Kundenspezifisches CNC-Fräsen
Viele Fertigungsunternehmen stehen vor dem wiederkehrenden Problem, präzise Teile exakt nach Entwurf herzustellen und gleichzeitig die Produktionskosten im Griff zu behalten. Konventionelle Bearbeitungsmaschinen können einfache Formen zwar bewältigen, scheitern jedoch oft bei komplexen Merkmalen, engen Toleranzen und wiederholter Produktion. Dies führt zu Materialverschwendung, längeren Vorlaufzeiten und höheren Gesamtkosten.
Sonderfräsen bietet eine wirtschaftliche und effiziente Lösung und überwindet diese Probleme. Durch den Einsatz computergesteuerter Rotationsschneider kann das Verfahren Material mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit entfernen. Bei Boda, wir bieten an Spezialfräsen Dienstleistungen vom Design bis zum fertigen Teil. Wir unterstützen unsere Kunden umfassend mit kostenlosem DFM und zeigen Möglichkeiten zur Kosteneinsparung in der Produktion auf. Unsere Maschinen der neuen Generation verarbeiten eine Reihe von Metallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen und eignen sich für Einzelprototypen und die Massenproduktion.
Fräsmaschinen gehören in fast jeder Werkstatt zum Standard. Sie können flache Oberflächen schneiden, Schlitze herstellen oder komplexe 3D-Formen erstellen. Diese Flexibilität macht das kundenspezifische Fräsen für Prototypen geeignet, Kleinserienfertigungund Großserienproduktion.
In diesem Artikel erläutern wir die Grundlagen des Fräsens nach Maß. Sie erfahren, wie der Prozess funktioniert, welche verschiedenen Bearbeitungsarten zum Einsatz kommen und welche Maschinen dafür erforderlich sind. Wir besprechen außerdem die wichtigsten Faktoren, die Qualität und Leistung beeinflussen, und geben Ihnen einen klaren Überblick über die praktische Anwendung des Fräsens nach Maß.
Was ist kundenspezifisches CNC-Fräsen in der modernen Fertigung?
Kundenspezifisches Metallfräsen
Maßgeschneidert Fräsoperationen werden häufig verwendet, um Materialien in präzise Formen und Größen zu schneiden. Bei diesem Verfahren werden CNC-gesteuerte Rotationsschneider verwendet, um Metallrohlinge in Präzisionsprodukte zu schneiden. Es eignet sich zuverlässig für Einzelteile und Großserien.
Branchen wie die Luft- und Raumfahrt und die Medizinbranche sind abhängig von CNC-Fräsen aufgrund seiner Genauigkeit. Flugzeugteile wie Flugzeugzellen, Aktuatoren und Triebwerksteile müssen leicht und präzise sein. Auch medizinische Instrumente und Implantate profitieren von Frästrägermaterialien, die sicher, langlebig und leicht zu sterilisieren sind.
Für das kundenspezifische Fräsen ist eine große Vielfalt an Materialien möglich. Gängige Materialien sind Aluminium, Stahl, Messing und Kupfer. Auch Kunststoffe (Nylon, Delrin und Polycarbonat) sowie Verbundwerkstoffe, Keramik und Holz sind geeignet. Diese Flexibilität ermöglicht es Ingenieuren, das richtige Material für die jeweilige Anwendung zu finden.
Das Verfahren bietet mehrere Vorteile. Es produziert detaillierte Teile mit engen Toleranzen, produziert weniger Abfall und lässt sich zur Steigerung der Effizienz automatisieren. Bei zähen Materialien ist es jedoch weniger effektiv, schwere Schnitte dauern länger und die Maschinen erfordern eine sorgfältige Handhabung, um Verschleiß, Hitze und Vibrationen zu vermeiden. (Siehe auch: CNC-Fräsen für Automobilteile)
So funktioniert kundenspezifisches Fräsen im industriellen Umfeld
Fräswerkzeugschneiden
Im Grunde handelt es sich beim kundenspezifischen Metallfräsen um die Verwendung eines rotierenden Schneidwerkzeugs zum Entfernen von Werkstückmaterial. Der Fräser dreht sich mit hoher Geschwindigkeit und das Werkstück ist sicher fixiert. Die meisten Maschinen laufen auf drei Achsen (X, Y und Z), aber fortschrittlichere Maschinen arbeiten bei komplexen Geometrien mit 4, 5 oder mehr Achsen.
Der Prozess beginnt mit der richtigen Einrichtung. Das Werkstück wird fest fixiert, sodass es sich nicht bewegt, und das passende Werkzeug wird entsprechend dem Material und den Konstruktionsanforderungen ausgewählt. Maschinenparameter wie Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe werden für den Auftrag ausgewählt. Sobald es konfiguriert ist, beginnt der Fräszyklus.
Das kundenspezifische Fräsen umfasst im Allgemeinen drei Hauptschritte.
- Durch das Schruppen wird das Hauptmaterial schnell entfernt, um die Grundform zu erzeugen.
- Beim Vorschlichten wird das Teil mit mehreren leichten Schnitten fertiggestellt, um es für den letzten Schritt vorzubereiten.
- Durch die abschließende Endbearbeitung werden genaue Abmessungen und eine glatte, zur Inspektion bereite Oberfläche geschaffen.
Sobald die Bearbeitung abgeschlossen ist, wird das Teil entladen und es können weitere sekundäre Vorgänge durchgeführt werden, wie z. B. Entgraten, Wärmebehandlung und Beschichtung. (Siehe auch: CNC-Fräsen für medizinische Geräte)
Wie der kundenspezifische Frässervice Fertigungsherausforderungen löst
Fräser zum Entfernen der Materialschicht
Für die Herstellung komplexer Teile sind beim kundenspezifischen CNC-Fräsen keine mehreren Aufspannungen erforderlich. Eine einzige Maschine kann Bohr-, Kontur-, Schlitz- und Taschenfräsfunktionen in einem einzigen Zyklus ausführen.
- Es spart Zeit im Vergleich zu herkömmlichen Setups, bei denen mehrere Bearbeitungsvorgänge erforderlich sind.
- Reduziert die Möglichkeit von Maßfehlern beim erneuten Spannen.
Erreicht enge Toleranzen
Nach der Programmierung wiederholt eine CNC-Fräse denselben Schnitt mit einer Genauigkeit von einem Mikrometer. Dies ist von entscheidender Bedeutung bei der Herstellung von Baugruppen, bei denen nicht übereinstimmende Toleranzen zu Fehlern führen können.
- Es gewährleistet die Passgenauigkeit der Teile, ohne dass diese später nachbearbeitet werden müssen.
- Nützlich für Halterungen in der Luft- und Raumfahrt, Motorgehäuse und chirurgische Implantate.
Ideal für schwer zu schneidende Metalle
Materialien wie Titan oder Inconel stellen eine starke Belastung für Schneidwerkzeuge dar. CNC-Fräsmaschinen können jedoch stabile Schnittgeschwindigkeiten und einen Kühlmittelfluss aufrechterhalten, um diese effektiv zu bewältigen.
- Diese verhindern den Werkzeugbruch, indem sie die Spindeldrehzahl und die Schnitttiefe beibehalten.
- Es bietet eine bessere Oberflächenbeschaffenheit als viele alternative Methoden.
Geringere Ausschussraten
Durch individuelles Fräsen wird der Abfall reduziert, da jeder Schnitt einem programmierten Pfad folgt. Im Gegensatz zum Gießen oder zur manuellen Bearbeitung minimiert CNC-Fräsen Fehler und reduziert so den Ausschuss.
- Es spart teure Rohstoffe wie Legierungen für die Luft- und Raumfahrt
- Die Kosten für kundenspezifisches CNC-Fräsen sind auf lange Sicht niedriger, da der Materialabfall minimiert wird.
Flexibilität bei Materialien und Projekten
Ob Aluminiumprototypen oder gehärtete Stahlwerkzeuge: Das kundenspezifische Fräsen lässt sich ohne neue Prozesse anpassen. Oft genügt eine Änderung der Werkzeuge und der Programmierung.
- Behandelt einmalige Prototypen und Großserienproduktionen.
- Geeignet für die Automobilindustrie bis hin zu medizinischen Geräten.
Probieren Sie Boda jetzt aus!
Arten von Sonderfräsmaschinen für den industriellen Einsatz
Die Auswahl der richtigen Fräsmaschine ist bei der großen Auswahl oft eine Herausforderung. Hier finden Sie eine Übersicht über gängige Fräsmaschinentypen und ihre Einsatzmöglichkeiten.
Horizontale Fräsmaschine
Bei einer Horizontalfräsmaschine ist die Spindel parallel zum Tisch angeordnet. Diese Konfiguration macht sie ideal für hohe Materialabtragsraten, wie das Fräsen von Keilnuten, Schlitzen und Zahnrädern.
Vertikale Fräsmaschine
Vertikales Fräsmaschinenzentrum
Eine Vertikalfräsmaschine hat eine nach unten gerichtete vertikale Spindel. Sie wird im Allgemeinen für Plan-, Stirn- und Bohrarbeiten eingesetzt. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und einfachen Einrichtung ist sie in vielen Werkstätten die am häufigsten verwendete Maschine.
Universalfräsmaschine
Die Universalfräsmaschine verfügt über einen Schwenktisch. Diese Maschinen ermöglichen die Drehung des Werkstücks in verschiedenen Winkeln. Dadurch ist es praktisch, verschiedene Seiten eines Teils zu bearbeiten, ohne es jedes Mal neu positionieren zu müssen.
Bettfräsmaschine
Der Tisch bewegt sich nicht in einer Bettfräsmaschine und bleibt während des Schneidens stationär. Stattdessen bewegt sich die Spindel um die X-, Y- und Z-Achse. Seine Konstruktion sorgt für Stabilität und ist für die Handhabung großer und schwerer Teile geeignet.
Revolverfräsmaschine
Die Revolverfräse verfügt über einen beweglichen Kopf auf einem Revolver. Der Bediener kann den Kopf problemlos und mit hoher Geschwindigkeit in verschiedene Positionen bewegen, was bei Teilen hilfreich ist, die häufige Werkzeugwechsel und unterschiedliche Schnittwinkel erfordern.
Kniefräsmaschine
Die Kniefräse verfügt über ein bewegliches Knie, das den Tisch anhebt und absenkt. Dies ermöglicht eine präzise Kontrolle der Schnitttiefe. Dadurch eignet sie sich für die Bearbeitung von Schlitzen, Taschen und konturierten Oberflächen.
Portalfräsmaschine
Portalfräsmaschine
Der Rahmen der Portalmühle ist in Brückenform gebaut und eignet sich am besten für CNC-Bearbeitung großer Stückzahlen mit Teilen mit großem Durchmesser. Die Spindel ist über dem Arbeitsbereich montiert. Das Schneidwerkzeug wird bewegt und das Werkstück fixiert. Dies ermöglicht die präzise Bearbeitung umfangreicher und schwerer Teile wie Formen, Matrizen und Luft- und Raumfahrtstrukturen.
Arten von Operationen für CNC-Frästeile
Nicht alle kundenspezifischen Fräsvorgänge sind gleich. Jede Methode spielt eine spezifische Rolle bei der Formgebung von Teilen, der Oberflächenverbesserung und der Schaffung von Merkmalen, die mit anderen Verfahren nicht erreicht werden. Im Folgenden werden die gängigsten Typen anhand leicht verständlicher technischer Aspekte erläutert.
Schaftfräsen
Schaftfräsen
Beim Schaftfräsen wird ein Fräser mit mehreren Schneidkanten verwendet, der Material vertikal und seitlich abtragen kann. Es wird häufig zum Bearbeiten von Schlitzen, Taschen und 3D-Oberflächen verwendet. Schaftfräser sind in der Regel flach, mit Kugelkopf oder mit Eckradius erhältlich und eignen sich für unterschiedliche Detaillierungs- und Oberflächengrade.
Schlitzfräsen
Schlitzfräsen
Beim Nutenfräsen werden lange Nuten oder Kanäle in ein Werkstück eingearbeitet. Je nach Ausführung können diese Nuten offen oder geschlossen sein. Tiefere Nuten erfordern spezielle Fräser mit hoher Steifigkeit, um Vibrationen zu vermeiden. Dieses Verfahren wird häufig bei Passfedernuten, Führungsschienen und Ölkanälen mechanischer Teile eingesetzt.
Planfräsen
Planfräsen
Durch Planfräsen entstehen große, ebene Flächen mit gleichmäßiger Oberfläche. Der Fräser besteht in der Regel aus vielen Wendeschneidplatten, wodurch der Materialabtrag weniger zeiteffizient ist. Planfräsen wird häufig zum Erstellen von Referenzebenen an Gussteilen oder Blöcken verwendet.
Umfangsfräsen
Umfangsfräsen
Beim Umfangsfräsen wird Material an den Seiten eines Werkstücks abgetragen, nicht an der Oberfläche. Das Verfahren eignet sich ideal für präzise Kanten, die Reduzierung der Materialstärke und das Erstellen von Schlitzen über die gesamte Werkstücklänge. Die Verwendung von Schrägverzahnung am Fräser reduziert die Schnittkräfte und sorgt für ein saubereres Finish.
Profilfräsen
Profilfräsen
Beim Profilfräsen werden Innenkonturen und Außenumrisse entlang eines programmierten Pfades gefräst. Es wird häufig im Formenbau, bei Halterungen in der Luft- und Raumfahrt oder bei Teilen mit gekrümmten Oberflächen eingesetzt. Schruppdurchgänge entfernen den Großteil des Materials, während Schlichtdurchgänge mit Kugelkopfwerkzeugen für Details und glatte Oberflächen sorgen.
Fasenfräsen
Fasenfräsen
Fasenfräsen dient zum Schneiden von abgewinkelten Kanten, Fasen und Senkungen. Es wird häufig am Ende der Bearbeitung eingesetzt, um Teile für die Montage vorzubereiten und scharfe Kanten zu entfernen. Fasen erfüllen auch einen funktionalen Zweck: Sie verringern Spannungskonzentrationen und verbessern die Passung von Verbindungselementen.
Spiralfräsen
Spiralfräsen
Beim Spiralfräsen werden Nuten oder abgewinkelte Bohrungen spiralförmig erzeugt, indem der Fräser entlang einer Helix bewegt wird. Dadurch werden die Schnittkräfte gleichmäßig verteilt und die Werkzeugstandzeit erhöht. Das Verfahren wird häufig zur Herstellung von Schmierkanälen in Motorkomponenten und Schrägbohrungen in Luft- und Raumfahrtkomponenten eingesetzt.
Gewindefräsen
Gewindefräsen
Gewindefräsmaschinen dienen zum Gewindeschneiden von Innen- und Außengewinden in Werkstücken mit einem rotierenden Werkzeug. Im Gegensatz zum Gewindeschneiden ermöglicht dies eine bessere Kontrolle der Spanabfuhr. Mit nur einem Werkzeug lassen sich sowohl Rechts- als auch Linksgewinde sowie Gewinde mit großem Durchmesser herstellen.
Tauchfräsen
Tauchfräsen
Beim Tauchfräsen (auch Z-Achsen-Fräsen genannt) wird das Werkzeug direkt in das Werkstück eingetaucht. Es wird hauptsächlich zum Schruppen tiefer Hohlräume und Taschen verwendet, bei denen Seitenkräfte minimiert werden müssen. Daher ist es eine bevorzugte Option für die Reparatur von Formen und Matrizen oder die Bearbeitung schwer zugänglicher Bereiche.
Gleichlauffräsen
Gleichlauffräsen
Beim Gleichlauffräsen wird der Fräser in Drehrichtung vorgeschoben. Dies sorgt für eine glattere Oberfläche, reduziert den Werkzeugverschleiß und minimiert die Kaltverfestigung des Materials. Es erfordert Maschinen mit geringem Spiel, weshalb es in modernen CNC-Anlagen häufig eingesetzt wird.
CNC-Fräsen (mehrachsig)
CNC-Fräsen automatisiert alle Fräsvorgänge. Eine 3-Achsen-Maschine bearbeitet Standardflächen und Nuten. 5-Achsen-Maschinen bearbeiten komplexe Konturen, Hinterschnitte und Mehrflächenbearbeitung in einer Aufspannung. Dies trägt dazu bei, Fehler zu reduzieren, die Wiederholgenauigkeit zu verbessern und die Produktionszeit für Teile mit kritischem Design zu verkürzen. (Weiterlesen: CNC-Fräsen für medizinische Geräte)
Probieren Sie Boda jetzt aus!
Unterschied zwischen kundenspezifischem Fräsen und Schneiden bei der CNC-Bearbeitung
Fräsen und Schneiden sind beides spanende Bearbeitungsverfahren, funktionieren aber unterschiedlich. Beim Fräsen wird ein rotierendes Werkzeug mit vielen Zähnen verwendet, das über die Oberfläche gleitet, um Material zu entfernen und ein Teil zu formen.
Beim Schneiden hingegen handelt es sich um eine geradlinige Bewegung, ähnlich wie beim Sägen oder Räumen, um Material zu trennen oder Schlitze zu erzeugen. Manchmal ist die Grenze zwischen diesen beiden Bearbeitungsmethoden fließend. Fräser können ebenfalls einfache Schneidarbeiten ausführen, Linearfräser werden beim Fräsen jedoch normalerweise nicht verwendet.
Tabelle 1: Unterschied zwischen Fräsen und Schneiden
| Faktoren | Fräsen | Zuschneiden |
| Bewegung | Das Werkzeug rotiert und fährt über das Material | Das Werkzeug bewegt sich auf einer geraden oder hin- und hergehenden Bahn |
| Materialentfernung | Schrittweises Abtragen für Formgebung und Präzision | Direkte Entnahme zum Trennen oder Schlitzen des Materials |
| Allgemeine Tools | Schaftfräser, Planfräser, Kugelfräser | Sägen, Bandsägen, Kreisschneider, Räumnadeln |
| Ausgang | Komplexe Formen, Konturen und Oberflächen | Schlitze, Unterteilungen oder Trennung von Lagerbeständen |
Lesen Sie mehr: CNC-Bearbeitung mit geringem Volumen
Wie kann die Lebensdauer des Werkzeugs beim Sonderfräsen verlängert werden?
Die Werkzeuglebensdauer ist die Zeitspanne, in der ein Fräser präzise Teile mit einer akzeptablen Oberflächengüte herstellen kann. Beim Sonderfräsen endet sie, wenn das Werkzeug die Toleranz- oder Oberflächenstandards nicht mehr erfüllt, auch wenn es nicht beschädigt ist.
Warum die Werkzeuglebensdauer wichtig ist
Häufige Werkzeugwechsel kosten Zeit und erhöhen die Laufzeit. Bei Kleinserien und vielfältigen Materialbearbeitungen wirkt sich die Werkzeugstandzeit direkt auf Produktivität, Qualität und Lieferzeit aus. Andererseits ermöglicht eine längere Werkzeugstandzeit weniger Unterbrechungen und eine stabile Bearbeitungsleistung.
Ursachen für Werkzeugverschleiß
Das Werkzeug verschleißt durch den ständigen Kontakt mit dem Werkstück. Schwer zerspanbare Legierungen und abrasive Verbundwerkstoffe verkürzen die Lebensdauer in der Regel rapide. Darüber hinaus erzeugen falsche Vorschübe und Drehzahlen Hitze und erhöhen den Kantenbruch. Mangelnde Kühlung und schlechte Spanabfuhr verkürzen die Werkzeugstandzeit ebenfalls. Nicht zuletzt beeinflussen Werkzeugmaterial und Beschichtungsqualität die Standzeit des Fräsers direkt.
Aufspannungen zur Verlängerung der Werkzeuglebensdauer?
- Wählen Sie geeignete Fräser und Beschichtungen für das Werkstückmaterial.
- Achten Sie auf die richtigen Vorschub- und Schnittgeschwindigkeiten, um unnötige Belastungen zu vermeiden.
- Verwenden Sie Kühlmittel und Druckluft, um die Hitzeentwicklung zu begrenzen und Späne beim Fräsen zu entfernen. Überprüfen Sie Werkzeuge regelmäßig und lassen Sie sie austauschen, bevor sie die Genauigkeit beeinträchtigen.
- Halten Sie die Aufbauten starr, um Vibrationen und ungleichmäßigen Verschleiß zu reduzieren.
Welche Arten von Schneidflüssigkeiten werden beim kundenspezifischen Fräsen verwendet?
- Flüssige Schneidflüssigkeiten: Dabei handelt es sich um mineralische, halbsynthetische und synthetische Werkstoffe. Diese eignen sich am besten für das Hochgeschwindigkeitsschneiden von Aluminium und Stahl.
- Pasten- und Gel-Schneidflüssigkeiten: Diese werden beim Hochgeschwindigkeitsfräsen und bei Arbeiten mit niedriger Geschwindigkeit oder in kleinen Chargen bevorzugt.
- Aerosol-Schneidflüssigkeiten: Diese Flüssigkeiten erzeugen weniger Reibung, werden heute aber aus Sicherheitsgründen wegen des Nebels nicht mehr so häufig verwendet.
- Luft- und gasbasierte Flüssigkeiten: Druckluft oder Gase wie Stickstoff kühlen zähe Legierungen wie Titan und Inconel und verlängern die Lebensdauer des Werkzeugs.
Vorsichtsmaßnahmen zur Vermeidung von Unfällen beim CNC-Spezialfräsen in der Fabrik
Hier sind die allgemeinen Sicherheitsvorkehrungen, die jeder Maschinist in der Fabrikhalle für eine gefahrlose Bearbeitung befolgen sollte.
- Überprüfen Sie die Maschine regelmäßig, um lose Teile, Verschleiß und versteckte Schäden im Frühstadium zu vermeiden.
- Stellen Sie sicher, dass alle Sicherheitsverriegelungen aktiviert sind und die Not-Aus-Tasten funktionieren.
- Jeder Maschinist sollte eine Schulung erhalten, in der er die Steuerung, die Risiken und den sicheren Betrieb der Maschine versteht.
- Entfernen oder umgehen Sie niemals Schutzvorrichtungen und Abdeckungen.
- Tragen Sie immer Augen- und Gehörschutz.
- Halten Sie den Boden und den Maschinenbereich sauber und ordentlich.
Fazit
Mit kundenspezifischem CNC-Fräsen lassen sich exakte Spezifikationen erstellen und komplexe Geometrien bearbeiten. Es wird häufig für die Erstellung von Prototypen und die Durchführung großer Produktionsläufe ohne zusätzliche Kosten eingesetzt.
Bei Boda bieten wir Original Frässervice mit mehrachsigen Maschinen, die in der Lage sind, Metalle und Kunststoffe zu bearbeiten. Unsere Fabrik erfüllt die ISO-Normen, bietet individuelle technische Unterstützung, gewährleistet schnelle Lieferung und bietet die Bearbeitung von Metallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen an.. Wir bieten auch Optionen zur Oberflächenveredelung an, um funktionalen und ästhetischen Anforderungen gerecht zu werden.
Senden Sie uns Ihren CAD-Entwurf und wir erstellen Ihnen eine detaillierte Kostenanalyse, Lieferzeit und Veredelungsoptionen für Ihr individuelles Fräsen Projekt einfliessen. Angebotsanfrage Planen Sie Ihr Projekt noch heute und seien Sie zuversichtlich.