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Fräsen

Fräsen bezeichnet das spanabhebende Bearbeiten von Metallen, Holz oder Kunststoffen mittels eines Fräswerkzeuges. Es erfolgt auf speziellen Werkzeugmaschinen, in der Regel auf einer Fräsmaschine oder einem Bearbeitungszentrum.

Das Fräsen ist ein dem Bohren sehr ähnliches Bearbeitungsverfahren in der Metallbearbeitung. Die zur Spanabhebung notwendige Schnittbewegung wird ebenfalls durch eine Rotation des Werkzeugs gegenüber dem fest im Maschinentisch eingespannten Werkstücks erzeugt.
Beim Fräsen erfolgt die Vorschubbewegung jedoch hauptsächlich senkrecht zur Drehachse des Werkzeugs.

Die zur Formgebung notwendige Vorschubbewegung wird je nach Bauart der Fräsmaschine entweder durch Verschiebung des Maschinentisches oder durch Bewegung des Fräswerkzeuges um das Werkstück herum erreicht. Vorschubbewegungen können je nach Bauweise – auch kombiniert – in der X- ,Y- und Z-Achse oder entlang der jeweiligen Rotationsachsen erfolgen.

In der Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 zählt das Fräsen als Trennverfahren.

Aufbau einer Fräsmaschine

Fräsverfahren

Neben klassischen Bearbeitungsaufgaben wie dem Fräsen von ebenen Flächen und geraden Nuten, ist das Fräsen heute ein universelles Verfahren in der Metallbearbeitung auch für komplexere Anforderungen.
Funktionsflächen, Profile, räumlich gekrümmte Flächen, Gewinde oder Verzahnungen lassen sich an einer Fräsmaschine sowohl in der Einzel- als auch Serienfertigung wirtschaftlich fertigen.

Zur Bearbeitung unterschiedlicher Werkstückgeometrien wurden zahlreiche Fräsverfahren entwickelt:

Planfräsen

Das Planfräsen mit überwiegend geradliniger Vorschubbewegung dient der Herstellung ebener Flächen. Unterschieden wird in Umfangs-Planfräsen, Stirn-Planfräsen und Stirn-Umfangs-Planfräsen.

Rundfräsen

Das Rundfräsen mit kreisförmiger Vorschubbewegung dient der Herstellung zylindrischer Außen- oder Innenflächen. Wenn nicht der komplette Umfang des Werkstücks bearbeitet werden soll, bietet das Rundfräsen somit eine gute Alternative zum Drehen.
Unterschieden wird in Stirn-Umfangs-Außen Rundfräsen, Stirn-Umfangs-Innen-Rundfräsen und Rundfräsen mit innenverzahntem Fräswerkzeug.

Schraubfräsen

Das Schraubfräsen mit wendelförmiger Vorschubbewegung dient vor allem zur Herstellung von Schneckenrädern und Gewinden.

Profilfräsen

Das Profilfräsen ist ein abbildendes Fräsverfahren, da sich das Profil des Fräsers auf dem Werkstück abbildet. Es dient zur Herstellung von Nuten beliebiger Form an prismatischen Werkstücken (z. B. T-Nuten).

Wälzfräsen

Durch Wälzfräsen können flexibel diverse Verzahnungsarten spanabhebend erzeugt werden.
Charakteristisch für dieses Verfahren ist die Kinematik zwischen Werkzeug und Werkstück nach dem Prinzip eines Schneckengetriebes. Hierbei führt das profilierte Werkzeug während des Zerspanvorgangs eine zur Vorschubbewegung simultane Wälzbewegung mit dem Werkstück aus.

Bauformen von Fräsmaschinen

Fräsmaschinen lassen sich anhand Ihrer Spindelausführung (vertikal oder horizontal), Steuerungsausführung (konventionell oder mit CNC Steuerung) und ihrer Bauform einteilen.

Konsolfräsmaschinen

Konsolfräsmaschinen sind besonders zur Bearbeitung kleiner bis mittlerer Werkstücke geeignet und werden aufgrund Ihrer hohen Flexibilität gerne im Werkzeug- und Vorrichtungsbau eingesetzt.
Grundsätzlich lässt sich diese Bauart in Horizontal - bzw. Vertikalfräsmaschinen einteilen. Eine höhere Flexibilität in der Bearbeitung bietet sich jedoch bei einer Fräsmaschine mit schwenkbarer Frässpindel oder durch die Möglichkeit den Werkstücktisch zu schwenken.

Bettfräsmaschinen

Bettfräsmaschinen sind besonders zur Bearbeitung von großen Werkstücken geeignet.
Charakteristisch ist, dass sich im Gegensatz zur Konsolfräsmaschine der Werkstücktisch auf einem starren Maschinenbett befindet und jeglicher Vorschub meist vom Werkzeug ausgeführt wird.
Die werkzeugtragende Baugruppe nennt sich Ständer und die werkstücktragende Baugruppe Tisch. Maschinen, bei denen alle linearen Bewegungsachsen der werkzeugtragenden Baugruppe zuzuordnen sind, werden als Fahrständerbauweise bezeichnet.
Für die Bearbeitung von besonders großen Bauteilen eignet sich eine Portalfräsmaschine nach Zweiständerbauweise, wobei der Fräskopf an einem Querbalken zwischen zwei Ständern geführt wird.

NC-Bearbeitungszentrum

Für größere Stückzahlen eigenen sich Bearbeitungszentren, die sich vor allem durch Werkzeugwechselsysteme und Werkzeugspeicher auszeichnen.
Dadurch können mehrere Bearbeitungssschritte in einer Maschine erfolgen. Hierzu gehört neben dem Fräsen das Bohren, Reiben und Gewindeschneiden bis hin zum Honen.

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