19 Arten von Fräsvorgängen in der CNC-Bearbeitung

CNC-Fräsen ist ein weit verbreitetes Verfahren in der modernen Fertigung. Dabei wird Material von einem Werkstück abgetragen, um es in die gewünschte Form zu bringen. Eine CNC-Fräsmaschine kann verschiedene Operationen ausführen, um sowohl einfache als auch komplexe Designs zu erstellen. Jeder Vorgang entfernt Material auf unterschiedliche Weise und verwendet spezifische Werkzeuge und Bewegungen.

In diesem Artikel erklären wir die Funktionsweise des CNC-Fräsens und beschreiben die wichtigsten Fräsverfahren. Sie lernen die Vorteile und häufigsten Einsatzmöglichkeiten der einzelnen Verfahren kennen. Am Ende wissen Sie, wie Sie das richtige Fräsverfahren für Ihr Projekt auswählen.

So funktioniert das CNC-Fräsen

CNC-Fräsen beginnt mit einer Designdatei, die ein digitales Modell des Teils enthält. Designer erstellen diese 3D-Modelle mit CAD-Software. Programmierer übersetzen dann die CAD-Datei in eine Reihe von Anweisungen, die der CNC-Maschine lesen kann. Diese Anweisungen, oft G-Codes und M-Codes genannt, teilen der Maschine mit, wie sie sich bewegen soll, wie schnell das Schneidwerkzeug rotieren soll und wie viel Material bei jedem Schritt entfernt werden soll.

Folgende Komponenten ermöglichen diesen Prozess:

• Systemsteuerung: Das Bedienfeld liest den G-Code und M-Code Dateien. Der Bediener kann Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Schnitttiefe und andere Bearbeitungsparameter einstellen.
• Spindel: Der Spindel Die Maschine hält ein Schneidwerkzeug in einem Spannfutter oder einer Spannzange. Die Spindel dreht das Werkzeug mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Ein Elektromotor und ein Lagersatz treiben die Spindel an. Die Maschine kann die Spindel in der X-, Y- und Z-Achse bewegen, um verschiedene Bereiche des Werkstücks zu erreichen.
• ArbeitstischDer Arbeitstisch ist eine ebene Fläche, auf der Techniker das Werkstück festklemmen oder fixieren. T-Nuten oder spezielle Klemmen halten das Werkstück stabil. Der Tisch kann je nach Maschinenkonstruktion horizontal oder vertikal bewegt werden.
• Kolonne: Die Säule ist eine starre Stützstruktur. Sie hält die Spindelbaugruppe und führt ihre vertikale Bewegung. Eine stabile Säule verhindert eine Werkzeugdurchbiegung beim Schneiden.
• Sattel : Der Schlitten sitzt zwischen Säule und Arbeitstisch. Er bewegt den Arbeitstisch in Y-Richtung (von vorne nach hinten). Diese Bewegung ermöglicht es dem Werkzeug, verschiedene Bereiche des Werkstücks zu erreichen, ohne es neu spannen zu müssen.
• Laube: Ein Dorn ist eine Welle, die mehrere Fräser gleichzeitig hält. Er erstreckt sich von der Spindel. Mit einem Dorn kann eine Maschine mehrere Schneidwerkzeuge nacheinander ausführen, ohne für den Werkzeugwechsel anhalten zu müssen.
• Schneidewerkzeuge: Fräswerkzeuge Material vom Werkstück entfernen. Sie haben scharfe Kanten aus Hartmetall, Schnellarbeitsstahl oder anderen zähen Materialien. Gängige Beispiele sind Schaftfräser, Planfräser, Kugelfräser und Schlitzfräser.

Der CNC-Fräsprozess beginnt immer mit einer Designdatei. Nach der Konstruktion laden Techniker Werkzeuge und richten das Werkstück ein.

Arten von Fräsvorgängen

Die große Bandbreite an Fräsverfahren ergibt sich aus den vielfältigen Interaktionsmöglichkeiten zwischen Fräsern und Werkstücken. Manche Verfahren glätten große Flächen, andere formen Taschen oder Kanten. Manche Verfahren erzeugen Schlitze, andere schneiden Gewinde oder Zahnräder.

Nachfolgend finden Sie eine kurze Übersichtstabelle mit 19 Fräsvorgängen, einer kurzen Beschreibung jedes einzelnen Vorgangs, einigen ihrer Hauptvorteile und häufigen Verwendungszwecke.

Fräsvorgang	Beschreibung	Vorteile	Typische Anwendungen
Planfräsen	Schneidet eine flache Oberfläche auf der Oberseite eines Werkstücks.	Hohe Materialabtragsrate; glatte Oberfläche	Planflächen, Formen, Maschinenfüße
Flaches (Platten-)Fräsen	Zahlt eine ganze ebene Fläche aus, oft für den Grobschnitt.	Konstanter Materialabtrag; kostengünstig	Große Materialmengen entfernen; grobe Schnitte
Seitenfräsen	Schneidet entlang der Kante oder Seite eines Werkstücks.	Erzeugt präzise flache Seitenprofile	Nuten, Schlitze, Schultern
Spreizfräsen	Fräst zwei parallele Flächen gleichzeitig.	Schnelle Herstellung paralleler Schlitze	Vorrichtungen, Vorrichtungen, Getrieberäume
Bandenfräsen	Verwendet mehrere Fräser auf einer Welle für verschiedene Operationen.	Mehrere Funktionen in einem Setup	Motorblöcke, Getriebegehäuse
Winkelfräsen	Schneidet in bestimmten Winkeln oder Fasen.	Präzise abgewinkelte Oberflächen; Fasen	T-Nuten, Fasen, Winkel
Formfräsen	Formt unregelmäßige Konturen oder Profile.	Präzise komplexe Formen	Turbinenschaufeln, orthopädische Implantate
Schaftfräsen	Führt das Werkstück für verschiedene Formen in einen Schaftfräser ein.	Ideal für detaillierte Profile; gutes Finish	Taschen, Schlitze, komplexe Taschen
Sägefräsen	Verwendet einen großen, runden Fräser zum Schneiden von Schlitzen.	Wirksam für tiefe Nuten und Abstechen	Teile abtrennen; Schlitzen
Zahnradfräsen	Schneidet Zahnräder mit Formwerkzeugen oder Wälzfräsern.	Sehr präzise Zahnradformen	Zahnradproduktion aller Art
Gewindefräsen	Schneidet Innen- oder Außengewinde durch Interpolation.	Flexible Gewindegrößen, kein Spanstau	Verbindungselemente, Innengewinde in Motoren
CAM-Fräsen	Formt Nockenprofile für mechanische Nocken.	Präzise Nockengeometrie; glatte Oberflächen	Nocken in Motoren und Maschinen
Profilfräsen	Folgt einer definierten Kontur auf einem Werkstück.	Präziser Kanten- und Konturenschnitt	Komplexe Teilekonturen, dekorative Kanten
Schulterfräsen	Erzeugt eine Schulter oder Stufe im Werkstück.	Rechtwinklige Ecken; präzise Höhenstufen	Schultern, gestufte Gesichtszüge
Rundfräsen	Erzeugt runde oder zylindrische Formen.	Präzise runde Profile; einheitliche Größen	Wellen, Rollen, zylindrische Gehäuseteile
Mikrofräsen	Verwendet sehr kleine Fräser für feine Details.	Hohe Präzision bei winzigen Details	Mikroteile, Elektronikkomponenten
Tauchfräsen	Taucht den Fräser gerade nach unten in das Material ein.	Schnelles Taschenfräsen; Vorbereitung tiefer Löcher	Tiefe Taschen, erste Eintrittslöcher
Spiralfräsen	Schneidet Löcher oder Merkmale in einem spiralförmigen Muster.	Glatte Lochwände; flexible Lochgrößen	Herstellung großer Löcher, Schneiden von Spiralnuten
Schlitzfräsen	Verwendet einen rotierenden Fräser, um eine gerade Nut in ein Werkstück zu bohren.	Hohe Materialabtragsrate für effizientes Nutenfräsen	Schlitze, Nuten

In den nächsten Abschnitten wird jeder Vorgang anhand einfacher Beispiele ausführlicher erläutert.

1. Planfräsen

Das Planfräsen Bei diesem Verfahren wird ein Fräser mit mehreren Zähnen an Umfang und Stirnseite verwendet. Der Fräser dreht sich senkrecht zur Werkstückoberfläche. Hauptzweck dieses Verfahrens ist das Glätten einer großen, flachen Oberfläche. Die Schneidkanten tragen Material radial ab. Das Verfahren ermöglicht große Schnitttiefen auf einmal. Daher eignet sich das Planfräsen ideal für den schnellen Materialabtrag.

Viele Hersteller nutzen das Planfräsen, um Rohgussteile oder Schmiedeteile für die weitere Bearbeitung vorzubereiten. Der größte Vorteil des Planfräsens ist die hohe Schnittgeschwindigkeit. Durch Optimierung von Vorschub und Spindeldrehzahl erzielt der Bediener eine feine Oberflächengüte. Typische Oberflächenrauheitswerte liegen zwischen 0.8 und 3.2 μm (Ra).

2. Flachfräsen (Plattenfräsen)

Planfräsen, auch Planfräsen genannt, ist dem Planfräsen sehr ähnlich. Der Hauptunterschied besteht darin, dass beim Planfräsen ein Fräser verwendet wird, dessen Schneidkanten ausschließlich am Rand liegen. Das bedeutet, dass die Stirnfläche des Fräsers nicht schneidet; nur die Kante bearbeitet das Material. Das Werkstück bewegt sich entlang des Tisches am rotierenden Fräser vorbei.

Dadurch wird Material in einem gleichmäßigeren Streifen abgetragen. Das Verfahren erzeugt eine ebene Oberfläche, hinterlässt aber in der Regel eine etwas gröbere Oberfläche als beim Planfräsen. Die typische Oberflächenrauheit beim Planfräsen liegt zwischen 1.6 und 6.3 μm in Ra.

3. Seitenfräsen

Seitenfräsen Die seitlichen Zähne des Fräsers werden zum Bearbeiten einer vertikalen Fläche, Schulter oder Nut verwendet. Der Fräser dreht sich parallel zur Arbeitsfläche, und das Werkstück bewegt sich gegen die Fräserseite. Dadurch entsteht eine präzise vertikale oder nahezu vertikale Wand.

Das Seitenfräsen ist nützlich, wenn der Bediener flache Seitenprofile, Nuten für Passfedern oder Nuten für O-Ringe formen muss. Die seitlichen Schneidkanten des Werkzeugs tragen zur Einhaltung enger Toleranzen bei. Ein typischer Rauheitsbereich für das Seitenfräsen liegt bei 1.6 bis 3.2 μm in Ra.

4. Spreizfräsen

Beim Querfräsen werden zwei identische Fräser auf derselben Welle oder Spindel montiert. Die Fräser stehen einander gegenüber und haben einen Zwischenraum. Das Werkstück wird zwischen ihnen hindurchgeführt, und jeder Fräser trägt Material von gegenüberliegenden Seiten ab.

Das bedeutet, dass die Maschine zwei parallele Flächen gleichzeitig erzeugt. Der Abstand zwischen den Fräsern bestimmt die Breite des Schlitzes bzw. den Abstand zwischen den Flächen. Das Überlappfräsen ist sehr effizient, um parallele Flächen zu erzeugen, ohne zwei separate Durchgänge durchführen zu müssen.

5. Gruppenfräsen

Beim Gruppenfräsen werden mehrere Fräser auf einer Spindel montiert. Jeder Fräser führt in einem Durchgang eine andere Bearbeitung aus. Beispielsweise kann der erste Fräser eine Oberfläche grob fräsen, der zweite einen Schlitz formen und der dritte eine Kante anfasen. Da das Werkstück nur einmal bewegt wird, spart diese Methode Zeit.

Der Bediener kann komplexe Merkmale wie Taschen und Nuten sehr schnell formen. Die Fräseranordnung erfordert sorgfältige Planung, um Interferenzen zu vermeiden. Typische Werkzeuge sind Planfräser, Schlitzfräser und Fasenfräser in einer einzigen Aufspannung.

6. Winkelfräsen

Winkelfräsen Bei der Bearbeitung wird ein Fräser in einem präzisen Winkel zur Werkstückoberfläche montiert. Die Fräszähne verlaufen spiralförmig oder schräg. Dadurch entstehen Fasen, Abschrägungen oder abgewinkelte Kanten. Die Maschineneinstellung stellt sicher, dass die Fräserachse im gewünschten Winkel geneigt wird.

Beim Winkelfräsen ist eine sorgfältige Kontrolle der Werkstückposition erforderlich. Der Vorgang darf kein zusätzliches Spiel zulassen, da sonst der Winkel verfehlt wird. Typische Anwendungen sind das Erstellen von V-förmigen Nuten für Schweißverbindungen oder das Erstellen von abgewinkelten Kanten aus ästhetischen oder funktionalen Gründen.

7. Formfräsen

Formfräsen Verwendet spezielle Fräser, deren Profil einem Segment der Werkstückform entspricht. Das Fräserprofil kann konvex, konkav oder eine benutzerdefinierte Kontur sein. Die Maschine bewegt den Fräser entlang einer Bahn, die es ermöglicht, dass sich die Form des Fräsers in das Werkstück eindrückt. Dadurch entspricht die bearbeitete Oberfläche exakt dem Fräserprofil.

Dieses Verfahren eignet sich ideal für die Herstellung komplexer oder gekrümmter Formen mit minimalen Durchläufen. Hersteller nutzen das Formfräsen häufig zur Formgebung von Turbinenschaufeln, Zahnrädern mit nicht standardmäßigen Profilen oder kundenspezifischen orthopädischen Implantaten.

8. Schaftfräsen

Stirnfräsen führt das Werkstück in die Stirn- oder Seitenfläche eines rotierenden Schaftfräsers ein. Die Fräserachse steht senkrecht zur Arbeitsfläche, und das Werkzeug kann sich in x-, y- und z-Richtung bewegen. Schaftfräser gibt es in vielen Formen, z. B. mit flachem Ende, Kugelkopf oder Eckradius. Der Bediener wählt die Form basierend auf dem gewünschten Merkmal.

Mit diesem Verfahren lassen sich Taschen, Schlitze und Konturen erzeugen. Das Verfahren bietet hohe Flexibilität und ermöglicht die Erstellung detaillierter Details in einer Aufspannung. Ein Kugelfräser eignet sich beispielsweise ideal für die glatte Bearbeitung gewölbter Oberflächen.

9. Sägefräsen

Beim Sägefräsen wird ein großes Kreissägeblatt verwendet, das oft als Schlitzsäge oder Trennsäge bezeichnet wird. Das Sägeblatt dreht sich mit hoher Drehzahl und schneidet einen schmalen Schlitz oder Teile aus einem Werkstück. Der Bediener passt Tiefe und Vorschub an, um die Schlitzbreite oder den Schlitzabstand einzustellen. Diese Methode eignet sich hervorragend zum Abtrennen fertiger Teile oder zum Zerteilen großer Werkstücke in kleinere Abschnitte. Außerdem entstehen gerade Schlitze, die als Keilnuten oder Führungen dienen.

10. Zahnradfräsen

Beim Zahnradfräsen kommen spezielle Fräser oder Wälzfräser zum Einsatz, die die umgekehrte Form der Zahnräder aufweisen. Fräser und Werkstück rotieren synchron. Jede Rotation von Werkstück und Fräser entfernt eine kleine Menge Material aus jeder Zahnlücke. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis die endgültige Zahnradform erreicht ist.

11. Gewindefräsen

Gewindefräsen Schneidet Gewinde in ein Loch oder auf eine Stange, indem ein spiralförmiger Fräser entlang einer Spiralbahn bewegt wird. Der Fräser bewegt sich entweder um die Achse des Lochs, um Innengewinde zu schneiden, oder bewegt sich spiralförmig auf einer Stange, um Außengewinde zu schneiden. Der Bediener kann Tiefe und Steigung durch Programmierung des Werkzeugwegs anpassen.

Gewindefräsen bietet eine bessere Gewindequalität bei Bohrungen mit großem Durchmesser, da der Fräser Späne effizienter abtransportieren kann. Der Fräser berührt zudem nur einen Teil des Gewindes, was die Werkzeugbelastung reduziert.

12. CAM-Fräsen

Beim CAM-Fräsen wird ein Nockenprofil geformt, eine gekrümmte oder komplexe Form, die Drehbewegungen in lineare Bewegungen umwandelt. Dabei kommt ein spezieller Fräser zum Einsatz, der einen Teil des Nockenprofils abbildet, oder ein Kugelkopf- oder Konturfräser. Die Maschine folgt einem programmierten Pfad, der den Umriss der Nocke nachzeichnet.

Dieser Vorgang erfordert hohe Präzision, da die Nockenform die Bewegung in mechanischen Systemen steuert. Gut gefertigte Nockenprofile sorgen für reibungslose Bewegungen, minimale Geräuschentwicklung und eine lange Lebensdauer der Komponenten.

13. Profilfräsen

Profilfräsen Der Fräser folgt einer Kontur auf der Werkstückoberfläche. Die Form des Fräsers kann variieren – beispielsweise ein einfacher Flachfräser oder eine Kugelfräse. Die Maschine bewegt den Fräser entlang einer programmierten Bahn, die dem Profil des Werkstücks folgt.

Dieser Vorgang kann auf einer ebenen Fläche oder einer dreidimensionalen Form durchgeführt werden. Profilfräsen ist entscheidend für die Erzeugung komplexer Konturen an Teilen wie Halterungen, Gehäusen oder Zierleisten. Der Bediener wählt Tiefe und Schrittweite sorgfältig, um die Oberflächenqualität und die Zykluszeit optimal auszubalancieren.

14. Schulterfräsen

Beim Eckfräsen wird ein Fräser mit Zähnen an Umfang und Stirnseite verwendet, um eine vertikale Stufe, eine sogenannte „Schulter“, an einem Werkstück zu erzeugen. Der Durchmesser des Fräsers entspricht in etwa der Breite der Schulter. Die Maschine bewegt den Fräser vertikal und horizontal, um die Schulter mit Seiten- und Stirnzähnen zu fräsen.

Der Vorgang erzeugt eine scharfe 90-Grad-Ecke zwischen den horizontalen und vertikalen Flächen. Der Bediener muss Vorschub und Geschwindigkeit moderat halten, um ein Absplittern an der Ecke zu vermeiden. Eine präzise Tiefenführung ist ebenfalls wichtig, um die Schulterhöhe beizubehalten.

15. Rundfräsen

Beim Rundfräsen werden die äußeren oder inneren zylindrischen Oberflächen eines Werkstücks bearbeitet. Ein rotierender Fräser folgt der gekrümmten Oberfläche, während sich das Werkstück auf einer Vorrichtung dreht oder dreht. Der Fräser kann ein konvexes oder konkaves Profil aufweisen, um der Werkstückgeometrie zu entsprechen.

16. Mikrofräsen

Beim Mikrofräsen werden mit sehr kleinen Fräsern – oft mit weniger als 1 mm Durchmesser – Strukturen an winzigen Teilen erzeugt. Die Fräser drehen sich mit extrem hohen Geschwindigkeiten, manchmal bis zu 100,000 U/min oder mehr. Die Vorschubgeschwindigkeiten sind sehr niedrig, um Werkzeugbrüche zu vermeiden.

Das Verfahren eignet sich ideal für die Bearbeitung präziser Details an medizinischen Geräten, Elektronik und Mikroformen. Der Bediener muss die Zerbrechlichkeit des Fräsers berücksichtigen und für eine gute Spanabfuhr sorgen. Selbst kleine Späne können einen winzigen Fräser beschädigen oder die Oberfläche eines kleinen Teils zerstören.

17. Tauchfräsen

Beim Tauchfräsen, auch Z-Achsen-Fräsen genannt, wird der Fräser vertikal in das Werkstück geführt. Der Fräser greift beim Eintauchen in das Material ein und entfernt ein kreisförmiges Metallmuster. Nach dem Eintauchen kann der Fräser seitlich ausweichen, um die Vertiefung zu erweitern. Anschließend zieht er sich zurück und wiederholt das vertikale Eintauchen an einer neuen Stelle.

Dieses Verfahren reduziert die Schnittkräfte und eignet sich zum Schruppen von Taschen in zähen Werkstoffen. Das Verfahren ermöglicht zudem eine effektivere Spanabfuhr, da die Späne bei jedem Einstechen in kleinere Segmente zerfallen.

18. Spiralfräsen

Spiralfräsen ist eine Variante des Tauchfräsens, bei der sich der Fräser spiralförmig oder schraubenförmig bewegt. Der Vorgang beginnt mit der Positionierung des Fräsers in der Mitte der Bohrung. Anschließend bewegt sich der Fräser entlang der Z-Achse nach unten und kreist gleichzeitig mit konstantem Radius um die Bohrungsmitte. Diese Kombination aus vertikalen und kreisförmigen Bewegungen erzeugt eine spiralförmige Bewegung, die das Material schichtweise schneidet. Spiralfräsen erzeugt runde Löcher, ohne dass ein Bohrer erforderlich ist.

19. Schlitzfräsen

Schlitzfräsen Erzeugt Nuten oder Gräben in einem Werkstück mithilfe eines Nutfräsers – einer nahezu kreisförmigen, sägeähnlichen Klinge, die in die Materialseite schneidet. Der Fräser bewegt sich entlang des Werkstücks und fräst einen Kanal der gewünschten Breite und Tiefe. Manchmal verwenden Maschinenbauer stattdessen einen Schaftfräser: Seine seitlichen Nuten entfernen Material seitlich, während die Stirnseite nach unten schneidet. Nutfräsen wird häufig zum Fräsen von Passfedernuten (den Schlitzen zur Aufnahme eines Passfeders in einer Welle) und ähnlichen Nuten verwendet, die für mechanische Baugruppen oder Passkomponenten benötigt werden.

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So wählen Sie den richtigen Fräsvorgang

Die Wahl des optimalen Fräsverfahrens für ein Projekt erfordert die Berücksichtigung mehrerer Faktoren. Jeder Faktor wirkt sich direkt auf die Abmessungen, die Oberflächenbeschaffenheit und die Funktion des fertigen Teils aus. Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Überlegungen, die den Auswahlprozess unterstützen.

Medientyp

Die Materialeigenschaften des Werkstücks – wie Härte, Zähigkeit und Wärmeleitfähigkeit – beeinflussen die Werkzeugauswahl und die Art der Bearbeitung. Harte Materialien wie Edelstahl erfordern möglicherweise niedrigere Schnittgeschwindigkeiten und Gleichlauffräsen um den Werkzeugverschleiß zu reduzieren. Weichere Materialien wie Aluminium können mit konventionellen Verfahren oft schneller bearbeitet werden.

Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit

Verschiedene Bearbeitungsvorgänge führen zu unterschiedlichen Oberflächenrauheitswerten (Ra). Ingenieure sollten den Vorgang auf die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit abstimmen:

• Planfräsen: Ra 0.8 – 3.2 μm
• Schaftfräsen: Ra 0.8 – 6.3 μm
• Schlitzfräsen: Ra 1.6 – 6.3 μm
• Gewindefräsen: Ra 1.6 – 3.2 μm
• Zahnradfräsen: Ra 1.6 – 3.2 μm

Wenn ein Teil eine sehr glatte Oberfläche benötigt, können Bediener sich für das Planfräsen für breite Flächen oder einen Feinschaftfräser für kleinere Details entscheiden.

Geometrische Komplexität

Einfache Formen wie ebene Flächen und gerade Schlitze lassen sich mit einfachen Operationen wie Plan- oder Planfräsen bearbeiten. Komplexe Konturen, Taschen oder Nockenprofile erfordern Formfräsen, Schaftfräsen oder CAM-Fräsen. Die Analyse des 3D-Modells und die Berücksichtigung von Werkzeugwegstrategien helfen zu bestimmen, ob die Geometrie mit einer einzigen Operation erreicht werden kann oder ob mehrere Operationen kombiniert werden müssen.

Maschinenfunktionen und -einstellungen

CNC-Maschinenparameter – Spindeldrehzahl (U/min), Vorschub (mm/min oder Zoll/min) und Schnitttiefe (mm oder Zoll pro Durchgang) – wirken sich direkt auf Produktionsgeschwindigkeit und Teilequalität aus. Bediener sollten sicherstellen, dass Achsenverfahrweg, Werkstückspannkapazität und Steifigkeit der Maschine für den gewählten Vorgang geeignet sind. Beispielsweise erfordern tiefe Nuten oft eine Maschine mit ausreichendem Z-Achsen-Verfahrweg und einer steifen Konstruktion, um Durchbiegungen zu vermeiden.

Arten von Fräsvorgängen basierend auf Schneidmechanismen

Fräsmaschinen lassen sich auch nach der Art und Weise kategorisieren, wie der Fräser in das Werkstück eingreift. Die beiden wichtigsten Vorschubverfahren sind Gegenlauffräsen und Gleichlauffräsen. Außerdem wird zwischen manueller und CNC-Bearbeitung unterschieden.

Manuelles Fräsen

Beim manuellen Fräsen richtet der Fräser Werkstück und Werkzeug manuell ein. Der Bediener bewegt Tisch und Schneidwerkzeug mithilfe von Handrädern. Parameter wie Schnitttiefe, Spindeldrehzahl und Vorschubgeschwindigkeit passt der Fräser anhand seiner Erfahrung und visueller Hinweise an.

Manuelles Fräsen bietet zwar Flexibilität und niedrige Kosten, ist aber stark vom Können des Bedieners abhängig. Die Rüstzeit ist tendenziell länger, und die Präzision bleibt in der Regel unter dem Niveau moderner CNC-Maschinen.

CNC Fräsen

Beim CNC-Fräsen wird ein Computersteuerungssystem verwendet, um den Fräser und das Werkstück automatisch zu bewegen. Ein CAM-Programm erzeugt G-Code die die CNC-Steuerung liest. Die Maschine folgt exakten Vorschubgeschwindigkeiten, Spindeldrehzahlen und Werkzeugwege ohne menschliches Eingreifen. 3-Achsen-Maschinen können sich in den X-, Y- und Z-Achsen bewegen, während 4- oder 5-Achsen-Maschinen Drehungen oder Neigungen hinzufügen.

Gegenlauffräsen vs. Gleichlauffräsen

Sowohl beim manuellen als auch beim CNC-Fräsen können Techniker zwei verschiedene Vorschubverfahren anwenden: Gegenlauffräsen und Gleichlauffräsen. Die Wahl beeinflusst Oberflächengüte, Werkzeugstandzeit und Schnittkräfte.

Nachfolgend finden Sie eine Vergleichstabelle, die diese beiden Fräsmethoden zusammenfasst:

Funktion	Konventionelles Mahlen	Gleichlauffräsen
Schnittrichtung	Fräser dreht sich gegen den Vorschub	Fräser dreht sich mit Vorschub
Spandickenprofil	Fängt klein an, endet groß	Fängt groß an, endet klein
Oberflächenfinish	Rauer	Glatter
Werkzeugverschleiß	Höher (durch Reibung)	Niedriger (durch Scherung)
Werkstückstabilität	Kann Material leicht anheben	Neigt dazu, das Werkstück nach unten zu ziehen
Geeignete Materialien	Weicher (zB Aluminium, Messing)	Härter (zB Stahl, Edelstahl)
Maschinenanforderung	Weniger starre Maschine ok	Zur Vermeidung von Spiel ist eine starre Maschine erforderlich

Vertikales Fräsen vs. Horizontales Fräsen

Vertikales Fräsen: Die Spindel des Fräsers ist vertikal ausgerichtet (auf und ab). Der Arbeitstisch bewegt sich in der X- und Y-Achse. Vertikalfräsmaschinen Dazu gehören Kniefräsen, Bettfräsen und Säulenfräsen.

Horizontales Fräsen: Die Spindel des Fräsers ist horizontal (links-rechts) ausgerichtet. Der Arbeitstisch bewegt sich vertikal (Z-Achse) und horizontal. Horizontalfräsen verfügen oft über große Aufnahmedorne zur Aufnahme schwerer Fräser.

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Fazit

CNC-Fräsen bietet vielfältige Bearbeitungsmöglichkeiten für eine Vielzahl von Geometrien, von flachen Oberflächen bis hin zu komplexen Nocken und Zahnrädern. Ingenieure sollten Materialeigenschaften, Oberflächengüte und geometrische Komplexität sorgfältig auf das richtige Fräsverfahren abstimmen. Durch die fundierte Wahl von Fräsverfahren und Werkzeugen erreichen Hersteller hohe Präzision und lange Werkzeugstandzeiten bei gleichzeitiger Minimierung von Zykluszeit und Kosten.

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