Fräsmaschinen und Fräswerkzeuge: Das sollten Sie wissen

Was ist Fräsen?
 

Beim Fräsen werden mittels Spezialwerkzeugen Späne von Werkstoffen abgehoben. In der Regel geschieht dies in speziellen Fräsmaschinen oder sogenannten Bearbeitungszentren. Anders als beim Drehen bewegt sich das Fräswerkzeug um das fixierte Werkstück. Nahezu alle Werkstoffe können gefräst werden, egal ob Holz, Kunststoff oder Metall. Generell unterteilt man das Fräsen in zwei Hauptgruppen: das Stirnfräsen und das Umgangsfräsen. Beim Stirnfräsen steht die Werkzeugachse senkrecht zur Werkstück-Oberfläche. Beim Umgangsfräsen hingegen steht die Werkzeugachse parallel zur Werkstückoberfläche.

Geschichte

Die erste brauchbare Metallfräsmaschine geht zurück auf den amerikanischen Erfinder Eli Whitney, der mit seinen Erfindungen maßgeblich zur Großserien- und Massenfertigung beitrug. Im Jahr 1818 entwickelte Whitney aus einem Holzblock eine Fräsmaschine mit selbsttätigem Tischvorschub. Sucht man nach den Ursprüngen des Fräsens, muss man allerdings noch weiter in der Geschichte zurückgehen. So entwarf Allround-Genie Leonardo da Vinci bereits um 1500 mehrere Fräser. Sie bestanden aus gezahnten Blättern, die das zu fräsende Metall umfassten und bei Bewegung wegfrästen.

Mitte des 19. Jahrhunderts konstruierte Francis Pratt in den USA die bekannte Lincoln-Fräsmaschine. Sie war universell einsetzbar und diente in den USA sowie in Europa als Konstruktionsvorlage für viele weitere Maschinen. Die erste Universalfräsmaschine erfand das Maschinenbauunternehmen Brown & Sharp am 14. März 1862. Im Laufe der folgenden Jahrzehnte wurde die Frästechnik immer weiter ausgeklügelt. Um die Spanleistung zu erhöhen, spannte man mehrere Fräser hintereinander. Um 1900 führte der Amerikaner F.W. Taylor den Schnittstahl ein. Dies verdreifachte die Spanleistung. An die Präzision heutiger CNC-Fräsen und 5-Achs-Fräsen reichten die Fräsmaschinen dieser Tage aber lange nicht heran.

In den Jahren 1949 bis 1952 konstruierte der Amerikaner John Parsons im Auftrag der US Air Force die erste NC-gesteuerte Maschine (NC = Numerical Control). 1954 übernahm die US-Firma Bendix die Technik von Parsons „Cincinatti Hydrotel“ und konzipierte eine NC-Maschine mit 300 Elektronenröhren. Die Steuerung erfolgte über eine Lochkarte. 1965 wurde es schließlich möglich, den Werkzeugwechsel zu automatisieren. 1968 folgten die IC-Technik (IC = integrated circuits) und 1970 die Einführung von Werkzeugschnellspannern und Palettenwechslern. Ab 1976 wurde dank des Einsatzes von Mikroprozessoren erstmalig die CNC-Funktionalität realisiert. CNC-Fräsarbeiten sind heute (voll-)automatisierte Bearbeitungsmethoden für Holz, Metall oder Kunststoff. Die CNC-Fräsmaschinen werden dabei von einem Computer mithilfe eines CNC-Steuerprogramms gesteuert.

Frästechniken
 

Fräsmaschinen kommen heute in nahezu allen Bereichen der Industrie zum Einsatz, vor allem in der Metallbearbeitung. Fräsarbeiten ermöglichen die Herstellung sehr präziser Teile (Präzisionsfrästeile), die trotzdem sehr stabil und belastbar sind. Die Frästechniken sind vielfältig: So werden beispielsweise beim Planfräsen ebene Flächen erzeugt, während beim Wasserstrahlfräsen ein Wasserstrahl nicht allzu harte Materialien fräst (wie z. B. Beton). Beim Profilfräsen wird die Kontur des eingespannten Fräswerkzeugs unmittelbar auf das Werkstück übertragen und das Rundfräsen kommt vor allem bei der Bearbeitung zylindrischer Formen zum Einsatz. Das Schraubfräsen dient der Spindelherstellung. Zahnräder entstehen überwiegend beim Wälzfräsen, wo das Fräswerkzeug aus einer Walze mit einzelnen Zähnen besteht. CNC-5-Achsen-Frästeile sind dabei Frästeile, die mithilfe des CNC-Verfahrens gefertigt werden. Die CNC-Frästeile werden auf 5-Achs-Fräsbearbeitungszentren hergestellt und lassen sich nach Kundenwunsch ganz individuell herstellen.

Beispiele für den vielseitigen Einsatz von Frästechniken
 

Bodenfräsen sind Geräte zur Bodenbearbeitung, die zur Auflockerung des Erdreichs oder zur Beseitigung fester Oberflächen Verwendung finden. Sie kommen beispielsweise im Straßenbau zum Einsatz. Formenfräsmaschinen ermöglichen es, ein Oberflächenprofil unabhängig von der Werkzeugform herzustellen. Eingesetzt werden sie z. B. in der Metall verarbeitenden Industrie.

Spezielle Fräsroboter helfen zum Beispiel bei Sanierungsarbeiten in Rohrleitungen. Der Fräsroboter – beziehungsweise dessen Arm samt Fräskopf – dringt dabei in den zu bearbeitenden Bereich ein, während die Steuerung der Maschine von außen erfolgt.
Grabenfräsen sind Maschinen, die beim Anlegen von Gräben helfen. Bei vielen Grabenfräsen ist es möglich, den Fräskopf durch ein anderes Bauteil zu ersetzen, sodass die Fräse auch für andere Arbeiten – zum Beispiel Pflügen oder Ebnen – benutzt werden kann. Auch Kettenfräsen ziehen feine Gräben in weichen Untergrund oder harten Betonboden, wobei sie gleichzeitig das Material ausheben und fräsen. Sie kommen beim Abbau von Gestein, aber auch im Baugewerbe zum Einsatz.

Nockenwellenfräsmaschinen sind Präzisionsmaschinen, die der Fertigung von Nockenwellen mit sehr geringen Toleranzen dienen. Gefräste Nockenwellen findet man in nahezu allen Motoren, um die Ventile zu steuern. Und Produktionsfräsmaschinen dienen z. B. der Herstellung von Schlitzen und Langnuten im Werkzeugbau.

Fazit
 

Fräsen ist ein sehr vielschichtiges und komplexes Thema, das viel Spezialwissen erfordert. Die meisten Anbieter von Frästechniken und Fräsmaschinen konzentrieren sich deshalb auf bestimmte Schwerpunkte, was Sie bei der Wahl eines Dienstleisters berücksichtigen sollten. Alle eingetragenen Anbieter von Fräslösungen sind in unserer Anbietersuche übersichtlich für Sie aufgeführt. Sie lassen sich nach „Beste Ergebnisse“, Alphabet oder Postleitzahl sortieren. An den Kürzeln erkennen Sie, ob es sich um Hersteller (HS), Dienstleister (DL), Händler (HL) oder Großhändler (GH) handelt.