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CNC-Fräsmaschinen

CNC-Fräsmaschinen gehören zur Kategorie der abtragenden Werkzeugmaschinen. Während sich bei einer konventionellen Drehmaschine das Werkstück dreht, rotiert bei einer CNC-Fräsmaschine das Werkzeug. Hinzu kommt eine Computersteuerung. Damit ist es möglich, in hoher Geschwindigkeit ein Werkstück zu bearbeiten, und den Vorgang dann praktisch beliebig oft sehr genau zu wiederholen.

CNC-Fräsmaschinen haben den Maschinenbau in den letzten Jahrzehnten massiv verändert. Die Produktivitätssteigerung liegt im Bereich von 10.000 - 30.000 Prozent. Das bedeutet, dass eine Maschine heute genau so produktiv ist, wie 100 bis 300 Maschinen vor ca. 50 Jahren!

Und die Entwicklung hält weiter an. Ein weiterer wichtiger Produktivitätssprung war das selbständige Wechseln des Werkzeugs. Somit kann man eine CNC-Fräsmaschine so programmieren, dass sie unterschiedliche Werkzeuge nutzt, ohne dass ein Bediener eingreifen muss.

Die Programmierung einer CNC-Fräsmaschine erfolgt in allen 3 Achsen, also X, Y und Z. Je nach Möglichkeiten der CNC-Fräsmaschine kann nicht nur der Werkzeugkopf, sondern auch das Werkstück in alle Richtungen bewegt werden. Eine wichtige Kenngröße der CNC-Fräse sind die maximal zurücklegbaren Wegstrecken. Über diese Kenngröße bestimmt sich auch die maximale Größe des zu bearbeitenden Werkstücks.

Normale CNC-Fräsmaschinen arbeiten hier im Bereich von 2.000 x 1.000 x 1.000 mm. Wobei diese Angaben laufenden Veränderungen unterworfen sind, die Entwicklung macht hier große Schritte. Die Genauigkeit liegt dennoch im μm-Bereich. Aber es gibt auch erstaunliche Ausnahmen. Für die Produktion des Vakuumbehälters für die Fusionsanlage ITER wurde ein wahrer Gigant erschaffen: Die Firma Waldrich-Coburg hat eine CNC-Fräsmaschine gebaut, die mehr als 50 Meter lang, fast 18 Meter hoch und 22 Meter breit ist. Das Gewicht der Anlage beträgt 1.300 Tonnen! Weitere Informationen zu dieser außergewöhnlichen CNC-Fräsmaschine finden Sie hier: Pressemitteilung der Firma Waldrich-Coburg. Der englische Artikel ist hier: A giant to mill the ITER vacuum vessel inaugurated.

Die Besonderheit einer CNC-Fräsmaschine liegt neben den ganzen technischen Möglichkeiten in der Programmierbarkeit. Die Bearbeitungsparameter, wie Verfahrwege, Spindeldrehzahlen, Vorschübe usw. werden über ein CNC-Programm von einem Programmierer definiert. Das Programm setzt dann die CNC-Steuerung in Maschinenfunktionen um und steuert so die CNC-Fräse. Die Programmierung ist dabei nach DIN genormt, es gibt aber Abweichungen davon. Auch gibt es Softwaretools, mit deren Hilfe man die Programme auch auf grafischem Weg erstellen kann. Diese werden dann in ein textuelles Programm umgesetzt, das dann die Maschinenfunktionen ablaufen lässt. Sämtliche Parameter können individuell an das Werkstück, und somit an das Material optimal angepasst werden. Das betrifft die Werkzeuge der CNC-Fräsmaschine, die Drehzahlen derselben, so wie jede Bewegung der Maschine, bei der das Werkzeug und/oder das Werkstück bewegt wird.

Üblicherweise wird das zu erstellende Werkstück zunächst in einem CAD/CAM-Programm gestaltet. Die fertigen Daten können dann direkt an die CNC-Steuerung der CNC-Fräsmaschine übergeben werden. Im nächsten Schritt plant man dann die Werkzeugwege, sowie die einzusetzenden Werkzeuge. Je nach Größe des Ausgangsmaterials müssen eventuell zuerst grobe Werkzeuge, später dann feinere eingesetzt werden. Allerdings lässt sich dies nicht so pauschal sagen, da die Vielfalt der möglichen Werkstücke praktisch unendlich groß ist.

Normalerweise ist es bereits in der Software möglich, die geplanten Schritte ablaufen zu lassen, um eine Simulation vorab durchzuführen.