Fräsmaschinen – Wissenswertes

Eine Fräsmaschine ist eine spanende Werkzeugmaschine, wobei sich das Schneidewerkzeug, die Fräse, rotierend bewegt. Die Fräsmaschine ist mit dem Verfahren „Fräsen“ ein subtraktives Fertigungsverfahren, das heißt, Material wird vom Werkstück abtragen. Das Fräswerkzeug bildet hier das sich bewegende Element und das Werkstück ist fest fixiert.
Auf einer Fräsmaschine sind drei oder mehr Bewegungsachsen möglich und die Bearbeitung kann mit fast alle Stoffe (Holz, Kunststoff, Metall) stattfinden. Zudem kann eine Genauigkeit von bis zu 0,001mm und
eine Rauheit von bis zu RZ1,6 erzielt werden. Die Kosten für eine CNC-Maschinen variieren in der Regel zwischen 5.000 € und 150.000 € und kann in manchen Fällen höher liegen.

Große Hauptgruppen in der Unterscheidung sind die Stirnfräsen und die Umgangsfräsen. Bei der Stirnfräse ist die Werkzeugachse senkrecht zur Werkstückoberfläche, wohingegen bei der Umgangsfräsen die Werkzeugachse parallel zur Werkstückoberfläche ist. Des Weiteren kann bei den Fräsmaschinen zwischen Bauform und Zweck, Lage der Frässpindel oder Steuerung unterschieden werden. Bei der Steuerung einer Fräsmaschine unterscheidet man zwischen mechanisch oder numerisch gesteuerten Maschinen und bei der Lage der Frässpindel wird zwischen Waagerecht- und Senkrechtfräsmaschine unterschieden werden. Bei Bauform und Zweck kann man eine Unterscheidung zwischen Konsolfräsmaschinen, Bettfräsmaschinen oder Sonderfräsmaschinen vornehmen. In einer Konsolfräsmaschine befindet sich ein beweglicher Maschinentisch, welcher am Ständer oder Bett befestigt ist. Diese Art der Fräsmaschine ist für kleinere Werkstücke sinnvoller. Die Bettfräsmaschine eignet sich eher für schwere Werkstücke, da das Bett oder der Tisch voll aufliegt, weshalb Kippmomente präventiv verhindert werden. Weitere Arten von Fräsmaschinen wären beispielsweise die Portalfräsmaschine, die Kopierfräsmaschine, Tischfräsmaschine und viele weitere. Die wichtigste Unterscheidung für die meisten Fertigungsbetriebe ist jedoch die, in NC-Maschine und
CNC-Maschine.

Bei einer NC-Fräsmaschine erfolgt die Steuerung über einen Befehlssatz, welcher in Form von Zahlen, Buchstaben und/oder Symbolen ausgedrückt wird.
Eine NC-Fräsmaschine ist hardwarebasiert und die Bedienung muss von einem qualifizierten Mitarbeiter übernommen werden.
Die Bearbeitung der Bauteile findet nur auf der XY-Achse und gradlinig statt. Auf der NC-Fräsmaschine ist keine Speicherung von Daten innerhalb der Maschine möglich und (kurzfristige) Programmänderungen sind nur schwer umsetzbar. Zudem ist hier ein kontinuierlicher Betrieb der Maschine mühsam oder erst gar nicht möglich.
 

Bei einer CNC-Fräsmaschine erfolgt die Steuerung über Bewegungen des Werkstücks oder des Werkzeugs, welches mit Hilfe eines vorbereiteten Programms durchgeführt wird. Die CNC-Fräsmaschine ist im Gegensatz zur NC-Fräsmaschine softwarebasiert und die Bedienung ist von einem Mitarbeiter mit Grundkenntnissen auszuführen. Hier kann die Bauteilbearbeitung auf der XYZ-Achse ausgeführt werden.
Auf der CNC-Fräsmaschine ist die Speicherung vom Daten im PC möglich, sodass eine Wiederholung möglich ist. Ebenfalls sind Programmänderung während der ganztägigen Inbetriebnahme möglich. Des Weiteren ist eine NC-Maschine zeitaufwändiger als eine CNC-Maschine. Ebenso ist die Genauigkeit bei NC-Maschine im Vergleich zu einer CNC-Maschine geringer, so hat eine CNC-Maschine eine Genauigkeit bis 0,001 mm. Dafür sind die Anschaffungskosten von einer NC-Maschine geringer als die von CNC-Maschine.

Der Aufbau einer Fräsmaschine besteht aus vier Komponenten. Das Gestell, der Maschinentisch, der Fräskopf und der Vorschub.
Das Gestell und der Maschinenständer werden meistens nach der Monoblockbauweise gebaut. In dieser Bauweise sind das Gestell und
der Maschinenständer fest miteinander verbunden. Vorteil davon ist,
dass eine hohe dynamische Belastbarkeit möglich ist und nur eine kleine Standfläche benötigt wird. Die Monoblockbauweise ist für kleinere Bauteile vorteilhaft. Somit ist die Nutzung dieser Bauweise auf eine bestimmte Größe der Bauteile begrenzt. Wenn das Gestell aus Gussbauteilen besteht, ist es möglich ein höheres Gewicht an Bauteilen zu verwenden und die Standsicherheit verbessert sich.
Für große Anlagen wird das Gestell aus Schweißbauteilen vor Ort zusammengebaut.

Die Verwendung des Maschinentisches oder des Bettes, hängen von der Größe und das Gewicht der zu bearbeitenden Bauteile ab. So ist das Bett stabiler und für große Werkstücke sinnvoller. Hier können alle Vorschubbewegungen realisiert werden. Der Tisch hingegen ist bei hoher Belastung eher ungeeignet, da Verformung des Tisches und somit des Bauteils entstehen können. Hier können im Gegensatz zum Bett,
nur zwei oder drei Vorschubbewegungen realisiert werden.
Bei zwei Vorschubbewegungen wird der Tisch dann Winkeltisch und bei drei Vorschubbewegungen Kreuztisch genannt. Der Fräskopf besitzt ein hydraulische Werkzeugspannungssysteme und kann fest am Ständer montiert sein oder auf einer Führung sitzen. An modernen Fräsmaschinen ist der Fräsköpfe mit 5 oder mehr Achsen möglich. Um den Vorschub zu realisieren können die Schienen den Tisch oder die Spindel führen.
Im Allgemeinen ist meistens eine Gleitführung, eine Linearführung und bei modernen Fräsmaschinen eine Rotationsführung im Einsatz.  

So kann es bei Fräsmaschinen dazu kommen, dass wegfliegende Späne, Werkstücke oder manchmal Werkzeuge zu schweren Verletzungen führen. Ebenfalls sind ungeschützte bewegliche Maschinenteile eine mögliche Gefahr, da diese Kleidung einziehen können. Um sich vor solchen Gefahren zu schützen können schon im Vorhinein Schutzmaßnahmen getroffen werden. So ist das Tragen einer Schutzbrille sehr wichtig, um die Augen vor herumfliegenden Spänen abzuschirmen. Gleichermaßen können Fangbleche montiert werden, um diese Späne aufzufangen. Schließlich ist die Montage von Schutzgittern vor beweglichen Maschinenteilen und der „Not-Aus-Schalter“ eine weitere sinnvolle Maßnahme, um Mitarbeiter vor Risiken beim Umgang mit Fräsmaschinen zu schützen.

In der Lohnfertigung besitzen viele Fertigungsbetriebe heutzutage eine Fräsmaschine, um die Fertigung von Frästeilen zu realisieren.
Auf dem Markt werden den Betrieben daher eine Vielzahl an Fräsmaschinen geboten, aus denen sie wählen können. Dabei haben die einzelnen Maschinen ihre Vor- und Nachteile, die es abzuwägen gilt.
Auf der Basis von fundamentalen Informationen wie den verschiedenen Arten, sowie dem Aufbau einer Fräsmaschine konnte ein guter Überblick geboten werden. Sollte die Anschaffung einer Fräsmaschine in Erwägung gezogen werden, sollte die eigene Auftragslage bedacht werden.
So sollten CNC-Lohnfertiger die Wahl auf eine CNC-Maschine legen,
da diese den eigenen Anforderungen gerecht wird. Ansonsten ist eine ggfs. keine wirtschaftliche Fertigung möglich und die Investition kann sich nicht rentieren. Ebenso wichtig ist das Thema der Sicherheitsmaßnahmen bei dem Umgang mit einer Fräsmaschine. Es sollten bestimmte Vorschriften eingehalten werden, um die Mitarbeiter vor Verletzungen zu schützen.

Werden alle Kriterien beachtet, dann kann eine neue Fräsmaschine das Unternehmen bereichern und einen Beitrag zum Unternehmenserfolg beitragen!