Vertikale CNC-Maschinen erklärt: Funktionsweise und Hauptvorteile

Was ist eine vertikale CNC-Fräsmaschine?

Der Fräsprozess nutzt ein spezialisiertes rotierendes Schneidwerkzeug, um Material von der Werkstückoberfläche abzutragen. Damit lassen sich Details wie Bohrungen oder Nuten schneiden und dreidimensionale Elemente herausarbeiten.

Im Gegensatz zu Bohren oder herkömmlichem Schneiden bewegt sich das Werkzeug in der Fräsmaschine senkrecht zum Werkstück auf einer dedizierten Achse und führt unzählige kleine Schnitte aus, um Späne von der Oberfläche zu entfernen.

Vertikales Fräsen (auch Fräsen genannt) nutzt rotierende Fräser zum Metallabtrag vom Werkstück. Die Bearbeitung erfolgt auf einem vertikalen Bearbeitungszentrum (VMC) mit vertikal orientierter Spindel. Bei vertikaler Spindelausrichtung ragen die Werkzeuge gerade nach unten aus dem Werkzeughalter und bearbeiten meist die Oberseite des Werkstücks.

Zwei gängige, aber unterschiedliche CNC-Bearbeitungszentren

Es gibt zwei Bauformen von Bearbeitungszentren: horizontal und vertikal – bezogen auf die Ausrichtung der Hauptspindeln. Beide werden als kleine, tischmontierte Einheiten bis hin zu raumgroßen Maschinen angeboten.

Horizontale Bearbeitungszentren verfügen über einen X-Y-Tisch mit einem auf einer horizontalen Spindelwelle quer über dem Tisch montierten Fräser. Die meisten horizontalen Zentren zeichnen sich durch einen drehbaren Tisch (A = 15 / -15 Grad) aus, der Fräsen bei flachen Winkeln ermöglicht. Horizontale Zentren werden oft zum Fräsen von Nuten und Schlitzen sowie zur Formgebung ebener Flächen eingesetzt.

Vertikale Bearbeitungszentren haben ihre Spindelachse vertikal ausgerichtet. Ihre Fräser sitzen in der Spindel und rotieren um deren Achse. Generell kann die Spindel ausgefahren werden, um Eintauchschnitte und Bohrungen zu ermöglichen, wobei auch der Tisch gehoben oder gesenkt werden kann. Vertikale Zentren unterteilen sich in zwei Unterkategorien: Bettfräser und Konsolenfräser.

Was ist eine vertikale Fräsmaschine?

Der häufigste Fräsmaschinentyp, die Vertikalfräse, besitzt eine vertikal orientierte Spindel, die das Schneidwerkzeug relativ zu einem stationären Werkstück hält und rotiert. Die Spindel kann auf und ab fahren – während sie gegen das Werkstück drückt und Material abträgt.

Tatsächlich gibt es zwei verschiedene Typen vertikaler Fräsmaschinen: Konsolen- und Bettfräsmaschinen. Bei der Konsolenfräse können Spindel und Tisch senkrecht und parallel zur Achse verfahren werden. Im Vergleich dazu bewegt die Bettfräse nur den Tisch senkrecht zur Achse. Viele Fertigungsunternehmen bevorzugen Konsolenfräsen wegen ihrer Vielseitigkeit: Sie ermöglichen ein breiteres Spektrum an Fräsoperationen als Bettfräsen und sind eine kluge Investition.

Was ist eine horizontale Fräsmaschine?

Horizontale Fräsmaschinen haben ein ähnliches Design: Eine Spindel mit rotierendem Schneidwerkzeug drückt gegen das Werkstück und trägt Material ab. Der größte Unterschied liegt in der Spindelausrichtung: Vertikalfräsen haben vertikale, Horizontalfräsen horizontale Spindelausrichtung. Horizontalfräsen spannen das Schneidwerkzeug auf einer horizontal orientierten Spindel, die gezielt Material von einem stationären Werkstück abträgt.

Zudem unterscheiden sich die Schneidwerkzeuge: Vertikalfräsen nutzen lange, dünne Werkzeuge, Horizontalfräsen kürzere, dickere. Horizontale Fräsmaschinen ermöglichen schwerere, tiefere Schnitte als vertikale. Daher werden sie oft zum Schneiden von Nuten oder Lücken in Werkstücken eingesetzt.

Obwohl beide Bearbeitungszentren sind, dienen vertikale und horizontale Zentren unterschiedlichen Zwecken. Horizontale Zentren kamen zuerst auf, wobei Frästische unter Spindelstöcken ähnlich wie bei Drehmaschinen platziert waren. Mit dem Wunsch, den Winkel horizontaler Zentren zu ändern, entstanden Zubehörteile wie Zusatzköpfe zur Umwandlung in vertikale Zentren.

Horizontale Bearbeitungszentren eignen sich am besten für schwere Werkstücke, die von mehreren Seiten bearbeitet werden müssen. Vertikale Zentren sind ideal für Senkbohrungen.

Dank CNC-Technologie (Computer Numerical Control) können Maschinenbediener und Ingenieure die Vertikalfräse über empfindliche Computersysteme steuern. Diese Systeme übernehmen Konstruktionsdaten direkt aus Zeichnungen und Modellen in CAM- oder CAD-Software, wandeln sie in Codes (NC-Code, G-Code, ISO-Code) um und übersetzen sie in Betriebsbefehle.

Eine vertikale CNC-Fräsmaschine besitzt zylindrische Fräser, die vertikal auf der Spindelachse orientiert sind. Dies eignet sich besonders für Eintauchschnitte und Bohrungen; diese Werkzeuge gelten als optimal für Düsenanwendungen. Durch CNC-Technologie können Werkzeuge in manchen vertikalen Bearbeitungszentren auf bis zu fünf Achsen manipuliert werden, um maßgeschneiderte Formen, Nuten, Bohrungen und Details in dreidimensionalen Teilen zu erzeugen.

Vertikale CNC-Werkzeuge und Bearbeitungsvarianten

Vertikal orientierte CNC-Werkzeuge sind in zahlreichen Operationen effektiv. Während Vertikalfräsen der häufigste CNC-Maschinentyp sind, umfassen weitere nützliche Werkzeuge:

• CNC-Vertikaldrehmaschinen – In vielfältigen Größen erhältlich, ermöglichen sie schnelle, präzise Schnitte bei extrem engen Toleranzen. Sie finden sich in Kombination mit Einzellauf-Fräs- und Drehbearbeitungszentren.
• CNC-Vertikale Bearbeitungszentren – Das gängigste CNC-Gerät, diese komplexen Werkzeuge sind die am einfachsten zu programmierenden CNC-Fräsmaschinen und ein Kernbestandteil vieler Werkstätten. Ideal für Kleinserien und kleine Bauteile, können sie vollständig mit Werkzeugen, Werkzeugwechslern, Magazinen und Karussells ausgestattet werden. Sie bieten auch Kühl- und Flüssigkeitssysteme sowie spezielle Einhausungen.
• 5-Achs-CNC-Maschinen – Zu den fortschrittlichsten Fräszentren zählen diese, die in fünf Achsen manipulierbar sind, um dreidimensionale Teile mit hoher Komplexität, Präzision und Geschwindigkeit zu fertigen – selbst bei anspruchsvollsten Projekten.

Industrien und Produkte

Vertikales CNC-Fräsen ermöglicht dem Bediener einfachen Zugriff und Überwachung der Schneidoperationen: sie sind gut sichtbar. Vertikal orientierte Bearbeitung eignet sich auch optimal für Eintaucharbeiten.

Der einfache Einrichtungs- und Programmierprozess vertikaler CNC-Geräte erlaubt einfache Bedienung und Wartung – ideal für Kleinteile und Kleinserien. Damit lassen sich hochpräzise Qualitätsbauteile fertigen für:

• Elektronik
• Medizintechnik
• Sicherheitstechnik
• Gewerbliche und Bauanwendungen
• Automobil und Transport
• Freizeit
• Industrieprojekte

Die einfache Einrichtung macht CNC-Vertikalbearbeitung auch zu einer ausgezeichneten Wahl für Prototypenanwendungen.

Best Practices bei der Auswahl eines CNC-Fertigers

CNC-Technologie hat die Fähigkeiten vieler Werkstätten und Fertigungsbetriebe verbessert. Es ist ein wettbewerbsintensiver Markt, jedes Unternehmen hat seine Stärken – aber nicht alle Lohn-CNC-Fertiger sind gleich. Es ist wichtig, viele Optionen zu prüfen und einen CNC-Fertiger zu wählen, der Ihr Projekt, Budget und spezifische Anforderungen bewältigen kann.

CNC-Vertikalfräsen nutzt automatisierte Prozesse zur Steuerung spezialisierter rotierender Schneidwerkzeuge, die Material von der Werkstückoberfläche abtragen. Hersteller setzen CNC-Vertikalfräsen sowohl zur Formgebung des Werkstücks als auch zur Erzeugung von Oberflächendetails ein. Am häufigsten werden kleine Bohrungen und Nuten geschnitten sowie dreidimensionale Produkte erstellt. Die vertikalen Spindeln dieser Maschinen machen sie auch hervorragend für Bohrungen und Eintauchschnitte.

Weitere Informationen zu vertikalen CNC-Bearbeitungszentren

1. Was ist vertikale Bearbeitung?
2. Einführung in vertikale Bearbeitungszentren
3. Warum sind vertikale Bearbeitungszentren so beliebt?
4. CNC-Vertikales Bearbeitungszentrum: Welches ist das beste für Ihre Werkstatt?