CNC-Fräsen
Das CNC-Fräsen gehört zu den spanenden Fertigungsverfahren und basiert auf dem Einsatz von automatisierten CNC-Werkzeugmaschinen, die Werkstücke durch moderne Steuerungstechnik mit hoher Präzision herstellen.
Das Fräsen mit CNC-Werkzeugmaschinen findet heutzutage vor allem in der metallverarbeitenden Industrie Anwendung und erlaubt es Anwendern, kostengünstige Werkstücke mit höchsten Ansprüchen an Genauigkeit und Komplexität zu fertigen. CNC-Fräsmaschinen sind in der Lage, Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 10.000 Umdrehungen pro Minute zu realisieren und dadurch insbesondere in der Serienproduktion wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Das CNC-Fräsen beschränkt sich dabei nicht auf die Metallbearbeitung, sondern wird auch in der Kunststoff- und Holzbearbeitung eingesetzt.
Technische Grundlagen des CNC-Fräsens
Das spanende Fertigungsverfahren Fräsen erlaubt die Herstellung von Werkstücken mit einer bestimmten geometrischen Gestalt. Dabei wird eine Fräse eingesetzt, die kontinuierlich Material von einem Rohteil abträgt. Der Fräser dreht sich beim Spanabtrag mit hoher Geschwindigkeit um die eigene Achse, während entweder das Werkzeug oder das Werkstück gemäß der herzustellenden Kontur bewegt wird.
Betriebe für CNC-Fräsen finden
Beim CNC-Fräsen macht sich der Anwender die Computerized Numerical Control (CNC) Technik zunutze. Dabei kann die gewünschte Werkstückkontur mithilfe eines CAD-Programms zunächst konstruiert und dann mithilfe eines CAM-Systems unter Berücksichtigung von Parametern wie der Drehzahl, dem Vorschub oder der Schnitttiefe in eine CNC-Software überführt werden. Moderne CNC-Fräsmaschinen verfügen über bis zu sechs Bearbeitungsachsen, von denen drei Achsen als Hauptachsen und drei Achsen als Hilfsachsen zum Einsatz kommen.
Varianten beim CNC-Fräsen
Grundsätzlich unterscheiden Experten beim CNC-Fräsen je nach Laufrichtung der CNC-Fräse zwischen dem Gegenlauffräsen und dem Gleichlauffräsen. Beim Gegenlauffräsen rotiert der Fräser gegen die Vorschubrichtung des Werkstücks, wodurch beim Schneiden ein sich verdickender Span entsteht. Beim Gegenlauffräsen steigt der Kraftaufwand vom Eintritt der Schneide bis zum Austritt stark an, wodurch ein starker Druck entsteht und die Schneide von Verschleiß betroffen ist. Das Gegenlauffräsen ist daher vor allem für Werkstücke mit harten Randzonen geeignet.
Beim Gleichlauffräsen führt die Schneide hingegen eine rotierende Bewegung in der Vorschubrichtung des Werkstücks durch, wodurch die Krafteinwirkung beim Eintritt der Schneide am höchsten ist. Das Gleichlauffräsen ermöglicht die Herstellung von sehr glatten Oberflächen und kommt daher bei hohen Anforderungen an die Oberflächengüte zum Einsatz.
Darüber hinaus wird je nach Werkzeuggeometrie zwischen verschiedenen Varianten des CNC-Fräsens unterschieden. Zu den wichtigsten Fertigungsverfahren gehören beispielsweise:
- CNC-Planfräsen
- CNC-Wälzfräsen
- CNC-Schraubfräsen
- CNC-Profilfräsen
- CNC-Formfräsen
- CNC-Tauchfräsen
CNC-Fräsen – Vorteile
Das CNC-Fräsen erlaubt dem Anwender die kostengünstige, automatisierte und weitgehend reproduzierbare Herstellung geometrisch komplexer Teile. Die wichtigsten Vorteile der CNC-Technik im Überblick:
- Präzision: CNC-Fräser arbeiten mit einer Präzision, die in der manuellen Fertigung nicht zu erreichen ist. Die Form- und Maßtoleranzen einer CNC-Maschine genügen höchsten Anforderungen.
- Material: CNC-Werkzeugmaschinen arbeiten sehr effizient und verschwenden kaum Material. Dadurch können die Herstellungskosten gesenkt werden.
- Personal: Dank des hohen Automatisierungsgrades lassen sich die Personalkosten im Vergleich zur manuellen Fertigung signifikant reduzieren.
- Produktpalette: CNC-Werkzeugmaschinen sind technisch in der Lage, ein breites Spektrum an verschiedenen Bauteilen herzustellen.
Welche Werkstoffe werden beim CNC-Fräsen verwendet?
Grundsätzlich können Fräsmaschinen mit allen Werkstoffen arbeiten, die zerspanbar sind. Dazu gehören neben klassischen Stahl- oder Aluminium-Legierungen auch viele weitere Metalle sowie Kunststoff und Holz. Die wichtigsten Materialien, die mit einem CNC-Fräser bearbeitet werden können:
- Stahl und Stahlguss
- Aluminium und Aluminiumguss
- Titan
- Gold
- Silber
- Bronze
- Messing
- Kunststoff
- Holz
Welche Maschinen werden für das CNC-Fräsen eingesetzt?
Moderne CNC-Bearbeitungszentren sind in der Lage, den kompletten Fertigungsprozess vom Aufspannen des Werkstücks über das Fräsen, den Werkzeugwechsel und die Bereitstellung von Kühlschmierstoff bis zur Qualitätskontrolle und Nachbearbeitung selbstständig und ohne Personal durchzuführen.
Moderne CNC-Maschinen arbeiten nicht nur mit drei Hauptachsen, sondern verfügen darüber hinaus auch über drei weitere Hilfsachsen. Dadurch wird die Herstellung sehr komplexer Geometrien mit höchsten Anforderungen an die Maß- und Formgenauigkeit ermöglicht. Typischerweise werden CNC-Bearbeitungszentren in Modularbauweise für den individuellen Bedarf des Kunden entwickelt.
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