11 Wissenswerte Fakten zum CNC-Gravurfräsen

CNC-Gravurfräsmaschinen eignen sich für Feinbearbeitung mit Kleinwerkzeugen – Fräsen, Schleifen, Bohren, Hochgeschwindigkeitsgewindeschneiden. Breite Anwendung in 3C-Industrie, Formenbau, Medizintechnik. Dieser Artikel beantwortet 11 häufige Fragen zum CNC-Gravurfräsen.

1. Hauptunterschied: CNC-Gravurfräsen vs. CNC-Fräsen

Beide nutzen das Fräsprinzip. Der Unterschied liegt im Werkzeugdurchmesser: CNC-Fräsen typisch 6–40 mm, CNC-Gravurfräsen 0,2–3 mm.

2. CNC-Fräsen nur für Schruppen, Gravurfräsen nur für Schlichten?

Vorab: Prozessverständnis. Schruppen = großer Zerspanvolumen, Schlichten = klein. Man equiert Schruppen oft mit „Schwerzerspanen“, Schlichten mit „Leichtzerspanen“. Tatsächlich sind Schruppen, Halbschlichten, Schlichten Prozesskonzepte für verschiedene Bearbeitungsstadien. Korrekte Antwort: CNC-Fräsen kann Schwer- und Leichtzerspanen, Gravurfräsen nur Leichtzerspanen.

3. Kann CNC-Gravurfräsen Stahl schruppen?

Entscheidend: maximal nutzbarer Werkzeugdurchmesser. Das Gravurwerkzeug bestimmt max. Schneidleistung. Erlaubt die Form Werkzeuge > 6 mm, wird CNC-Fräsen für Grobbearbeitung empfohlen, Gravurfräsen für Restmaterialentfernung.

4. Kann Bearbeitungszentrum mit Drehzahlverstärker Gravurfräsen?

Nein. Solche Produkte gab es auf Messen vor 2 Jahren, konnten Gravurfräsen nicht bewältigen. Grund: Bearbeitungszentrum-Design berücksichtigt eigenen Werkzeugbereich, Gesamtstruktur ungeeignet für Gravurfräsen. Fehlannahme: Hochfrequenz-Hochgeschwindigkeitsspindel als einziges Merkmal der Gravurfräsmaschine gesehen.

5. Kann CNC-Gravurfräsen mit Kleinwerkzeugen EDM ersetzen?

Kein vollständiger Ersatz. Zwar hat Gravurfräsen den Werkzeugdurchmesserbereich für Fräsen erweitert – kleine Formen, früher nur EDM, sind jetzt gravierbar. Aber Längen-/Durchmesserverhältnis von Gravurwerkzeugen ~ 5:1. Mit Kleinwerkzeugen nur sehr flache Kavitäten machbar. EDM: fast keine Schnittkraft; solange Elektrode herstellbar, Kavität bearbeitbar.

6. Hauptfaktoren, die Gravurfräsen beeinflussen

Komplexer Prozess, viele Einflussfaktoren: Maschinenmerkmale, Schneidwerkzeuge, Steuerungssysteme, Materialeigenschaften, Bearbeitungstechnik, Hilfsspannvorrichtungen, Umgebungsbedingungen.

7. Anforderungen an das Steuerungssystem

CNC-Gravurfräsen ist zunächst Fräsen – Steuerung muss Fräsbearbeitung beherrschen. Für Kleinwerkzeuge: Vorschubfunktion (Feedforward) nötig, um Pfadgeschwindigkeit vorab zu reduzieren → Werkzeugbruchvermeidung. Gleichzeitig: Schnittgeschwindigkeit in glatten Bahnabschnitten erhöhen → Gravureffizienz steigern.

8. Materialmerkmale & Gravurleistung

Hauptfaktoren: Materialart, Härte, Zähigkeit. Kategorien: metallisch / nicht-metallisch. Allgemein: höhere Härte → schlechtere Zerspanbarkeit; höhere Viskosität → schlechtere Zerspanbarkeit; mehr Verunreinigungen → schlechtere Zerspanbarkeit; höhere Härte der Partikel im Material → schlechtere Zerspanbarkeit. Faustregel: höherer Kohlenstoffgehalt → schlechtere Zerspanbarkeit; höherer Legierungsgehalt → schlechtere Zerspanbarkeit; höherer Nichtmetallgehalt → bessere Zerspanbarkeit (in Werkstoffen aber streng limitiert).

9. Geeignete Materialien für Gravurfräsen

Nichtmetalle geeignet: Plexiglas, Harz, Holz. Nicht geeignet: Naturmarmor, Glas. Metalle geeignet: Kupfer, Aluminium, Weichstahl < HRC40. Nicht geeignet: Vergüteter Stahl.

10. Werkzeugeinfluss auf die Bearbeitung

Werkzeugfaktoren: Werkstoff, Geometrie, Schleiftechnik. Gravurwerkzeug: Hartmetall (Pulvermetallurgisch). Hauptkennwert: mittlerer Pulverdurchmesser. Kleinerer Durchmesser → verschleißfester, höhere Standzeit. Schärfe beeinflusst Schnittkraft: schärfer → geringere Schnittkraft, glattere Bearbeitung, höhere Oberflächenqualität, aber geringere Standzeit. Daher: je nach Material unterschiedliche Schärfe wählen. Weiche, klebrige Materialien → schärferes Werkzeug. Harte Materialien → Schärfe reduzieren für höhere Standzeit, aber nicht zu stumpf (sonst zu hohe Schnittkraft). Schlüsselfaktor beim Schleifen: Körnung des Feinschleifrads. Hohe Körnung → feinere Schneide → höhere Standzeit. Hohe Körnung → glattere Freiwinkelfläche → bessere Schnittflächenqualität.

11. Werkzeugstandzeitformel

Hauptsächlich für Stahlbearbeitung. Empirische Formel: T = Werkzeugstandzeit, CT = Standzeitparameter, VC = Schnittgeschwindigkeit, f = Vorschub pro Umdrehung, P = Schnitttiefe. Schnittgeschwindigkeit größter Einfluss auf Standzeit. Weiterhin: Werkzeugrundlauf, Schleifqualität, Werkstoff & Beschichtung, Kühlschmierstoff beeinflussen Standzeit.