Was ist CNC-Fräsen? Ein ausführlicher Ratgeber

Das CNC-Fräsen ist ein hochpräzises Fertigungsverfahren, das vor allem in der Metallbearbeitung und im Maschinenbau von großer Bedeutung ist. Die Abkürzung CNC steht für Computerized Numerical Control.

Bei diesem Verfahren werden computergesteuerte Werkzeugmaschinen, die sogenannten CNC-Fräsmaschinen, eingesetzt, um komplexe Bauteile aus verschiedenen Werkstoffen wie Metall, Kunststoff oder Holz herzustellen.

Die präzise Steuerung der Fräse erfolgt dabei über spezielle CAD-Software (Computer Aided Design) und CAM-Software (Computer Aided Manufacturing). Dadurch kann der Fräser exakt programmiert werden, um Werkstücke mit höchster Präzision und Wiederholbarkeit zu fertigen.

Vor allem bei der Herstellung von Teilen für den Maschinenbau oder den Anlagenbau wird das CNC-Fräsen bevorzugt eingesetzt, da hier enge Toleranzen und eine hohe Oberflächengüte erforderlich sind.

 

 

Definition und Geschichte des CNC-Fräsens

Das CNC-Fräsen ist ein computergesteuertes Fräsverfahren, das auf der Computerized Numerical Control (CNC) basiert. Diese Technologie ermöglicht die Herstellung geometrischer Bauteile mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit.

Die Ursprünge des CNC-Fräsens reichen bis in die Mitte der 1970er Jahre zurück, als die ersten computergesteuerten Maschinen entwickelt wurden. Seitdem hat sich die Technologie kontinuierlich weiterentwickelt und ist heute aus der modernen Fertigung nicht mehr wegzudenken.

Im Gegensatz zum CNC-Drehen, bei dem das Werkstück rotiert, bewegt sich beim CNC-Fräsen das Werkzeug, um das Material abzutragen und die gewünschte Form zu erzeugen. Diese Methode bietet eine hohe Flexibilität und Präzision, was sie ideal für die Herstellung komplexer Bauteile macht.

Der Prozess des CNC-Fräsens

Beim CNC-Fräsen wird das Werkstück fest eingespannt, während der Fräser, das eigentliche Schneidwerkzeug, sich dreht und Material vom Werkstück abträgt. Moderne CNC-Fräsmaschinen, auch als Bearbeitungszentren bekannt, verfügen zudem oft über zusätzliche Achsen wie die B-Achse, um noch komplexere Formen und Konturen zu bearbeiten. Die Bewegung des Fräsers erfolgt entlang der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse, wodurch dreidimensionale Formen erzeugt werden können.

Dieser automatisierte Bearbeitungsprozess bietet viele Vorteile: Er erlaubt die Fertigung von hochpräzisen Bauteilen, verbessert die Wiederholbarkeit und ermöglicht eine kosteneffiziente Produktion von Einzelstücken sowie von Serienfertigungen.

Dank der Automatisierung können beim CNC-Fräsen auch komplexe Geometrien problemlos realisiert werden, was es ideal für Prototypen und maßgefertigte Teile macht.

 

Technische Grundlagen des CNC-Fräsens

Das CNC-Fräsen basiert auf der Computerized Numerical Control (CNC), die es ermöglicht, die Bewegungen des Fräsers genau zu steuern. Die CNC-Steuerung übernimmt die Kontrolle über die Fräsmaschine und führt die programmierten Parameter aus, um das Werkstück präzise zu bearbeiten.

Dabei werden die Bewegungen des Fräsers entlang der X-, Y- und Z-Achse koordiniert, um dreidimensionale Formen zu erzeugen. Moderne CNC-Fräsmaschinen sind oft mit zusätzlichen Achsen ausgestattet, die noch komplexere Bearbeitungen ermöglichen. Die hohe Präzision und Automatisierung des CNC-Fräsens machen es zu einem unverzichtbaren Verfahren in der modernen Fertigungstechnik.

CNC-Fräsen: Arten und Varianten

Es gibt verschiedene Arten des CNC-Fräsens, die sich je nach Bearbeitungsmethode und Werkzeuggeometrie unterscheiden.

Zu den wichtigsten Varianten gehören das Gegenlauffräsen und das Gleichlauffräsen. Beim Gegenlauffräsen rotiert der Fräser entgegen der Vorschubrichtung des Werkstücks, was zu einer höheren Schnittkraft und einer raueren Oberfläche führen kann. Diese Methode wird oft verwendet, wenn eine hohe Materialabtragsrate erforderlich ist.

Beim Gleichlauffräsen hingegen rotiert der Fräser in dieselbe Richtung wie die des Vorschubs, was zu einer glatteren Oberfläche und geringeren Schnittkräften führt. Diese Methode ist ideal für die Endbearbeitung und das Erzielen einer hohen Oberflächengüte. Beide Methoden haben ihre spezifischen Anwendungen und Vorteile, je nach den Anforderungen des jeweiligen Projekts.

 

 

CNC-Fräsmaschinen: Ausstattung und Werkzeuge

CNC-Fräsmaschinen sind mit verschiedenen Werkzeugen und Ausstattungen erhältlich, die je nach Anwendung und Material variieren können. Zu den wichtigsten Werkzeugen gehören Fräser, Bohrer und Schleifwerkzeuge, die jeweils für unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben eingesetzt werden.

Moderne CNC-Fräsmaschinen sind oft mit 3-Achs- oder 5-Achs-Fräsen ausgestattet, die eine noch größere Flexibilität und Präzision bieten. Diese Maschinen können eine Vielzahl von Materialien bearbeiten, von Metallen wie Aluminium und Stahl bis hin zu Kunststoffen und Holz.

Die Vielseitigkeit und Präzision der CNC-Fräsmaschinen machen sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der modernen Fertigungstechnik.

Einsatzmöglichkeiten und Vorteile des CNC-Fräsens

Das CNC-Fräsen oder auch 3-Achs CNC Fräsen oder 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentren findet in vielen Branchen Anwendung, insbesondere in der Metallbearbeitung, im Maschinenbau und in der Automobilindustrie. Es eignet sich sowohl für die Bearbeitung von Metallen wie Aluminium, Stahl, Kupfer oder Messing als auch für Kunststoffen und sogar Holz.

Die Flexibilität und Genauigkeit der CNC-Fräsmaschinen ermöglichen es, eine Vielzahl von Werkstücken und Formen zu fertigen, die manuell nur schwer oder gar nicht realisierbar wären. Die CNC-Technologie ermöglicht es Unternehmen, präzise Produkte mit gleichbleibend hoher Qualität herzustellen.

Ein weiterer Vorteil des CNC-Fräsens ist die hohe Wiederholbarkeit. Einmal programmierte Abläufe können exakt reproduziert werden, was besonders bei der Serienproduktion von Bauteilen entscheidend ist. Darüber hinaus erlaubt die CNC-Programmierung eine effiziente Zerspanung von Materialien, wodurch Produktionskosten reduziert und Fertigungszeiten verkürzt werden.

 

Was ist der Unterschied zwischen CNC-Fräsen und CNC-Drehen?

Beim CNC-Fräsen bewegt sich der Fräser, während das Werkstück fest in der Maschine eingespannt bleibt, was in modernen Bearbeitungszentren erfolgt. Das Werkzeug schneidet durch das Material, um die gewünschte Form zu erzeugen, wobei die Bewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achse erfolgen. Diese Methode eignet sich hervorragend für die Bearbeitung von komplexen, dreidimensionalen Formen und unregelmäßigen Geometrien.

Beim CNC-Drehen hingegen wird das Werkstück in eine rotierende Bewegung versetzt, während das Schneidwerkzeug stationär bleibt. Das CNC-Drehen eignet sich besonders für zylindrische oder rotationssymmetrische Teile wie Wellen oder Achsen. Während beim Fräsen also die Fräse rotiert und sich das Werkstück nicht bewegt, ist es beim Drehen genau umgekehrt.

Einsatzgebiete und typische Unterschiede

Der wichtigste Unterschied zwischen diesen beiden Bearbeitungsverfahren liegt in den Formen, die hergestellt werden können. Das CNC-Fräsen ist ideal für die Fertigung von Bauteilen mit komplexen Geometrien, während das CNC-Drehen für rotationssymmetrische Teile besser geeignet ist.

In vielen Fällen ergänzen sich beide Verfahren, und für manche Werkstücke kann es notwendig sein, sowohl Fräs- als auch Drehbearbeitungen durchzuführen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Während das CNC-Fräsen beispielsweise für Gehäuse, Halterungen oder komplexe mechanische Bauteile verwendet wird, die unterschiedliche Winkel und Taschen aufweisen, wird das CNC-Drehen bei der Herstellung von Komponenten wie Schrauben, Bolzen oder zylindrischen Teilen bevorzugt.

 

Welche Materialien kann man mit einer CNC Maschine mit welchen Fräsverfahren bearbeiten?

Mit einer CNC Maschine lassen sich eine Vielzahl von Materialien bearbeiten, wobei die Wahl des Fräsverfahrens und der entsprechenden Werkzeuge von den Materialeigenschaften abhängt. Moderne Bearbeitungszentren sind in der Lage, eine Vielzahl von Materialien präzise zu bearbeiten. Hier ist eine Übersicht der gängigsten Materialien und der Fräsverfahren, die für ihre Bearbeitung geeignet sind:

Metalle

CNC Fräsmaschinen sind besonders gut für die Bearbeitung von Metallen geeignet. Hierbei kommen oft Hochgeschwindigkeitsfräsen und Trockenfräsen zum Einsatz.

• Aluminium: Aluminium ist ein weiches, leicht zu bearbeitendes Metall. Das Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC-Fräsen) wird oft verwendet, um schnelle und präzise Schnitte zu ermöglichen. Da Aluminium eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, wird es oft mit geringem Kühlmitteleinsatz bearbeitet.

• Stahl: Für härtere Stahlsorten wie Werkzeugstahl oder rostfreien Stahl wird meist das Hochleistungsfräsen (HPC-Fräsen) verwendet. Dabei wird eine hohe Leistung der CNC Werkzeugmaschine benötigt, um das zähe Material präzise zu bearbeiten.

• Messing: Messing ist ein weiches Metall, das sich gut fräsen lässt. Hier wird häufig das Trockenfräsen verwendet, um Verunreinigungen durch Kühlmittel zu vermeiden. Messing lässt sich auch sehr gut mit Präzisionsfräsen bearbeiten, da es leicht formbar ist.

 

Kunststoffe und Holz

Kunststoffe erfordern spezielle Fräsverfahren, da sie im Gegensatz zu Metallen eine geringere Hitzebeständigkeit haben und beim Fräsen leicht schmelzen oder sich verformen können.

• Acryl (Plexiglas): Für die Bearbeitung von Acryl wird das HSC-Fräsen verwendet, da es scharfe Kanten und eine glatte Oberfläche erfordert. Niedrige Schnittgeschwindigkeiten und scharfe Fräser sind wichtig, um Rissbildung zu vermeiden.

• PVC: PVC wird oft mit Niedriggeschwindigkeitsfräsen oder Trockenfräsen bearbeitet, um eine saubere Oberfläche zu erzielen. Hohe Temperaturen sollten vermieden werden, da PVC bei Überhitzung schmelzen kann.

Bei der Holzbearbeitung mit einer CNC Fräsmaschine werden häufig andere Frästechniken angewendet, um präzise und gleichmäßige Schnitte zu erzielen.

• Hartholz: Harthölzer wie Eiche oder Ahorn erfordern scharfe Fräser und werden häufig mit einem konventionellen Fräsverfahren bei mittlerer Geschwindigkeit bearbeitet, um ein sauberes Ergebnis zu gewährleisten.

• Weichholz: Kiefer oder Fichte können schneller gefräst werden, da sie weniger Widerstand bieten. Hier kommen oft Schruppfräsen oder Schnellfräsen zum Einsatz, um große Mengen Material in kurzer Zeit abzutragen.

 

Verbundwerkstoffe und Schaumstoffe

• CFK/GFK: Diese Materialien erfordern eine spezielle Frästechnik wie das Schleiffräsen, um die empfindlichen Fasern nicht zu beschädigen. Hohe Schnittgeschwindigkeiten und diamantbeschichtete Fräser sorgen für eine saubere Kante.

• PU-Schaum (Polyurethan): Hier wird das Schruppfräsen eingesetzt, um schnell Material abzutragen, wobei präzise Schnitte weniger wichtig sind. Niedrige Geschwindigkeiten verhindern ein Überhitzen des Materials.

 

Flexibilität und Präzision mit CNC-Fräsen

Das CNC-Fräsen ist ein vielseitiges und hochpräzises Verfahren, das in vielen Branchen Anwendung findet. Es ermöglicht die Bearbeitung verschiedenster Werkstoffe und die Herstellung komplexer Teile mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit.

Moderne Bearbeitungszentren ermöglichen die präzise und effiziente Fertigung komplexer Bauteile. Durch den Einsatz moderner CAD- und CAM-Software sowie fortschrittlicher CNC-Steuerungen wird der gesamte Bearbeitungsprozess optimiert, was die Fertigungszeiten reduziert und die Kosten senkt.

Für Unternehmen wie die Ross Feinmechanik GmbH, die auf hochpräzise Frästeile für den Maschinen- und Anlagenbau spezialisiert sind, bietet das CNC-Fräsen die ideale Möglichkeit, ihren Kunden maßgeschneiderte Lösungen in höchster Qualität zu liefern. Egal, ob es sich um Einzelanfertigungen, Prototypen oder Serienfertigungen handelt – die CNC-Fräsmaschinen garantieren stets exzellente Ergebnisse.

Wenn Sie mehr über die Einsatzmöglichkeiten des CNC-Fräsens erfahren möchten oder maßgeschneiderte Frästeile für Ihr Projekt benötigen, steht Ihnen das Team der Ross Feinmechanik GmbH gerne zur Verfügung.

 

FAQ – Häufig gestellte Fragen zum Thema CNC-Fräsen

Was ist eine CNC Fräse und wie funktioniert sie?

Eine CNC Fräse ist eine computergesteuerte CNC Werkzeugmaschine, die speziell für das präzise Fräsen von Bauteilen aus Materialien wie Metall oder Kunststoff entwickelt wurde. Durch den Einsatz von CAD- und CAM-Software kann die CNC Maschine genaue Schnitte und Formen in das Werkstück einbringen. Dabei wird das Bauteil fixiert, während sich das Schneidwerkzeug der CNC Fräsmaschine entlang der X-, Y- und Z-Achse bewegt und das Material gezielt abträgt.

Welche Vorteile bietet die CNC Metallbearbeitung gegenüber herkömmlichen Verfahren?

Die CNC Metallbearbeitung bietet eine hohe Präzision, Wiederholbarkeit und Effizienz. Mit einer CNC Fräsmaschine lassen sich komplexe Bauteile mit engen Toleranzen herstellen, was manuell kaum möglich wäre. Darüber hinaus ermöglicht die computergesteuerte Steuerung der CNC Maschine eine schnellere Fertigung und eine gleichbleibend hohe Qualität, insbesondere bei der Bearbeitung von Metall.

Welche Materialien können mit einer CNC Fräse bearbeitet werden?

Eine CNC Fräse kann eine Vielzahl von Materialien bearbeiten, darunter Metall, Kunststoff, Holz und sogar Verbundwerkstoffe. Besonders in der CNC Metallbearbeitung wird die CNC Werkzeugmaschine oft für die Bearbeitung von Materialien wie Aluminium, Stahl, Kupfer oder Messing verwendet. Die Vielseitigkeit der Fräsmaschinen ermöglicht die Fertigung präziser Bauteile aus verschiedenen Werkstoffen.

Wie unterscheidet sich eine CNC Fräsmaschine von anderen CNC Maschinen?

Eine CNC Fräsmaschine ist speziell auf das Fräsen ausgelegt, bei dem das Schneidwerkzeug rotiert und Material von einem festen Werkstück abträgt. Im Vergleich dazu werden bei anderen CNC Maschinen wie Drehmaschinen das Werkstück gedreht, während das Schneidwerkzeug stationär bleibt. Die CNC Fräse ist ideal für die Bearbeitung komplexer, nicht rotationssymmetrischer Bauteile aus Metall oder anderen Materialien.

Welche Branchen setzen auf CNC Maschinen und CNC Bearbeitung?

CNC Maschinen werden in vielen Branchen eingesetzt, darunter die Metallbearbeitung, der Maschinenbau, die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt. Überall dort, wo präzise Bauteile und komplexe Geometrien gefordert sind, kommt die CNC Bearbeitung zum Einsatz. Sie bietet eine ideale Lösung für die Herstellung von hochwertigen Metall- und Kunststoffteilen.