Was ist CNC-Fräsen?
Beim CNC-Fräsen rotiert das Werkzeug (Fräser), während das Werkstück fest eingespannt ist und über die Achsen der Maschine positioniert wird. Im Gegensatz zum Drehen können kubische Geometrien, Taschen, Nuten, Freiformflächen und komplexe Konturen hergestellt werden. CNC-Fräsen bildet das Rückgrat der modernen Einzelteil- und Kleinserienfertigung im Werkzeug-, Formen- und Sondermaschinenbau.
- Typische Teile: Gehäuse, Platten, Formeinsätze, Aufnahmen, Vorrichtungsteile
- Bearbeitungsvolumen: wenige Kubikmillimeter bis > 1 m³
- Materialvielfalt: Stahl, Alu, Messing, Titan, Kunststoff, gehärtete Stähle
3-Achs-Fräsen
Die Basisvariante: Das Werkzeug bewegt sich in den drei linearen Achsen X, Y und Z. 3-Achs-Fräsen ist wirtschaftlich und eignet sich für prismatische Teile mit Bearbeitung von oben und den Seiten.
- Ideal für: Platten, Taschen, Nuten, Bohrbilder, einfache Konturen
- Vorteil: Große Maschinenverfügbarkeit, niedrige Maschinenstundenkosten
- Nachteil: Hinterschnitte und Freiformflächen nur begrenzt möglich
- Typische Genauigkeit: ± 20 µm bei sorgfältiger Aufspannung
Wenn alle Bearbeitungen von einer Richtung zugänglich sind und maximal 2–3 Aufspannungen nötig sind, ist 3-Achs fast immer wirtschaftlicher als 5-Achs.
5-Achs-Simultanbearbeitung
Bei der 5-Achs-Bearbeitung kommen zu den drei linearen Achsen zwei Rotationsachsen hinzu. In der Simultanbearbeitung bewegen sich alle fünf Achsen gleichzeitig – das ermöglicht Freiformflächen, Hinterschnitte und die Komplettbearbeitung in einer Aufspannung.
- Freiformflächen in Werkzeug- und Formenbau (Spritzgussformen, Gesenke)
- Turbinen- und Impeller-Geometrien
- Reduzierte Aufspannungen → bessere Positionsgenauigkeit
- Kürzere Werkzeuge möglich → höhere Steifigkeit → bessere Oberfläche
- Genauigkeiten im Bereich ± 10 µm (bei Einzelteilprogrammierung)
Durch die optimale Werkzeuganstellung kann die Schnittgeschwindigkeit am gesamten Fräserumfang gleichmäßig gehalten werden. Das Ergebnis: bessere Oberflächen und höhere Werkzeugstandzeiten.
Hartzerspanung (HSC-Fräsen)
High-Speed-Cutting (HSC) ermöglicht das Fräsen von gehärteten Stählen bis 62 HRC mit hohen Spindeldrehzahlen und kleinen Zustellungen. HSC ersetzt in vielen Fällen das senkerodieren und spart drastisch Zeit.
- Voraussetzung: Spindeldrehzahlen > 15.000 U/min, spielfreie Achsen
- Typische Werkstoffe: 1.2343 (56 HRC), 1.2379 (62 HRC), Hartmetall
- Oberflächengüte: Ra 0,2 – 0,4 µm direkt nach der Bearbeitung
- Wirtschaftlich ab Härte > 48 HRC, wo konventionelles Fräsen an Grenzen stößt
Werkstoffe im CNC-Fräsen
Die Werkstoffvielfalt beim Fräsen ist enorm. Entscheidend für die Strategie sind Härte, Zähigkeit und Spanbildung:
- Baustähle (S235, S355): Hohe Zerspanungsvolumina, wirtschaftlich
- Vergütungsstähle (42CrMo4, 34CrNiMo6): Standard im Maschinenbau
- Edelstähle (1.4301/04, Duplex): Kaltverfestigung → VHM-Werkzeuge empfohlen
- Werkzeugstähle (gehärtet): HSC-Fräsen oder Funkenerosion
- Aluminium (6061, 7075): Hohe Schnittgeschwindigkeiten, exzellente Oberflächen
- Titan (Ti6Al4V): Niedrige Schnittgeschwindigkeit, aufwendige Kühlung
- Kunststoffe (POM, PEEK, PTFE): Diamantbeschichtete Werkzeuge für beste Oberflächen
Konstruktionshinweise
Ein fertigungsgerechtes Design spart Zeit und Kosten. Beachten Sie diese Faustregeln:
- Innenradien ≥ Werkzeugradius (typisch R2 – R3): Vermeiden Sie scharfe Ecken
- Wandstärken ≥ 1,5 mm (Stahl) bzw. ≥ 1,0 mm (Alu): Vibrationen vermeiden
- Tiefe Taschen mit L/D ≤ 4 (Verhältnis Tiefe/Werkzeugdurchmesser)
- Gewinde bis M6 in gehärteten Stählen: Gewindformen statt Schneiden
- Toleranzen nur an funktionsrelevanten Flächen angeben
Senden Sie uns frühzeitig Ihre STEP-Datei – wir prüfen die Machbarkeit kostenfrei und geben Hinweise zur fertigungsgerechten Optimierung.