Fräsen

Formgebung durch Zerspanung

Neben dem Drehen zählt das Fräsen zu den wichtigsten Verfahren der Metallbearbeitung im Maschinenbau. Fräsen ist die spanabhebende bzw. zerspanende Bearbeitung verschiedener Werkstoffe mittels eines rotierenden Fräswerkzeuges. Zu den zerspanbaren Materialien zählen Stahl, NE Metalle wie Aluminium, Kupfer oder Messing, sowie Kunststoffe und Holz. Fräsen zählt zu den Trennverfahren und wird auf speziellen Werkzeugmaschinen durchgeführt. Bei den Trennverfahren wird die Form des Ausgangswerkstückes durch Abtrennung von Material verändert. Die Endform des fertigen Teils ist somit in der Ausgangsform enthalten.

Wie bei den meisten spanenden Verfahren besteht das Grundprinzip auch beim fräsen auf dem Eindringen einer keilförmigen Werkzeugschneide in die Materialoberfläche des zu formenden Werkstücks. Durch die Drehbewegung und den Vorschub wird eine dünne Materialschicht abgeschält. Das Material des Werkzeuges ist dabei stets härter als der zu bearbeitende Werkstoff.

Die Schnittbwegung erfolgt beim Fräsen durch ein rotierendes Fräswerkzeug, den sogenannten Fräser oder Fräskopf. Die Vorschubbewegung erfolgt durch Bewegung des Maschinentisches sowie auch durch Bewegung des Fräswerkzeuges (Spindel) um das Werkstück herum. Moderne CNC Bearbeitungszentren arbeiten mit bis zu 5 und mehr Achsen.

Fräsmaschinen werden nach konventionellen und modernen CNC Bearbeitungszentren unterschieden. An den konventionellen Fräsmaschinen erfolgt die Regelung der Vorschübe mit Kurbeln oder einfachen maschinellen Vorschubeinrichtungen. Der Werkzeugwechsel wird manuell vorgenommen. Anders bei den modernen CNC Bearbeitungszentren, die sich durch ihren hohen Automatisierungsgrad auszeichnen. Die Werkzeuge und der Maschinentisch sind um mehrere Achsen beweglich. Werkzeugwechsel und Fertigungsprozess erfolgen vollautomatisch.

Nach der Art, wie sich der Fräser dem Werkstück gegenüber bewegt, wird unterschieden nach Stirnfräsen, Walzfräsen und 3D-Fräsen.

3D Fräsen

Beim 3D Fräsen werden kugelförmige Fräser (Vollradiusfräser) eingesetzt. Die Kugelform ermöglicht die Fertigung komplexer 3D Formen aus dem vollen Material. Dabei wird das Werkstück mit dem Fräswerkzeug bis zum Erreichen der Endform in Ebenen und Zeilen abgefahren. Das Verfahren ist zeitaufwändig und meistens zu teuer für die Serienfertigung. Daher wird die 3D Bearbeitung z.B. häufig im Formenbau angewendet.

Stirnfräsen

Beim Stirnfräsen (Stirnen) steht die Fräserachse rechtwinklig zur Werkstückfläche. Im Fräsprozess trägt hier die Stirnfläche des Fräswerkzeuges das Material am Werkstück ab.

Walzfräsen

Beim Walzfräsen (Umfangsfräsen) steht die Fräserachse parallel zur Werkstückfläche. Im Fräsprozess trägt hier die Mantelfläche des Fräswerkzeuges das Material am Werkstück ab. Je nach Vorschubrichtung wird nach Gleichlauf- und Gegenlauffräsen unterschieden.

HSC Fräsen

HSC steht für High Speed Cutting.  Beim Hochgeschwindigkeitsfräsen wird mit hohen Drehzahlen und Vorschüben, dafür jedoch mit geringen Spantiefen gearbeitet. Das HSC Fräsen liefert bessere Oberflächenqualitäten und erzeugt weniger Wärme während der Bearbeitung.

Trennen, Zerspanung, CNC Bearbeitung, CNC Drehen