CNC-Fräser: was sie sind und wofür sie verwendet werden

Es wird viel über CNC-Maschinen gesprochen, aber viele Menschen wissen nicht, wie genau diese Maschinen funktionieren und auf welchen Prinzipien ihr Betrieb beruht.

In diesem Artikel befassen wir uns mit diesem Thema und konzentrieren uns dabei insbesondere auf CNC-Fräsmaschinen und die für diese Maschinen verwendeten Fräser.

Was sind CNC-Fräsmaschinen und wie funktionieren sie?

CNC-Fräsmaschinen (Computer Numerically Controlled) sind numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, die von einem Computer oder einer Steuereinheit gesteuert werden. Diese Maschinen ermöglichen Bearbeitungen wie Schneiden, Gravieren oder Formen an weichen Materialien wie Holz, aber auch an mehr oder weniger schweren Metallen.

Ihr Graviersystem bewegt sich auf 3 Achsen (plus die vierte Achse für 3D-Arbeiten):

X-Achse: horizontale Bewegung;
Y-Achse: vertikale Bewegung;
Z-Achse: Spindelhöhe und damit Schnitttiefe.

Die Befehle werden durch das Lesen eines von der CAM-Software erzeugten G-COD-Codes ausgeführt. Darin ist eine Art „Hinweise“ enthalten, die die Spindel/Laser und damit alle Bewegungen der Maschine, d.h. die der X-, Y- und Z-Achsen, regeln.

Mit einer CNC-Fräsmaschine können Sie mehrere Bearbeitungsvorgänge durchführen, die identisch sind und in den meisten Fällen fast keine Fehler zulassen, ein Ergebnis, das ohne die Hilfe einer solchen Maschine praktisch unmöglich ist.

CNC-Fräser: Wie sie aussehen und wie sie funktionieren

Ein Schlüsselelement von CNC-Fräsmaschinen sind CNC-Fräser.

CNC-Fräser sind rotierende Schneidwerkzeuge, mit denen überschüssiges Material von einem Werkstück entfernt wird. Es gibt sie in verschiedenen Formen und Größen, von denen jede für eine bestimmte Art der Bearbeitung ausgelegt ist.

Fräser können nach ihrer Form, dem Material, aus dem sie bestehen, und ihrer Geometrie klassifiziert werden.

Zu den gebräuchlichsten Formen gehören:

zylindrische Fräser;
Kugelfräser;
Spitzenfräser;
Scheibenfräser;
Fräser mit spiralförmigen Schneiden.

Wie man den richtigen CNC-Fräser auswählt

Die Wahl des richtigen Fräsers hängt von der Art der auszuführenden Bearbeitung ab. Schaftfräser eignen sich zum Beispiel für das Fräsen von ebenen Flächen, während Kugelfräser für die Bearbeitung von gekrümmten Flächen verwendet werden. Spitzenfräser werden für die Bearbeitung von Löchern und Nuten verwendet, während Scheibenfräser für die Bearbeitung von flachen und gekrümmten Flächen eingesetzt werden. Spiralfräser werden für die Bearbeitung harter Materialien wie Stahl verwendet.

Auch die Wahl des Fräserwerkstoffs ist wichtig. Dieser hängt von der Art des zu bearbeitenden Materials ab. Hartmetallfräser eignen sich beispielsweise ideal für die Bearbeitung harter Materialien wie Stahl, während HSS-Fräser (Schnellarbeitsstahl) ideal für die Bearbeitung weicher Materialien wie Aluminium sind.

Für CNC-Fräser aus polykristallinem Diamanten muss eine gesonderte Erklärung abgegeben werden.

Polykristalliner Diamant ist ein synthetischer Diamantschneidstoff, der annähernd die Härte eines monokristallinen Diamanten, d.h. eines Naturdiamanten, erreicht. Seine hohe Härte ermöglicht die Bearbeitung von besonders abrasiven Werkstoffen bei guter Standzeit. Werkzeuge mit polykristallinen Diamantschneidstoffen eignen sich daher hervorragend für die Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium, Magnesium und faserverstärkten Kunststoffen. Diese Art von CNC-Fräsern wird hauptsächlich in der professionellen Großserienfertigung eingesetzt und eignet sich nicht für den Heimwerkerbereich.

Außerdem sind polykristalline Diamant-CNC-Fräser weitaus teurer als alle anderen.

Auswahl von CNC-Fräsern: zusammenfassendes Schema

Im Folgenden finden Sie eine schematische und praktische Zusammenfassung der Kriterien, die bei der Auswahl von CNC-Fräsern zu berücksichtigen sind:

Das zu bearbeitende Material: Die Art des Materials beeinflusst die Wahl des Fräsers. Für Holz werden beispielsweise Fräser mit Hartmetallschneiden verwendet;
Die Art der Bearbeitung: Die Wahl des Fräsers hängt von der Art der Bearbeitung ab, die durchgeführt werden soll. So werden zum Beispiel beim 2D-Fräsen Fräser mit zwei Schneiden verwendet, während beim 3D-Fräsen Fräser mit drei Schneiden zum Einsatz kommen.
Die Schnittgeschwindigkeit: Die hängt von dem zu bearbeitenden Material und der Art der Bearbeitung ab. Eine zu hohe Geschwindigkeit kann zur Überhitzung des Fräsers und des Materials führen, während eine zu niedrige Geschwindigkeit einen übermäßigen Verschleiß des Fräsers verursachen kann.
Durchmesser des Fräsers: Der hängt von der Art der Bearbeitung und der erforderlichen Präzision ab. Im Allgemeinen gilt: Je größer der Fräserdurchmesser, desto höher die Vorschubgeschwindigkeit und desto größer die Schnitttiefe.
Die Länge des Fräsers: Die hängt von der erforderlichen Schnitttiefe ab. Je größer die Länge des Fräsers, desto größer ist die Schnitttiefe, die Sie erreichen können.