: den Radius, die Halbkugel.

Bei mehreren Bahnen bleiben Materialstege zwischen den Bahnen stehen – sogenannte Kuspen (cusps). Diese lassen sich durch kleineren Schlichtschritt (Step-over) verkleinern.

Für eine ebene Fläche ist das extrem ineffizient. Ein Flachfräser räumt das Material schnell ab und erzeugt direkt die ebene Fläche.

Der Vorteil des Kugelkopffräsers zeigt sich bei gekrümmten Flächen. Würde man einen Flachfräser dafür nutzen, entstünden Stufen ähnlich den Kuspen. Aber auf einer Kurve sind mit dem Kugelkopffräser weit weniger Bahnen nötig, um die Kuspen auf ein akzeptables Maß zu reduzieren.

Daher: Flachfräser fürs Schruppen (schnelles Grobabtragen), Kugelkopffräser fürs Schlichten (Nachbearbeitung der Schruppspuren). Ausnahme: Eine ebene Fläche zum Finish – da passt die Geometrie des Flachfräsers zum Endkontur.

Ein weiterer Aspekt: Gegenlauf vs. Gleichlauf (Climb vs. Conventional Cutting). Es geht darum, wie sich das Werkzeug relativ zur Vorschubrichtung und zum Material dreht.

• Gleichlauf (Climb): Die Schneiden „beißen“ ins Material, Späne werden hinter dem Werkzeug ausgeschoben. Das Werkzeug zieht sich selbst in den Schnitt („klettert“).
• Gegenlauf (Conventional): Entgegengesetzte Drehung – Späne werden vor dem Werkzeug hergeschoben.

Welche Methode besser ist, hängt von vielen Faktoren ab (eigenes Thema). Allgemein wird Gleichlauf bevorzugt: geringerer Werkzeugverschleiß, bessere Oberflächenqualität.

Nun zur Praxis in Fusion 360. Im Manufacturing Workspace finden Sie die Werkzeugbibliothek – hier legen Sie Werkzeuge für den Job an oder greifen auf maschinenfeste Werkzeuge zu. Im Beispiel ist bereits ein Flachfräser vorhanden; neue Werkzeuge lassen sich hinzufügen.

Sie sehen alle erstellbaren Werkzeugtypen – inkl. der besprochenen und vieler weiterer (Fräsen, Drehen, etc.). Für ein neues Werkzeug wählen Sie den Typ (hier: Kugelkopffräser) und füllen die Parameter aus.

Hier sehen wir einen Werkzeugweg für eine Fase, aktuell mit Flachfräser. Wie gezeigt, eignet sich der Kugelkopffräser besser. Im Reiter „Werkzeug“ der Operation kann man einfach ein anderes Werkzeug aus der Bibliothek wählen.

Im Reiter „Bahnen“ lässt sich die Schnittrichtung einstellen: Gleichlauf, Gegenlauf oder beidseitig. Ähnliche Optionen gibt es für viele Operationstypen. Wir belassen es bei Gleichlauf.

Bleiben Sie dran: Nach dieser Episode zu Fräswerkzeugen erscheinen wöchentlich weitere Machining Fundamentals. Themen: Drehen, Postprozessoren, Bahntypen, NC-Code, Werkstückkoordinatensysteme u.v.m.

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