CNC Fräse – CNC Maschine

Die Bearbeitung von Holzwerkstoffen, z.B. Weichholz, Hartholz und Plattenmaterialien, Aluminium, sowie Kunststoffe ist mit der CNC Fräse möglich.

Das ist von dem verwendeten CNC Fräser abhängig. Für eine saubere Oberkante empfehlen wir CNC Spiralnutfräser VHM mit Linksdrall. Durch den Druck auf das Material entstehen absolut ausrissfreie Schnittkanten. Für die Unterseite wird ein Fräser mit Rechtsdrall verwendet. Sollen beide Schnittkanten in einem Vorgang bearbeitet werden, können sog. Kompressionsfräser oder Dual-Cut Fräser verwendet werden, welche in unterschiedlichen Bereichen der Schneiden einen entgegengesetzten Drall haben. Der Linksdrall am Schaftende sorgt für eine ausrissfreie Oberseite, der Rechtsdrall an der Spitze des Fräsers für eine ausrissfreie Unterseite.

Beispielsweise kommt es beim Wirbelfräsen durch den abgesetzten Schnitt häufig zu unsauberen Kanten, welche dann entweder manuell oder durch einen weiteren CNC-Arbeitsschritt bearbeitet werden müssen. Auch hinterlassen Schruppfräser keine hohe Oberflächenqualität. Hier muss ebenfalls nachgearbeitet werden, entweder manuell oder mit einem abschließenden Schlichtdurchgang. In den meisten CAM-Programmen ist es möglich, einen finalen Schlichtdurchgang durchzuführen, der meist über die komplette Materialstärke geht. Hier wird dann lediglich Material im Bereich < 1 mm abgetragen, um eine gleichmäßige Schnittkante zu liefern.

Einer der Hauptfaktoren für ein erfolgreiches Fräsergebnis ist das Zusammenspiel aus Vorschub und Drehzahl. Dreht das Werkzeug im Vergleich zum Vorschub zu schnell, wird kein wirklicher Span abgetragen und das Werkzeug reibt mehr am Werkstück und erzeugt Staub. Bei Holz führt das zu Verbrennungen am Material und auch der Fräser nutzt sich sehr schnell ab. Bei Kunststoffen und Aluminium kann das schnell größere Probleme mit sich bringen.

• Kunststoff: wird zu heiß und schmilzt, anstatt geschnitten zu werden.
• Aluminium: es kann dazu führen, dass sich das Aluminium an den Fräser schweißt, wodurch sowohl Werkstück als auch Fräser zerstört werden.

Ist im Gegensatz die Drehzahl zu niedrig, bedeutet das zu hohe Schneidkräfte für den Fräser, was häufig entweder zum Bruch des Fräsers führt oder zu Schrittverlusten an den Schrittmotoren. Das führt dann zu fehlerhaft umgesetzten Fräswegen und einem zerstörten Werkstück.

Grundsätzlich gibt es für verschiedene Materialien und Fräsarten auch spezielle, dafür ausgelegte Werkzeuge. Diese unterscheiden sich sowohl im Material (HSS, HM, uvm.), als auch in den Schnittgeometrien.

Schruppfräser haben z.B. einen eher aggressiven Schnittwinkel, um schnell viel Material abzutragen, ohne auf die Schnittgüte großen Wert zu legen.

Schlichtfräser tragen wenig Material ab und hinterlassen eine saubere Schnittkante. Entsprechend werden hier flachere Schnittwinkel verwendet, ähnlich dem Winkel eines Hobeleisens.

Für Holz und Aluminium eignen sich Fräser mit Hartmetallschneiden. Diese werden entweder an einen Stahlschaft angelötet (klassische Schaftfräser für die Oberfräse) oder bestehen komplett aus einer Hartmetallmischung. Auch die Schneidenanzahl spielt eine Rolle für die Standzeit und das Fräsergebnis. Für Aluminium werden z.B. oft einschneidige Fräser eingesetzt, um der Maschine mehr Zeit zu geben und den geschnittenen Span sauber abtransportieren zu können.

Die wichtigsten Kennzahlen beim Fräsen sind: Vorschub, Drehzahl und Zustellung

Beim Fräsen von Taschen mit vielen parallelen Fräsbahnen wird oft mit einer Querzustellung von <50% gearbeitet. Jede Fräsbahn überlappt also nur zur Hälfte mit der vorherigen Bahn. Die zusätzlich benötigte Fräszeit kann dann durch einen höheren Vorschub kompensiert werden. Auch die Entscheidung „Gleich- oder Gegenlauffräsen“ kann entscheidenden Einfluss auf das Fräsergebnis haben. Die richtige Schnittgeschwindigkeit kann nicht pauschal beantwortet werden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn mit der CNC Fräse einige Testfräsungen in Reststücken durchführt werden.

Es sollte möglichst außerhalb zu fräsender Konturen eingetaucht werden, um dann von der Seite an die zu fräsende Kontur anzufahren. Zudem führt ein finaler Schlichtdurchgang oft zu einem sauberen, besseren Ergebnis, da hierbei nur wenig Material abgetragen wird und der Fräser auch nur mit 10-20% Querzustellung belastet wird. Beim Fräsen sehr filigraner Details (z.B. 0,5 mm Fräser) ist Geduld eine Tugend. Auch wenn Fräser und Maschine höhere Vorschübe und Drehzahlen problemlos bewerkstelligen würden, bei Holz-Materialien führen defensivere Schnittwerte oft zu weniger Ausrissen an filigranen Frästeilen.

Bei der manuellen Bearbeitung, z.B. am Frästisch mit einer Oberfräse, ist lediglich das Gegenlauffräsen zulässig. Beim Gleichlauffräsen wird das Material zum Fräser hingezogen, was Sicherheitsrisiken und Gefahren mit sich zieht. Bei der Bearbeitung an der CNC sieht das anders aus. Die Gesamtsteifigkeit und das Umkehrspiel der Maschine entscheiden darüber, ob ein Gleichlauffräsen möglich bzw. sinnvoll ist.

Wenn es die Maschine zulässt, wird im CNC-Bereich allerdings das Gleichlauffräsen bevorzugt, da es einige Vorteile mit sich bringt:

• Längere Fräser-Standzeit
• Niedrigere Schnittkräfte
• Spanauswurf hinter den Fräser und somit weniger „Mehrfachbearbeitung“ der Späne
• Bessere Oberflächenqualität