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Wissenswertes zu Fräsmaschinen

Fräsmaschinen bearbeiten mit ihrem auswechselbaren Fräswerkzeug, dem präzisen Vorschub und der exakten Steuerung die Kontur und Oberfläche von Werkstücken. Herstellen lassen sich ebene Flächen, Nuten und Führungen bis hin zu komplexen 2D- und 3D-Formen, Werkzeugen und Maschinenteilen.

Wofür wird eine Fräsmaschine verwendet?

Eine Fräsmaschine ist ein elektrisches Werkzeug zur Herstellung von Werkstücken mit bestimmter geometrischer Kontur und Oberfläche. Das Einsatzspektrum der eng mit Drehmaschinen und Drechselmaschinen verwandten Fräsen ist groß. Durch die Möglichkeit, eine Fräse mit verschiedenen Schneidwerkzeugen zu bestücken, ergibt sich ein Anwendungsgebiet von der Bearbeitung von Stahl, Edelstahl, Guss, Buntmetall, Leichtmetall, Messing, Aluminium und Kupfer über Kunststoff, Acryl, Plexiglas bis hin zu Holz, Hartholz, Weichholz, MDF und Stein.

Einfache Fräsmaschinen glätten oder strukturieren Oberflächen oder erzeugen Nuten, Schlitze und Führungen mit hoher Genauigkeit, Schnittpräzision und geringer Toleranz. Es gibt eine große Auswahl an Fräsmaschinen in unterschiedlichen Größen, Ausstattungsvarianten und Automatisierungsgraden.

Im Profi-Bereich üblich und auch bei Heimwerkern und in der Hobbywerkstatt im Kommen sind CNC-Fräsen. Diese Maschinen machen mit ihrer CNC-Steuerung auch ausgefallene Formgebung möglich, beispielsweise für Modellbauten, Dekorationsobjekte, 3D-Buchstaben, Möbel, Schmuckstücke, Küchenhelfer, Brillengestelle, Lampen, Schlüsselanhänger und Musikinstrumente. Moderne Fräsmaschinen sind Gleichlauffräsen, bei denen die von der Schneide abgetragenen Späne vom Werkstück wegbewegt werden. Dadurch ergeben sich im Vergleich zu älteren Gegenlauffräsen eine bessere Oberflächenqualität und ein geringerer Verschleiß.

Zu den bekanntesten Herstellern von Fräsmaschinen zur Metallbearbeitung, Kunststoffbearbeitung und Holzbearbeitung zählen Holzmann Maschinen, Proxxon und Scheppach.

Wie funktioniert eine Fräsmaschine?

Das maschinelle Fräsen ist wie das Bohren oder Hobeln ein zerspanender Vorgang, bei dem Späne durch ein Fräswerkzeug vom Werkstück abgetragen werden. Bei diesem Bearbeitungsverfahren wird das Material durch ein sich mit hoher Geschwindigkeit drehendes Schneidwerkzeug entfernt. Dazu wird das Werkstück in die Fräsmaschine eingespannt.

Das Schneidwerkzeug in der Spindel fährt an der Oberfläche des Werkstücks entlang oder das Werkstück selbst wird bewegt und am Fräswerkzeug vorbeigeführt. Der Fräsvorgang ist beendet, wenn die gewünschte Kontur oder Oberfläche hergestellt ist.

Im Unterschied zu einer handgeführten Oberflächenfräse, die Sie ähnlich einem Elektrohobel oder einem Schwingschleifer freihändig über das Objekt führen, wird das Schneidwerkzeug in einer Fräsmaschine über eine oder mehrere Achsen millimetergenau geführt. Das Werkzeug im Kopf der Fräse ist wechselbar.

Über den Vorschub steuern Sie, wie viel Material abgetragen wird. Durch die Vorschubbewegung der Maschine ergibt sich eine hohe Präzision bei der Fräsbewegung. Der Vorschub auf der Oberfläche und damit die Schnittbewegung erfolgt beim üblicherweise angewandten Stirnfräsen senkrecht oder schräg zur Drehbewegung (Rotation) des Schneidwerkzeugs in der Maschine.

Der Winkel des Fräswerkzeugs und damit die Ausrichtung der Schneide zum Werkstück wird während der gesamten Vorschubbewegung beibehalten. Beim Umfangsfräsen wird die Werkzeugachse durch die Maschine parallel zur Werkstückoberfläche geführt.

Einfache Fräsmaschinen mit einer geradlinigen Vorschubbewegung beschränken sich auf das Planfräsen oder Profilfräsen von Werkstücken. Besser ausgestattete Maschinen beherrschen dank kreisförmigem Vorschub auch das Rundfräsen. Profi-Fräsmaschinen (CNC-Fräsmaschinen) sind mit ihrem flexibel steuerbaren Vorschub über die X-Achse, Y-Achse und Z-Achse auch in der Lage, dreidimensionale Formen zu erzeugen (Formfräsen).

Welche Arten von Fräsmaschinen gibt es?

1. Fräsen werden nach Bauform in Waagrecht-Fräsmaschinen, Senkrecht-Fräsmaschinen und Bettfräsmaschinen eingeteilt. Universal-Fräsmaschinen sind Allrounder und im Bereich von Werkstatt und Produktion durch ihre Verstellmöglichkeiten und den geringen Verfahrweg vielseitig einsetzbar. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen, Leistungsklassen und Größen.

2. Manuelle Kompaktmodelle mit geringem Platzbedarf sind vorwiegend für Einsteiger, Hobbynutzer und kleine Handwerksbetriebe zum gelegentlichen Fräsen gedacht. Größere Universal-Fräsmaschinen und Werkzeugmaschinen sind eine gute Wahl für die häufige Verwendung in Werkstätten, Handwerks-, Produktions- und Ausbildungsbetrieben.

3. Bohr-Fräsmaschinen sowie Dreh-, Bohr- und Fräsmaschinen sind kompakte Kombigeräte für Heimwerker und Bastler. Sie vereinen mehrere Funktionen in einer Maschine. Durch Umrüsten (Wechsel des Werkzeugs und des beiliegenden Zubehörs) lässt sich die Maschine vom Bohrbetrieb in den Drehmodus oder zur Fräse umbauen.

Handgesteuerte Fräsmaschine oder CNC-Fräsmaschine?

Eine elektrische Fräsmaschine für Einsteiger und den Hobbygebrauch wird üblicherweise von Hand gesteuert. Diese Maschinen besitzen einen mechanischen Vorschub und dienen der Anfertigung von Einzelstücken und Kleinserien. Fräsmaschinen für den versierten Hobbyanwender sowie professionelle Nutzer zeichnen sich durch umfangreiche Steuerungs- und Automatisierungsmöglichkeiten aus. Am leistungsfähigsten sind CNC-gesteuerte Fräsmaschinen. Sie werden statt durch einen Benutzer von einem Computer bedient.

Lange Zeit waren die automatisierten CNC-Fräsmaschinen der Industrie, Produktion und Werkzeugherstellung vorbehalten. Zunehmend stehen auch günstige Fräsen mit CNC zur Auswahl, die sich für den anspruchsvollen Hobbybereich, Modellbau und die Platinenherstellung empfehlen. Das Kürzel CNC steht für „Computerized Numerical Control“ und bezeichnet Fräsmaschinen mit Computersteuerung, die Software-gestützt und damit voll automatisiert arbeiten. Vor allem die Genauigkeit, das hohe Maß an Fräspräzision und der geringe Verfahrweg sprechen für das CNC-Fräsen. Mit CNC lassen sich auch aufwendige Formen und Oberflächenstrukturen erstellen, die mit anderen Fräsen nicht oder zumindest nicht so schnell zu realisieren wären.

Das sind die Vorteile einer CNC-Fräse

Kennzeichen einer CNC-Fräse ist der automatische Vorschub über eingebaute Schrittmotoren auf mehreren Achsen. Alle Bearbeitungsschritte werden bei einer CNC-Fräsmaschine in einer Software am Computer programmiert und anschließend ohne manuellen Eingriff durch den Maschinenbediener per CNC-Code angewendet. Im CNC-Programm setzen Sie Ihre CAD-Zeichnung zu Befehlen um, damit die Maschine weiß, welche Achsen bewegt werden sollen.

Einmal erstellte CNC-Programme lassen sich leicht abändern und an neue Anforderungen oder Werkstoffe anpassen. Bei der Herstellung identischer Werkstücke ist eine CNC-Fräse eine große Erleichterung. Ein weiterer Pluspunkt von CNC ist die deutlich schnellere Werkzeugführung gegenüber der Handsteuerung und der sich so ergebende Geschwindigkeitsvorteil bei der Fertigstellung. Den vielen Vorzügen von CNC stehen im Vergleich zu einer konventionellen Fräsmaschine höhere Einstiegskosten, ein größerer Platzbedarf für das Gerät und der zu Beginn höhere Lernaufwand entgegen. Die Flexibilität und die beachtliche Arbeitsgeschwindigkeit einer CNC-Fräsmaschine überwiegen diese Punkte jedoch in der Regel. Durch die präzisen Reproduktionsmöglichkeiten von CNC eignen sich CNC-Fräsmaschinen und Werkzeugmaschinen auch für die Serienproduktion.

Das richtige Fräswerkzeug zur Oberflächenbearbeitung

Bei der Metallbearbeitung sowie der Bearbeitung von Kunststoff und Holz mit einer Fräsmaschine finden Fräser mit unterschiedlicher Geometrie Verwendung. Durch die Beschaffenheit der Schneide ergibt sich ein spezifisches Schlicht-Schrupp-Profil und damit unterschiedliche Fräseigenschaften.

Schlichtfräser erzielen eine kleine bis mittlere Materialabnahme mit geringem Spanvolumen und hoher Oberflächengüte. Schrupp-Schlichtfräser arbeiten durch ihre mittlere Rilleneinteilung und das sich daraus ergebende größere Spanvolumen schneller bei meist ausreichender Oberflächengüte. Für einen hohen Materialabtrag ist ein entsprechend großes Zerspanungsvolumen nötig. Dafür eigenen sich Schruppfräser mit grober Rilleneinteilung. Die resultierende Werkstückoberfläche muss nach dem Schruppfräsen in der Regel noch geschlichtet werden, bedarf also einer weiteren Oberflächenbearbeitung, zum Beispiel mit einem Schlichtfräser.

Fräser gibt es in vielen unterschiedlichen Ausführungen - als Einzahnfräser und Mehrzahnschneider, Radiusfräser, Scheibenfräser, Profilfräser, Formfräser, Torusfräser, Microfräser und Walzstirnfräser.

Fräswerkzeuge richtig einspannen

Arbeiten Sie beim Ein- und Aufspannen des Schneidwerkzeugs in den Fräskopf möglichst sorgfältig. Reinigen und prüfen Sie den Fräser vor der Verwendung. Für sicheres Arbeiten, einen sauberen Schnitt aus dem Material und eine hohe Oberflächenqualität muss der Fräser über die Anzugsmutter oder Anzugsschraube richtig fixiert sein, damit er rund und plan läuft. Spannen Sie das Schneidwerkzeug möglichst kurz ein, um ein Durchbiegen zu verhindern. Stellen Sie sicher, dass der Mitnehmerstein in die Aussparungen greift. Tauschen Sie beschädigte oder stumpfe Fräswerkzeuge aus.

  

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