CNC-Fräsen
Was ist CNC-Fräsen?
Das Fräsen ist die vielseitigste Bearbeitungsmethode. Mit ihr lassen sich praktisch alle Formen herstellen. Die Zerspanung ist das Abtragen einer Materialschicht vom Werkstück mit Hilfe eines Werkzeugs, in der Regel eines Fräsers. Bei diesem Verfahren wird das Werkstück stillgesetzt, während das Werkzeug eine Drehbewegung ausführt, um das Material abzutragen. Im Vergleich zum Drehen besteht der Hauptunterschied in der Konstruktion des Zerspanungswerkzeugs. Werkzeuge zum Fräsen haben in der Regel mehrere Schneiden.
Das macht das Drehen zu einer intermittierenden Bearbeitung, bei der die Schneide in das Werkstück hinein- und wieder herausfährt. Aus diesem Grund sind die dabei entstehenden Späne im Allgemeinen kurz und locker.
Im Allgemeinen handelt es sich beim Fräsen von Metallen auf CNC-gesteuerten Maschinen um einen Prozess, für den entsprechende Kenntnisse, Erfahrung und eine moderne Ausrüstung erforderlich sind. Kenntnisse der Bearbeitungstechnik, der Werkstoffeigenschaften sowie der Möglichkeiten moderner Zerspanungswerkzeuge sind erforderlich, um den ständig steigenden Anforderungen bei der Herstellung von Präzisionsteilen auf CNC-Fräsmaschinen gerecht zu werden.
Das Präzisionsfräsen ist ein Sonderfall, bei dem alle diese Faktoren eine wichtige Rolle spielen. Oft ist es so, dass ein bestimmtes Projekt individuell angegangen werden muss, damit das Endergebnis den Kunden zufrieden stellt. Deshalb lohnt es sich, das CNC-Fräsen von Metallteilen in die Hände von Spezialisten mit entsprechender Erfahrung zu legen.
CNC-Fräsen von Aluminium
In der spanabhebenden Bearbeitung ist Aluminium ein sehr häufiger Werkstoff. Es wird von Konstrukteuren wegen seines sehr guten Verhältnisses von Gewicht zu Festigkeit geschätzt. Vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie, wo das Gewicht der Bauteile entscheidend ist, kommen die besonderen Eigenschaften von Aluminium zum Tragen. Bei richtiger Herangehensweise kann das Fräsen von Aluminium sehr schnell und effizient erfolgen. Der Schlüssel liegt darin, die Haftung des Materials am Werkzeug unter Kontrolle zu halten. Die entstehenden Späne dürfen nicht dazu neigen, die bearbeitete Oberfläche zu zerkratzen. Ein effizienter Prozess kann durch die Verwendung der richtigen Werkzeuge und die Kühlung der Bearbeitungszone erreicht werden.
CNC-Fräsen von Edelstahl
Zu den legierten Stählen gehört diese besondere Werkstoffgruppe. Kennzeichnend ist die Verwendung besonderer Legierungselemente wie Chrom und Nickel, die zur Korrosionsbeständigkeit dieser Stähle beitragen. Je nach den gewünschten Eigenschaften gibt es eine Vielzahl von Sorten nichtrostender Stähle. Die Unterteilung der nichtrostenden Stähle nach ihrer inneren Kristallstruktur ist für die Verarbeitung wichtig. So gibt es ferritische und martensitische Stähle, die gut zerspanbar sind, und austenitische Stähle, bei denen die Zerspanung im Allgemeinen problematisch ist.
CNC-Fräsen von Stählen
Stähle sind aufgrund ihrer Beliebtheit in der Industrie der wichtigste Werkstoff für das CNC-Fräsen.Aufgrund ihrer weiten Verbreitung gibt es Stähle in zahlreichen Güten mit unterschiedlichen Eigenschaften. Nach dem Kohlenstoffgehalt und anderen Legierungszusätzen erfolgt die grundsätzliche Einteilung. Man unterscheidet daher:
Kohlenstoffstähle
Diese Gruppe von Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von bis zu 0,55 % bereitet beim Fräsen sehr oft Probleme, da sich nur schwer ein Span bilden lässt.
Niedrig legierte Stähle
Dies ist die häufigste Werkstoffgruppe beim Fräsen und zeichnet sich durch eine relativ gute Zerspanbarkeit aus.
Hoch legierte Stähle
Umfassende Gruppe von Stählen, die in Abhängigkeit von den verwendeten Legierungszusätzen eine große Vielfalt von Eigenschaften und Parametern aufweisen.
Grundlegende CNC-Fräsbearbeitungen
Planfräsen
Dies ist die grundlegende Fräsbearbeitung, die oft als Planfräsen bezeichnet wird. Sie wird in der Regel mit Werkzeugen mit einem Einstellwinkel von 45 Grad durchgeführt, um eine bessere Spanbildung zu erreichen. Polygonale oder kreisförmige Wendeschneidplatten werden häufig auch beim Planfräsen eingesetzt. Durch die große Anzahl der zur Verfügung stehenden Schneidkanten wird die Wirtschaftlichkeit des Prozesses verbessert.
Zu erwähnen ist auch die Möglichkeit, beim Planfräsen Wiper-Wendeschneidplatten zu verwenden. Dabei handelt es sich um eine spezielle Wendeschneidplattenart, die eine überdurchschnittliche Schneidkantenbreite aufweist und eingesetzt wird, um die Oberflächengüte zu verbessern. Sie werden in Kombination mit Standard-Wendeschneidplatten so eingesetzt, dass eine oder mehrere Wendeschneidplatten neben den Fräsplatten so im Kopf sitzen, dass sie ca. 0,05 mm darunter hervorstehen. Dies ermöglicht es, die von den anderen Schneiden hinterlassenen Oberflächenunregelmäßigkeiten aufzufangen.
Planfräsen
Bei dieser Art des Fräsens werden sowohl die Vorder- als auch die Seitenkanten der Werkzeugschneiden bearbeitet, so dass beim Durchgang des Fräsers gleichzeitig zwei Ebenen entstehen. Von Fräsköpfen über Scheibenfräser bis hin zu Schaftfräsern steht eine große Auswahl an Werkzeugen zur Verfügung. So kann ein optimales Bearbeitungsergebnis erzielt werden. Eine Grundvoraussetzung dafür ist ein echter 90-Grad-Winkel zwischen den Arbeitsebenen.
Konturfräsen
Hierbei handelt es sich um eine Gruppe von Bearbeitungen, die typisch für die CNC-Bearbeitung sind und auf herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen nicht durchgeführt werden können. Diese Kategorie umfasst die mehrachsige Simultanbearbeitung von Werkstücken und die zwei- und dreidimensionale Bearbeitung konkaver und konvexer Formen. Um optimale Bearbeitungsergebnisse zu erzielen, ist hier eine fortgeschrittene Programmierung der Werkzeugwege erforderlich. In der Regel wird das Verfahren in mindestens drei Arbeitsgänge unterteilt: Schruppen, Halbschlichten und Schlichten. Für Teile, die eine sehr hohe Oberflächenqualität erfordern, werden Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen (HSM) eingesetzt.
Nutenfräsen
Verschiedene Arten von Nuten, Kanälen oder Hinterschneidungen sind für die meisten Fräsanwendungen erforderlich. Diese sind in Form von Wendeplatten oder tiefen, geschlossenen oder offenen, kurzen oder langen, breiten oder schmalen und schließlich geraden oder gekrümmten Platten erhältlich. Abhängig von der zu bearbeitenden Aufgabe ist es notwendig, die richtige Technik und das richtige Werkzeug zu wählen. Nutenfräser sind Werkzeuge, die entwickelt wurden, um zu nuten oder zu schneiden. Sie sind in der Lage, lange, tiefe und offene Nuten effizient herzustellen. Dabei sind Stabilität und Produktivität gewährleistet. Zur Vervielfachung des in einem Arbeitsgang abgetragenen Materialvolumens können sie auch zu mehreren kombiniert werden. Die Vorteile dieses Fräsertyps liegen eindeutig in seiner Fähigkeit, tiefe und schmale Nuten stabil zu fräsen. Daher ist er die erste Wahl für diese Art von Anwendungen.
Fräsen von Gewinden
Die Bearbeitung von Gewinden mit Fräsmaschinen ist in allen Anwendungsbereichen möglich, sowohl für Innen- und Außengewinde als auch für Rechts- und Linksgewinde mit beliebiger Steigung. Gewindebohrer und Schneideisen gehören nach wie vor zu den Grundwerkzeugen für das Gewindeschneiden. Eine weiterentwickelte Form des Innengewindeformens ist das Gewindeformen. Diese Werkzeuge, die keine Schneiden, sondern nur Spitzen und Schmierkanäle haben, sind im Aufbau den Gewindebohrern sehr ähnlich. Sie formen das Gewinde plastisch und vermeiden so die Bildung von Spänen. Eine weitere Möglichkeit, Gewinde zu formen, ist das Fräsen. Zum Schneiden fast aller Gewindearten steht eine Reihe von mehr oder weniger vielseitigen Werkzeugen zur Verfügung. Das Gewindefräsen ist zwar nicht so effizient wie das Gewindeformen, aber es bietet die größte Kontrolle über den Prozess und stellt eine Ergänzung in den Fällen dar, in denen wir nicht in der Lage sind, einen Gewindeformer zu verwenden.
Besonderheiten des CNC-Fräsens
Das CNC-Fräsen ist eine sehr vielseitige technische Disziplin. Für die Herstellung von Bauteilen aller Art bietet es aufgrund seiner Flexibilität ein großes Potenzial. Das Fräsen stellt häufig eine Alternative zu anderen Verfahren wie z.B. dem CNC-Drehen dar, zusätzlich zu den traditionellen Anwendungen. Die Kenntnis der Technologie und der Programmierprinzipien ist die Grundlage, um effektive und effiziente Fräsprozesse zu gestalten. Häufig wird die gleiche Aufgabe auf mehr als ein Dutzend verschiedene Arten gelöst. Das heißt aber nicht, dass jeder Weg der richtige ist. Die Fräskonfiguration muss sorgfältig überlegt werden. Es können tiefe Taschen, dünne Wände, Unterbrechungen der Bearbeitung oder Einschlüsse im Material sein, die in Betracht gezogen werden müssen. Auch die zur Verfügung stehende Bearbeitungsmaschine, ihr Typ, ihre Größe und ihre Leistung sind für die Wahl des Fräsverfahrens ausschlaggebend. Schwere horizontale Bearbeitungszentren bieten andere Möglichkeiten als 5-Achs-Bearbeitungsmaschinen mit stufenloser Steuerung aller Achsen.
Die Spezialisten in unserem Unternehmen kennen sich mit den Geheimnissen des CNC-Fräsens mit modernen, leistungsstarken Bearbeitungszentren aus. Dadurch sind sie in der Lage, den Prozess so zu planen, dass die CNC-Bearbeitung Ihrer Teile bei gleichbleibend hoher Produktqualität so produktiv wie möglich durchgeführt wird.
