Was ist die Funktion von CNC Fräsen?

Was ist die Funktion von CNC Fräsen?

Bei der Herstellung von Präzisionsbauteilen kommen immer häufiger CNC Fräsen zum Einsatz. Auch wir setzen selbstverständlich auf moderne, computergesteuerte Fertigungsmaschinen. Doch welche Funktion übernehmen die Geräte im Herstellungsprozess, und wie arbeiten sie? Dieser Beitrag gibt Auskunft. 

Was unterscheidet CNC Fräsen von herkömmlichen Fräsmaschinen? 

Fräsen gehört zu den sogenannten spanenden Fertigungsverfahren. Das bedeutet, dass von einem Rohteil – etwa einem Block Metall – Material abgespant wird, bis das Werkstück fertiggestellt ist. Demgegenüber stehen zum Beispiel additive Fertigungsverfahren, bei denen schichtweise Material ergänzt wird. 

Beim Fräsen findet das Zerspanen des Rohstoffs mithilfe eines beweglichen, rotierenden Fräskopfes statt. Das Werkstück selbst wird während des Vorgangs üblicherweise nicht gedreht, sondern allenfalls vor- und zurückbewegt. Ansonsten wird zum Beispiel vom Drehen gesprochen. Konventionelle Fräsmaschinen verfügten über drei Achsen und wurden von Handwerkern manuell bedient. 

Die Abkürzung CNC steht für «Computerized Numerical Control», also für eine «rechnergestützte numerische Steuerung». CNC-Maschinen erlauben es, Werkstücke aus verschiedenen Materialien vollautomatisch in Serie herzustellen. Die permanente manuelle Steuerung, wie sie an herkömmlichen Industriemaschinen notwendig ist, ist bei ihnen nicht erforderlich. Dies reduziert die Kosten der Serienfertigung erheblich. 

Bei CNC Fräsen wird die Bewegung der Fräsköpfe und anderer beweglicher Maschinenteile also automatisch gesteuert. Die genaue Abfolge der Maschinenbewegungen wird vor der Nutzung programmiert. 

Bei den ersten CNC Fräsen war die Programmierung noch sehr aufwendig. Oft musste sie über eine Konsole direkt an der Fräse vorgenommen werden. Zudem verfügten die Geräte nur über die drei klassischen Achsen. Dies verlangsamte die Produktion und machte die vollautomatische Fertigung bestimmter Werkstücke unmöglich. 

Insbesondere Bauteile, die von mehr als einer Seite gefräst wurden, mussten häufig in mehreren Schritten bearbeitet werden. Mit unseren modernen fünfachsigen CNC Fräsen können wir auch komplexere Werkstücke rasch in Serie fertigen. Moderne CNC Fräsen können zudem viele weitere Vorgänge automatisch ausführen. Dazu gehört zum Beispiel der Werkzeugwechsel, das Steuern von Beladerobotern oder das Ausstossen von während der Produktion benötigten Schmiermitteln. 

Wie funktioniert die Programmierung von CNC Fräsen?

Heute werden CNC Fräsen nicht mehr direkt am Gerät programmiert. Stattdessen werden 3D-Modelle des Werkstücks am Computer entworfen und dann in Befehlssätze für die Maschine umgewandelt. Dabei kommt meist die Umwandlung von CAD zu CAM zum Einsatz. CAD ist die Abkürzung für «Computer-Aided Design» («Rechnergestütztes Konstruktionsdesign»). CAM steht für «Computer-Aided Manufacturing» («Rechnergestützte Fertigung»). 

CAM-Befehlssätze bestehen aus einer Vielzahl kleinteiliger numerischer Befehle. Der CNC-Maschine werden damit Kommandos erteilt, wie etwa: 

• Fräskopf um fünf Grad drehen 
• Arm einen Zentimeter weiterbewegen 

CAD-Dateien enthalten dagegen eine präzise 3D-Konstruktionsskizze des zu fertigenden Objekts. CAD ist der globale Industriestandard für die Entwicklung von Bauteilen jedweder Art. 

Unternehmen wie die Paoluzzo AG übernehmen die fertigen CAD-3D-Designs ihrer Kunden digital und übersetzen sie in Befehlssätze für die Fräsen. Ein Teil dieser Übertragung kann automatisch erfolgen. Dennoch ist zumeist die Kontrolle durch erfahrene CNC-Programmierer erforderlich. So kann sichergestellt werden, dass die fertigen Bauteile letztlich auch exakt den Anforderungen der Kundschaft entsprechen. 

Der teilautomatisierte Umwandlungsprozess hat gegenüber der Programmierung früherer CNC Fräsen den Vorteil, dass er wesentlich kleinteilige Befehlssätze ermöglicht. Viele komplexe Präzisionsbauteile lassen sich erst dadurch überhaupt per CNC-Maschine in die automatisierte Serienfertigung geben.

Wie aufwendig ist die Neukonfiguration industrieller CNC Fräsen? 

Häufig müssen neben der digitalen Programmierung auch mechanische Konfigurationen an CNC Fräsen vorgenommen werden. Gerade bei modernen Fräsen mit vier oder fünf Achsen ist dies erforderlich. Denn die Bewegungsachsen können unterschiedlich zugeordnet werden, um den Erfordernissen einer bestimmten Produktion angepasst zu werden. 

Dieser Vorgang erfordert hohe Präzision und Zuverlässigkeit bei der Umsetzung. Das erhöht die Kosten der Kleinstserienfertigung. Auch deshalb werden die Prototypen komplexerer Bauteile oft nicht mithilfe von CNC-Maschinen, sondern mittels additivem 3D-Druck gefertigt. Doch ein Blick auf die technische Entwicklung zeigt, dass die Kosten für die Rekonfiguration sinken. Wirtschaftlich lohnt sich das CNC Fräsen also für immer kleinere Serien. 

Haben Sie weitere Fragen zum Thema oder zu uns als Unternehmen? Dann kontaktieren Sie uns ganz einfach! Telefonisch, per E-Mail oder persönlich in unseren Geschäftsräumen in Ipsach steht unser kompetentes Team für Ihre Nachfragen zur Verfügung. Selbstverständlich beraten wir Sie gerne auch zur Umsetzung Ihrer individuellen Projekte. Wir freuen uns darauf, Sie und Ihr Unternehmen kennenzulernen.