CNC Fräse

CNC-Fräse: Aufbau, Funktion, Achsen und Anwendungen

Eine CNC-Fräse ist eine computergesteuerte Werkzeugmaschine, die Werkstücke mit rotierenden, meist mehrschneidigen Fräswerkzeugen bearbeitet. Durch die koordinierte Bewegung mehrerer Maschinenachsen können ebene Flächen, Nuten, Taschen, Bohrungen, Gewinde und komplexe dreidimensionale Konturen mit hoher Wiederholgenauigkeit hergestellt werden.

Die Abkürzung CNC steht für Computerized Numerical Control, auf Deutsch computergestützte numerische Steuerung. Die Maschine folgt einem NC-Programm, in dem unter anderem Werkzeugwege, Koordinaten, Vorschübe, Drehzahlen und Zusatzfunktionen festgelegt sind.

Wie funktioniert eine CNC-Fräse?

Beim Fräsen führt das Werkzeug die rotierende Hauptbewegung aus. Die Vorschubbewegung entsteht durch das Verfahren des Werkzeugs, des Maschinentisches oder beider Baugruppen entlang definierter Achsen. Jede Schneide des Fräsers trennt bei ihrem Eingriff einen Span vom Werkstück ab.

Die CNC-Steuerung verarbeitet das NC-Programm und berechnet fortlaufend die Sollpositionen der Achsen. Antriebe bewegen die Achsschlitten, während Messsysteme oder Motorgeber die tatsächliche Position erfassen. In einem geregelten Antriebssystem vergleicht die Steuerung Soll- und Istwert und korrigiert auftretende Abweichungen.

Der grundlegende Ablauf lautet:

1. Werkstück konstruieren oder Zeichnungsdaten übernehmen.
2. Bearbeitungsstrategie und Werkzeuge festlegen.
3. Werkzeugwege programmieren.
4. NC-Programm an die Maschine übertragen.
5. Werkstück und Werkzeuge einrichten.
6. Werkstücknullpunkt und Werkzeugkorrekturen bestimmen.
7. Programm prüfen und einfahren.
8. Werkstück automatisch bearbeiten.
9. Maße und Oberflächen kontrollieren.

Unterschied zwischen konventioneller und CNC-gesteuerter Fräsmaschine

Bei einer konventionellen Fräsmaschine bewegt der Bediener die Achsen überwiegend mit Handrädern oder einfachen Vorschubantrieben. An einer CNC-Fräse werden die Bewegungen durch ein gespeichertes Programm gesteuert.

Merkmal	Konventionelle Fräsmaschine	CNC-Fräse
Achsbewegung	manuell oder über einfachen Vorschub	programmgesteuert
Komplexe Konturen	nur eingeschränkt herstellbar	durch interpolierte Achsbewegungen möglich
Wiederholbarkeit	stark vom Bediener abhängig	bei stabilem Prozess sehr hoch
Einzelteilfertigung	direktes Arbeiten ohne Programmlauf möglich	Einrichtung und Programmierung erforderlich
Serienfertigung	hoher manueller Aufwand	automatisierter, wiederholbarer Ablauf
Werkzeugkorrekturen	häufig manuell	in Korrekturspeichern hinterlegt
Prozessüberwachung	überwiegend durch Bediener	durch Steuerungs- und Sensorfunktionen erweiterbar

Aufbau einer CNC-Fräse

Die Leistungsfähigkeit einer CNC-Fräse entsteht aus dem Zusammenspiel mechanischer, elektrischer und steuerungstechnischer Baugruppen.

Baugruppe	Aufgabe
Maschinenbett und Gestell	Nimmt Kräfte auf und bildet die steife geometrische Basis der Maschine
Maschinentisch	Trägt Spannmittel und Werkstück; besitzt häufig T-Nuten oder ein Rastersystem
Linearführungen	Führen die beweglichen Achsschlitten möglichst spielfrei und geradlinig
Vorschubantriebe	Erzeugen die Achsbewegungen, beispielsweise über Kugelgewindetriebe oder Linearmotoren
Servo- oder Schrittmotoren	Wandeln elektrische Steuersignale in geregelte oder schrittweise Bewegungen um
Frässpindel	Spannt das Werkzeug und erzeugt Drehzahl sowie Drehmoment
Werkzeugaufnahme	Verbindet Fräswerkzeug und Spindel und überträgt das Drehmoment
Werkzeugwechsler	Wechselt die im Werkzeugmagazin bereitgestellten Werkzeuge automatisch
CNC-Steuerung	Interpretiert das NC-Programm, interpoliert die Bahn und steuert die Maschine
Wegmesssysteme	Erfassen Positionen direkt an den Achsen oder indirekt über den Antrieb
Kühlschmierstoffsystem	Kühlt, schmiert und transportiert Späne aus der Eingriffszone
Späneförderer oder Spänewanne	Sammelt und entfernt anfallende Späne
Schutzumhausung	Trennt Arbeitsraum und Bedienbereich voneinander
Sicherheitseinrichtungen	Überwachen Türen, Not-Halt, Antriebsfreigaben und gefährliche Zustände

Die Achsen einer CNC-Fräse

Die drei linearen Hauptachsen werden mit X, Y und Z bezeichnet. Ihre positive Richtung folgt dem festgelegten Maschinenkoordinatensystem.

Die Z-Achse liegt grundsätzlich parallel zur Hauptspindel. Eine positive Z-Bewegung vergrößert üblicherweise den Abstand zwischen Werkzeug und Werkstück.

Bei einer vertikalen 3-Achs-Fräsmaschine gilt in der typischen Darstellung:

Achse	Typische Bewegungsrichtung
X-Achse	links und rechts
Y-Achse	vor und zurück
Z-Achse	auf und ab, parallel zur Frässpindel

Zusätzliche Drehachsen werden nach der Achse benannt, um die sie rotieren:

Drehachse	Rotation um
A-Achse	X-Achse
B-Achse	Y-Achse
C-Achse	Z-Achse

Die tatsächliche Bewegung kann je nach Maschinenbauart durch den Tisch, den Fräskopf oder eine Kombination aus beiden ausgeführt werden. Für das NC-Programm ist die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück entscheidend.

3-Achs-, 3+2-Achs- und 5-Achs-Bearbeitung

3-Achs-Bearbeitung

Eine 3-Achs-Fräse bewegt Werkzeug und Werkstück entlang X, Y und Z. Sie eignet sich für Flächen, Taschen, Bohrbilder, Konturen und viele sogenannte 2,5D-Bearbeitungen.

Hinterschnitte und mehrere Werkstückseiten erfordern häufig ein Umspannen.

4-Achs-Bearbeitung

Eine zusätzliche Drehachse ermöglicht die Bearbeitung mehrerer Umfangsflächen oder rotatorischer Konturen. Typische Anwendungen sind Nuten auf Wellen, Teilungen, Gravuren auf Zylindern oder die Mehrseitenbearbeitung.

3+2-Achs-Bearbeitung

Bei der angestellten Bearbeitung positionieren zwei Drehachsen das Werkstück oder den Fräskopf. Während des eigentlichen Schnitts bleiben diese Drehachsen normalerweise stehen und die Bearbeitung erfolgt über die drei Linearachsen.

Dadurch lassen sich mehrere Werkstückseiten in einer Aufspannung erreichen.

Simultane 5-Achs-Bearbeitung

Bei der simultanen 5-Achs-Bearbeitung können drei Linear- und zwei Drehachsen während des Fräsens gleichzeitig bewegt werden.

Das ermöglicht komplexe Freiformflächen, günstige Werkzeuganstellungen und die Bearbeitung schwer zugänglicher Bereiche. Programmierung, Kollisionskontrolle und Maschinenkinematik sind dabei deutlich anspruchsvoller.

CNC-Steuerung und Lageregelung

Die CNC-Steuerung bildet die Verbindung zwischen NC-Programm und Werkzeugmaschine. Sie übernimmt unter anderem:

• Bahninterpolation zwischen programmierten Punkten
• Drehzahl- und Vorschubsteuerung
• Werkzeugverwaltung und Werkzeugkorrekturen
• Nullpunktverschiebungen
• Schaltung von Kühlschmierstoff, Absaugung und weiteren Zusatzfunktionen
• Überwachung von Achsgrenzen und Betriebszuständen
• Kommunikation mit Antrieben, Sensoren und Automatisierungseinrichtungen

Industrielle CNC-Fräsen verwenden überwiegend Servoantriebe. Drehgeber oder lineare Messsysteme melden Position und Geschwindigkeit zurück.

Bei einfacheren Maschinen und Eigenbauten kommen häufig Schrittmotoren zum Einsatz. Sie bewegen sich entsprechend der ausgegebenen Impulse. Ohne zusätzliche Rückführung erkennt eine reine Schrittmotorsteuerung einen tatsächlichen Schrittverlust nicht unmittelbar.

Maschinenkoordinaten, Referenzpunkt und Werkstücknullpunkt

Eine CNC-Fräse arbeitet mit mehreren Bezugssystemen:

Bezug	Bedeutung
Maschinennullpunkt	Festgelegter Ursprung des Maschinenkoordinatensystems
Referenzpunkt	Definierte Position, über die die Steuerung den Achsbezug herstellt
Werkstücknullpunkt	Vom Programmierer festgelegter Ursprung am Werkstück
Werkzeugbezugspunkt	Bezug für Werkzeuglänge und Werkzeugradius

Nach dem Einschalten benötigen Maschinen mit inkrementeller Positionsmessung normalerweise eine Referenzfahrt. Maschinen mit geeigneten absoluten Messsystemen können ihre Position ohne klassische Referenzfahrt kennen.

Der Werkstücknullpunkt wird häufig über Nullpunktverschiebungen wie G54 bis G59 aufgerufen. Werkzeuglänge und Werkzeugradius werden in Werkzeugkorrekturspeichern hinterlegt.

Erst das Zusammenspiel aus Maschinenposition, Werkstücknullpunkt und Werkzeugkorrektur bestimmt die tatsächliche Lage der Schneide.

Von der CAD-Zeichnung zum fertigen Werkstück

Der digitale Fertigungsablauf besteht typischerweise aus mehreren Stufen:

CAD-Modell → CAM-Bearbeitung → Postprozessor → NC-Programm → Simulation → Maschineneinrichtung → Fertigung → Qualitätskontrolle

CAD

Im CAD-System entsteht die Geometrie des Bauteils. Grundlage können ein dreidimensionales Modell, eine zweidimensionale Zeichnung oder importierte Konstruktionsdaten sein.

CAM

Im CAM-System werden Rohteil, Aufspannungen, Werkzeuge, Bearbeitungsfolgen und Schnittdaten festgelegt. Das System berechnet daraus die Werkzeugbahnen.

Postprozessor

Der Postprozessor übersetzt die neutralen CAM-Werkzeugwege in ein NC-Programm, das zur Steuerung, Achsanordnung und Kinematik der konkreten Maschine passt.

Ein ungeeigneter Postprozessor kann fehlerhafte Bewegungen oder nicht unterstützte Befehle erzeugen.

Simulation und Einfahren

Vor der automatischen Bearbeitung sollten Werkzeugwege, Werkzeuglängen, Nullpunkte, Spannmittel und Verfahrgrenzen geprüft werden.

Neue Programme werden häufig mit reduziertem Eilgang, Einzelsatz, Sicherheitsabstand oder grafischer Simulation eingefahren.

Aufbau eines NC-Programms

Ein NC-Programm besteht aus Programmsätzen mit Wegbedingungen, Koordinaten und Zusatzfunktionen. Die genaue Syntax hängt von der verwendeten Steuerung ab.

Befehl	Typische Bedeutung
G0	Positionieren im Eilgang
G1	lineare Bearbeitungsbewegung
G2 / G3	Kreisbewegung im oder gegen den Uhrzeigersinn
G17	Auswahl der XY-Arbeitsebene
G54	Aufruf einer Werkstücknullpunktverschiebung
G90	absolute Maßangabe
G91	inkrementale Maßangabe
M3 / M4	Spindeldrehrichtung einschalten
M5	Spindel stoppen
M6	Werkzeugwechsel
M8 / M9	Kühlschmierstoff ein- oder ausschalten
M30	Programmende und Rücksetzen

Ein stark vereinfachtes Beispiel kann folgendermaßen aussehen:

G17 G21 G90 G54
T1 M6
S12000 M3
G0 X0 Y0
G43 H1 Z20
M8
G1 Z-2 F300
G1 X50 F800
G0 Z20
M9
M5
M30

Das Beispiel dient nur zur Erklärung des Programmaufbaus. Befehle, Werkzeugkorrekturen und Sicherheitsfunktionen müssen immer zur konkreten Maschine und Steuerung passen.

Wichtige Schnittdaten beim CNC-Fräsen

Die Bearbeitungsqualität hängt wesentlich von passenden Schnittdaten ab.

Größe	Formelzeichen	Bedeutung
Schnittgeschwindigkeit	$v_c$	Geschwindigkeit der Schneide am Werkzeugumfang
Drehzahl	$n$	Umdrehungen der Frässpindel pro Minute
Vorschub pro Zahn	$f_z$	Vorschubweg je wirksamer Schneide
Vorschubgeschwindigkeit	$v_f$	Verfahrweg pro Minute während der Bearbeitung
Schneidenzahl	$z$	Zahl der wirksamen Werkzeugschneiden
axiale Schnitttiefe	$a_p$	Eingriff entlang der Werkzeugachse
radiale Schnittbreite	$a_e$	seitlicher Werkzeugeingriff

Die Drehzahl lässt sich aus Schnittgeschwindigkeit und Werkzeugdurchmesser berechnen:$$n = \frac{1000 \cdot v_c}{\pi \cdot D}$$

Die Vorschubgeschwindigkeit ergibt sich aus Drehzahl, Schneidenzahl und Vorschub pro Zahn:$$v_f = n \cdot z \cdot f_z$$

Dabei werden $v_c$ in m/min, $D$ in mm, $f_z$ in mm und $v_f$ in mm/min eingesetzt.

Schnittwerte sind keine universellen Konstanten. Sie müssen zu Werkstoff, Werkzeug, Beschichtung, Auskraglänge, Kühlung, Maschinensteifigkeit sowie axialem und radialem Eingriff passen.

Gleichlauf- und Gegenlauffräsen

Verfahren	Bewegungsbeziehung	Typische Eigenschaft
Gleichlauffräsen	Vorschubrichtung entspricht im Eingriff der Bewegungsrichtung der Schneide	häufig bessere Oberfläche und geringere Reibung; verlangt eine spielfreie Vorschubmechanik
Gegenlauffräsen	Vorschubrichtung wirkt der Schneidenbewegung entgegen	Span beginnt dünn und wird dicker; kann bei Zunder oder bestimmten instabilen Bedingungen Vorteile haben

Auf modernen, spielfrei ausgelegten CNC-Fräsen wird überwiegend im Gleichlauf gefräst. Bei Maschinen mit Umkehrspiel kann Gleichlauf zu einem unkontrollierten Einziehen des Tisches führen.

Typische Fräsoperationen

• Planfräsen ebener Flächen
• Umfangs- und Konturfräsen
• Nutfräsen
• Taschenfräsen
• Bohrungsbearbeitung
• Gewindefräsen
• Fasen und Entgraten
• Form- und Kopierfräsen
• 3D-Freiformflächenbearbeitung
• trochoidales und dynamisches Fräsen
• Gravieren
• Mehrseitenbearbeitung

Bauarten von CNC-Fräsmaschinen

Vertikale CNC-Fräse

Die Hauptspindel steht vertikal. Diese Bauart ist übersichtlich, vielseitig und für zahlreiche prismatische Werkstücke geeignet.

Horizontale CNC-Fräse

Die Hauptspindel ist horizontal angeordnet. Späne können bei vielen Bearbeitungen leichter aus der Schnittzone fallen.

Horizontale Maschinen werden häufig für produktive Mehrseitenbearbeitungen eingesetzt.

Portalfräse

Bei einer Portalfräse überspannt ein Portal den Arbeitsraum. Sie eignet sich für große Platten, Formen, Modellbaukomponenten und ausgedehnte Verfahrwege.

Je nach Konstruktion bewegt sich das Portal, der Tisch oder beides.

Tisch- und Desktop-CNC-Fräse

Kompakte Maschinen werden für Ausbildung, Elektronik, Modellbau, Gravuren, Kunststoffe, Holz und leichte Metallbearbeitung eingesetzt.

Ihre geringere Masse und Steifigkeit begrenzen meist Zustellung, Werkzeugdurchmesser und Zerspanungsleistung.

Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine

HSC-Maschinen arbeiten mit hohen Drehzahlen und dynamischen Achsbewegungen. Sie werden unter anderem für Formenbau, Aluminium, Graphit und feine Oberflächen eingesetzt.

Eine hohe Drehzahl allein macht eine Maschine jedoch noch nicht zu einer leistungsfähigen HSC-Fräse. Entscheidend sind das gesamte dynamische System und eine geeignete Prozessauslegung.

Unterschied zwischen CNC-Fräse und Bearbeitungszentrum

Der Begriff CNC-Fräse beschreibt grundsätzlich eine numerisch gesteuerte Fräsmaschine.

Ein Bearbeitungszentrum verfügt darüber hinaus typischerweise über einen automatischen Werkzeugwechsel, ein Werkzeugmagazin und eine weitgehend geschlossene Arbeitsraumumhausung. Häufig kommen Messtaster, Palettenwechsler, Späneförderer oder weitere Automatisierungseinrichtungen hinzu.

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden beide Begriffe teilweise gleichbedeutend verwendet. Technisch betont der Begriff Bearbeitungszentrum den automatisierten Ablauf mehrerer Bearbeitungsschritte in einer oder möglichst wenigen Aufspannungen.

Bearbeitbare Werkstoffe

Mit einer passend ausgelegten CNC-Fräse lassen sich zahlreiche Werkstoffe bearbeiten:

• Aluminium- und Magnesiumlegierungen
• unlegierte, legierte und nichtrostende Stähle
• Gusseisen
• Kupfer, Messing und Bronze
• Kunststoffe
• faserverstärkte Verbundwerkstoffe
• Holz und Holzwerkstoffe
• Graphit
• Schaum- und Modellbauwerkstoffe

Maschine, Absaugung, Kühlschmierstoff, Werkzeuggeometrie und Schnittdaten müssen zum jeweiligen Werkstoff passen.

Besonders bei brennbaren Metallspänen, gesundheitsgefährdenden Stäuben oder faserverstärkten Werkstoffen sind geeignete Schutz- und Entsorgungskonzepte erforderlich.

Fräswerkzeuge für CNC-Fräsen

Typische Werkzeugarten sind:

• Schaftfräser
• Planfräser
• Kugelkopffräser
• Torusfräser
• Nutfräser
• Fasenfräser
• Gravierfräser
• Gewindefräser
• Bohrer, Reibahlen und Senker
• Wendeschneidplattenfräser

Als Schneidstoffe werden unter anderem Schnellarbeitsstahl, Vollhartmetall, bestückte Werkzeuge und polykristalline Schneidstoffe eingesetzt.

Auswahlkriterien sind Werkstoff, Schnittgeschwindigkeit, Steifigkeit, geforderte Oberfläche und Wirtschaftlichkeit.

Wovon hängt die Genauigkeit einer CNC-Fräse ab?

Die kleinste programmierbare Wegauflösung ist nicht automatisch identisch mit der erreichbaren Werkstückgenauigkeit. Entscheidend ist die gesamte Prozesskette.

Wichtige Einflussgrößen sind:

• Steifigkeit und Schwingungsverhalten des Maschinengestells
• Geradheit und Rechtwinkligkeit der Achsführungen
• Umkehrspiel und Steigungsfehler der Vorschubantriebe
• Genauigkeit und Anordnung der Messsysteme
• Rundlauf und Lagerzustand der Frässpindel
• Werkzeugaufnahme und Werkzeugauskragung
• Werkzeugdurchbiegung und Werkzeugverschleiß
• Werkstückspannung und Verformung
• Temperatur von Maschine, Werkzeug und Werkstück
• Schnittkräfte und Bearbeitungsstrategie
• Qualität der Nullpunkt- und Werkzeugvermessung

Häufige Fehler und ihre Ursachen

Fehlerbild	Mögliche Ursache
Rattermarken	zu große Auskragung, geringe Steifigkeit, ungünstige Drehzahl oder Schnittaufteilung
Maßabweichung	falscher Nullpunkt, fehlerhafte Werkzeugkorrektur, Temperatur oder Werkzeugverschleiß
Gratbildung	stumpfes oder ungeeignetes Werkzeug, falscher Vorschub oder ungünstige Strategie
Werkzeugbruch	Kollision, Spanstau, zu hohe Belastung, falsche Werkzeugdaten oder Rundlauffehler
schlechte Oberfläche	Rundlauffehler, Schwingungen, Aufbauschneide oder ungeeignete Schnittwerte
Schrittverlust	Überlastung eines ungeregelten Schrittmotorantriebs, zu hohe Beschleunigung oder mechanische Schwergängigkeit
Positionsfehler nur in einer Richtung	Umkehrspiel, lose Kupplung oder fehlerhafte Kompensation
Brandspuren bei Holz oder Kunststoff	stumpfes Werkzeug, zu geringe Spanbildung oder unzureichende Spanabfuhr

Sicherheit an CNC-Fräsmaschinen

Eine CNC-Fräse kann durch rotierende Werkzeuge, automatisch bewegte Achsen, scharfkantige Späne, hohe elektrische Leistungen und Kühlschmierstoffe erhebliche Gefährdungen erzeugen.

Grundlegende Schutzmaßnahmen sind:

• geschlossene und überwachte Schutzumhausung
• wirksamer Not-Halt und sichere Antriebsabschaltung
• verriegelte Schutztüren während gefährlicher Bewegungen
• sichere Werkstück- und Werkzeugspannung
• Schutzbrille bei Einricht- und Reinigungsarbeiten
• keine losen Kleidungsstücke, Handschuhe oder langen Haare im Bereich rotierender Teile
• Späne nicht mit der Hand entfernen
• Einrichtbetrieb nur mit vorgesehenen reduzierten Geschwindigkeiten und Zustimmeinrichtungen
• Eingriffe erst nach Stillstand und gesichertem Maschinenzustand
• geeignete Absaugung, Lösch- und Entsorgungskonzepte für kritische Werkstoffe

Der Not-Halt ersetzt weder eine fachgerechte Sicherheitssteuerung noch die mechanische Schutzumhausung.

Wartung einer CNC-Fräse

Regelmäßige Wartung erhält Genauigkeit, Verfügbarkeit und Prozesssicherheit. Typische Arbeiten sind:

• Führungen und Kugelgewindetriebe nach Vorgabe schmieren
• Kühlschmierstoffstand, Konzentration und Zustand kontrollieren
• Späne aus Arbeitsraum, Abdeckungen und Förderer entfernen
• Werkzeugaufnahmen und Spindelkegel reinigen
• Pneumatikdruck und Filter prüfen
• Schutzabdeckungen und Faltenbälge kontrollieren
• Referenzschalter, Endschalter und Türüberwachung testen
• Rundlauf und Werkzeugspannkraft regelmäßig prüfen
• Achsspiel, Rechtwinkligkeit und Positioniergenauigkeit überwachen
• Datensicherungen von Parametern, Werkzeugdaten und Programmen anlegen

Wartungsintervalle richten sich nach Maschine, Betriebsstunden, Werkstoffen und Umgebungsbedingungen.

Vorteile einer CNC-Fräse

• hohe Wiederholgenauigkeit
• Herstellung komplexer Konturen
• automatisierbare Serienfertigung
• reproduzierbare Schnittbedingungen
• mehrere Bearbeitungsschritte in einer Aufspannung
• schnelle Anpassung durch Programmänderungen
• Integration von Werkzeug- und Werkstückmessung
• digitale Durchgängigkeit von CAD bis Fertigung
• Möglichkeit zur mannarmen Produktion

Nachteile und Grenzen

• hohe Anschaffungs- und Instandhaltungskosten
• Programmier- und Einrichtaufwand
• Kollisionsrisiko bei fehlerhaften Daten
• Fachwissen für Werkzeugwahl und Prozessauslegung erforderlich
• Genauigkeit abhängig von Temperatur, Verschleiß und Aufspannung
• wirtschaftlicher Betrieb erfordert passende Auslastung und Organisation
• komplexe Steuerungs- und Antriebstechnik

Auswahl einer CNC-Fräse

Bei der Auswahl sollten nicht allein Verfahrwege oder Spindeldrehzahl betrachtet werden. Entscheidend ist, ob das Gesamtsystem zur geplanten Fertigung passt.

Wichtige Kriterien sind:

• Werkstückgröße und benötigter Arbeitsraum
• zu bearbeitende Werkstoffe
• erforderliche Spindeldrehzahl, Leistung und Drehmoment
• Werkzeugdurchmesser und Werkzeugaufnahme
• Maschinensteifigkeit und Eigengewicht
• Anzahl und Anordnung der Achsen
• Positionier- und Wiederholgenauigkeit
• Werkzeugmagazin und Wechselzeit
• Steuerung, Bedienkonzept und verfügbare Zyklen
• CAM-Anbindung und passender Postprozessor
• Messsysteme und Antastmöglichkeiten
• Kühlschmierstoff-, Absaug- und Spänemanagement
• Sicherheitskonzept
• Ersatzteilversorgung, Wartung und Schulungsmöglichkeiten

Häufig gestellte Fragen zur CNC-Fräse

Was bedeutet CNC?

CNC steht für Computerized Numerical Control. Gemeint ist eine computergestützte numerische Steuerung, die Maschinenbewegungen und Zusatzfunktionen anhand eines Programms ausführt.

Was kann eine CNC-Fräse herstellen?

Eine CNC-Fräse kann unter anderem Flächen, Taschen, Nuten, Konturen, Bohrungen, Gewinde, Gravuren und dreidimensionale Freiformflächen herstellen.

Die Möglichkeiten hängen von Achszahl, Arbeitsraum, Spindel, Werkzeugen und Steuerung ab.

Ist jede CNC-Fräse ein Bearbeitungszentrum?

Nein. Ein Bearbeitungszentrum besitzt typischerweise einen automatischen Werkzeugwechsler, ein Werkzeugmagazin und eine für automatisierte Bearbeitungsfolgen ausgelegte Ausstattung.

Eine einfache CNC-Fräse kann ohne diese Einrichtungen arbeiten.

Benötigt eine CNC-Fräse immer ein CAM-System?

Nein. Einfache Konturen und Bearbeitungszyklen können direkt an der Steuerung oder von Hand programmiert werden.

Für komplexe 3D- oder Mehrachsbearbeitungen ist ein CAM-System jedoch meist wesentlich effizienter und sicherer.

Was ist der Unterschied zwischen Servo- und Schrittmotor?

Ein Servosystem arbeitet üblicherweise mit einer Positions- und Geschwindigkeitsrückführung.

Ein klassisch ungeregelter Schrittmotor bewegt sich entsprechend der vorgegebenen Impulse, ohne die tatsächliche Achsposition selbst zu bestätigen. Geschlossene Schrittmotorsysteme können ebenfalls über eine Rückführung verfügen.

Warum ist die Referenzfahrt wichtig?

Durch die Referenzfahrt stellt die Steuerung bei inkrementell messenden Maschinen den Bezug zwischen Achsposition und Maschinenkoordinatensystem her.

Ohne gültigen Maschinenbezug können Verfahrgrenzen, Werkzeugwechselpositionen und Nullpunktverschiebungen nicht zuverlässig verwendet werden.

Welche Fräse eignet sich für Aluminium?

Für Aluminium sind eine ausreichend steife Maschine, eine zum Werkzeug passende Drehzahl, gute Spanabfuhr und geeignete Werkzeuggeometrien wichtig.

Eine hohe maximale Drehzahl allein ist kein ausreichendes Auswahlkriterium.

Fazit

Die CNC-Fräse verbindet eine steife Werkzeugmaschine mit präzisen Achsantrieben, einer leistungsfähigen Frässpindel und einer programmierbaren Steuerung. Dadurch lassen sich einfache Bohrbilder ebenso herstellen wie komplexe dreidimensionale Bauteile.

Für ein gutes Ergebnis müssen Maschine, Aufspannung, Werkzeug, Schnittdaten, Programmierung und Sicherheitskonzept als zusammenhängendes System betrachtet werden.

Die erreichbare Qualität entsteht nicht allein durch die CNC-Steuerung, sondern durch die gesamte Prozesskette vom CAD-Modell bis zur abschließenden Werkstückprüfung.

Weitere Informationen zur Anwendung in CNC Fräsmaschinen:

• A-Achse
• Referenzschalter an CNC-Maschinen
• Endlagenerkennung Endschalter und Endlagenüberwachung
• Kugelgewindetrieb
• Frässpindel
• Werkzeugaufnahme
• Vorschub pro Zahn
• Schnittgeschwindigkeit
• HPC-Bearbeitung
• Absolutmesssystem
• Fluchtungsfehler
• Fräswerkzeug