Grundlagen der CNC-Bearbeitung: Einführung in Fräsmaschinen

Richard Stubley Richard Stubley November 10, 2022

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Wir freuen uns, unsere Serie “Machining Fundamentals” zu starten, die Ihnen helfen soll, Ihr CAM-Wissen aufzufrischen, egal ob Sie in einer Werkstatt arbeiten oder gerade erst anfangen. Die erste ist eine Einführung in Fräsmaschinen, in der Sie die Grundlagen lernen, wann und wie Sie eine CNC-Fräse in Ihrem Fusion 360-Workflow verwenden.

Einführung in Fräsmaschinen

Fräsmaschinen bestehen aus einer Spindel, die ein Schneidwerkzeug hält, und einer Werkstückaufnahme, die die Komponenten hält. Die Spindel dreht sich und schneidet die Bahnen, während die Werkstückaufnahme das Teil hält. Unsere Einrichtung in diesem Video verfügt über einen großen Schraubstock, aber Sie können auch kleinere Schraubstöcke haben, die Ihr Teil halten. Sie müssen nur sicherstellen, dass Ihre Werkstückaufnahme für das Teil geeignet ist. Sie können auch maßgeschneiderte Spannvorrichtungen oder “weiche Backen” verwenden. Weiche Backen halten ein individuelles Teil, und sie sind auf die einzelnen Komponenten zugeschnitten. Das Arbeiten mit einem Schraubstock ist dagegen universeller und in der Praxis üblich.

Wenn es um verschiedene Fräswerkzeuge für Fräsmaschinen geht, gibt es eine Menge zu beachten. Im Folgenden finden Sie eine Liste der wichtigsten Werkzeuge, die wir in diesem Video besprechen:

Flachfräser

Zuerst werfen wir einen Blick auf unseren Flachfräser. Diese CNC-Fräse verfügt über gerade Spannuten, die sich über die gesamte Länge des Werkzeugs erstrecken, sowie über eine flache Spitze. Flache Spitzen eignen sich sehr gut für so genannte Schruppbearbeitungen, bei denen sehr schnell viel Material abgetragen wird. Sie erzeugen schöne, gerade Linien auf einem Teil an massiven Wänden von Komponenten. Sie sind jedoch ziemlich beschränkt auf das Schruppen von viel Material oder das Schlichten von sehr geraden Wänden an Komponenten. 

Planfräser

Der Planfräser hat einzelne Spitzen, die in seinen Halter geschraubt werden. Der Schaftfräser, den wir uns zuvor angeschaut haben, bestand nur aus Vollhartmetall, während bei diesem Werkzeug der Körper aus Stahl und die Spitzen aus Hartmetall bestehen. Der Planfräser erzeugt eine wirklich hohe Oberflächengüte auf ebenen Flächen. 

Kugelkopffräser

Wenn Sie gekrümmte Oberflächen herstellen wollen, verwenden Sie einen sogenannten “Ball Nose Cutter”. Kugelkopffräser sehen dem Schaftfräser, den wir uns zuerst angesehen haben, sehr ähnlich, haben aber keine flache Spitze, sondern einen kompletten Radius, der über den ganzen Weg geht. Kugelkopffräser sind gut geeignet, um komplexe Freiformflächen zu erzeugen, bei denen sie über die Oberfläche gehen und ein wirklich schönes Finish erzeugen. Diese können allerdings sehr niedrig sein, um das zu erreichen. Deshalb verwenden wir sie normalerweise nur für die Schlichtbearbeitung. 

Es gibt viele andere Werkzeugtypen, darunter Bohrer und Reibahlen. Wir können auch Messtaster an den Maschinen anbringen lassen, die uns bei der Einrichtung des Bauteils und der Prüfung helfen. Aber kommen wir nun zur Betrachtung unserer gesamten Maschine.

Wie Sie im Video sehen können, begann die CNC-Maschine, die wir verwenden, als 3-Achsen-Maschine mit drei linearen Achsen – die X-Achse, die von links nach rechts geht, die Y-Achse, die von vorne nach hinten geht, und dann die Z-Achse, die auf und ab geht. Schauen wir uns nun an, wie wir zusätzliche Achsen hinzugefügt und diese 3-Achsen-Maschine in eine vollständige 5-Achsen-Einrichtung umgewandelt haben.

Wir haben einen Drehzapfen an den ursprünglichen Tisch der Maschine geschraubt. Dadurch können wir zusätzliche Achsen hinzufügen und komplexere, hochpräzise Teile herstellen und verschiedene Ausrichtungen erreichen. Ich kann also die A-Achse bewegen, die jetzt eine Drehachse ist. Ich könnte auch die C-Achse bewegen, die eine weitere Drehachse ist. Jetzt haben wir also zwei zusätzliche Achsen, die auf den Tisch geschraubt sind. 

Mit der Hinzufügung des Zapfens ist diese Maschine nun eine 5-Achsen-Maschine. Sie heißt Tisch 5-Achsen, weil sich die beiden Drehachsen auf dem Tisch und nicht auf dem Maschinenkopf befinden. Würde dieser Kopf schwenken und rotieren, würde man sie als Kopfmaschine bezeichnen. Und wie Sie vielleicht schon vermutet haben, könnten Sie auch eine Kombination aus einem Kopf-Tisch haben, bei der sich sowohl der Kopf als auch der Tisch bewegt. 

Bis jetzt haben wir uns mit mehreren verschiedenen Werkzeugen und mehreren verschiedenen Achsen beschäftigt – alle bewegen sich gemeinsam, um unsere Bauteile zu erstellen. Wie stellen wir also tatsächlich Teile her? Werfen wir einen Blick auf einige Werkzeugwege in Fusion 360

In Fusion 360 sehen wir den Weg, den das Werkzeug nehmen wird, und die Schnittbewegungen werden in Blau angezeigt. Von der Hauptanzeige aus können Sie auch weitere Informationen einsehen, wie z. B. die Bearbeitungszeit, Werkzeugwechsel und umfassende Werkzeugweg-Analysen.

Alle Werkzeugwege sind im Browser enthalten, und es können auch mehrere Setups in denselben Komponenten vorhanden sein. Mit mehreren Aufspannungen können Sie beide Seiten einer Komponente bearbeiten. Sobald Sie Werkzeugwege für die Bearbeitung des Bauteils erstellt haben, können Sie den Weg simulieren, den sie nehmen werden, und den Abtrag des Materials selbst betrachten.

Einführung in Fräsmaschinen

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