CNC-Fräsmaschinen sind eine Weiterentwicklung der Fräsmaschine in ihrer konventionellen Ausführung. Diese Maschinen sind moderner und vielseitiger, bieten Zerspanungsbetrieben große Vorteile und beschleunigen die Fertigungsprozesse. Aus welchen Teilen besteht diese Maschine? Wie ist der Fräskopf einer CNC-Fräsmaschine aufgebaut?
Unterschied zwischen CNC-Fräsmaschine und konventioneller Fräsmaschine
Die Fräsmaschine mit rechnergestützter numerischer Steuerung (CNC) ähnelt der konventionellen Fräsmaschine stark, erfordert jedoch nur minimale Eingriffe eines Bedieners: Sie kann dank des Rechners der Maschine automatisiert arbeiten. Heute gibt es sogar spezielle Nachrüstsätze, mit denen sich eine konventionelle Fräsmaschine auf CNC umrüsten lässt.
Da sie der herkömmlichen Fräsmaschine in vielen Punkten ähnelt, bestehen beide Maschinentypen aus denselben beweglichen Teilen:
- Tisch
- Fräskopf
- Spindel
- Quer- und Längsschlitten
CNC-Fräsmaschinen werden jedoch über einen Rechner im Bedienpult gesteuert, während konventionelle Fräsmaschinen über Hebel bedient werden. Genau dieser Rechner ist das wichtigste Bauteil der Maschine. Die rechnergestützte numerische Steuerung (CNC) ermöglicht es, die einzelnen Baugruppen (Spindel, Schlitten, Tisch, Fräskopf der CNC-Fräsmaschine usw.) automatisch zu betreiben. Dank CNC lässt sich die Fräsmaschine programmieren, und der Rechner gibt den Maschinenteilen vor, was sie zu tun haben.
Je nach Konstruktion des Werkstücks kann der Fräskopf der CNC-Fräsmaschine beispielsweise jede Stelle des zu bearbeitenden Werkstücks erreichen; so kann die Maschine sehr kleine Teile mit komplexer Geometrie fertigen. Außerdem ermöglicht sie die Serienfertigung. Deshalb zeichnen sich CNC-Fräsmaschinen durch höhere Produktivität aus, sind sehr präzise, schnell, vielseitig und sicher und bieten vor allem hohe Wiederholgenauigkeit sowie eine Reduzierung und Optimierung der Abfälle (Späne).
Bauteile der CNC-Fräsmaschine
Wie bereits erwähnt, verfügen CNC-Fräsmaschinen und konventionelle Fräsmaschinen über dieselben beweglichen Teile. Diese Fräsmaschinen besitzen jedoch zusätzlich CNC-spezifische Komponenten. Die Bauteile der CNC-Fräsmaschine sind:
- Ständer
- Fräser
- Frästisch
- Fräskopf der CNC-Maschine
- Bedienpult/Rechner
- Werkstück
- Schläuche für das Kühlmittel
- Verfahrachsen und Zusatzachsen
Der Fräskopf der CNC-Fräsmaschine
Eines der wichtigsten Bauteile der Fräsmaschine ist der Fräskopf, der sich dreht, um das Werkstück zu bearbeiten. Bei CNC-Fräsmaschinen ist der Kopf schwenkbar und verfügt über einen integrierten Spindelmotor, wodurch die Bearbeitung deutlich schneller und präziser wird. Zudem gibt der Rechner dank der Automatisierung dem Kopf vor, welches Werkzeug zu verwenden ist.
Eine Fräsmaschine kann nämlich zahlreiche Bearbeitungsverfahren ausführen, darunter Bohren und verschiedene Fräsarten. Um ein Werkstück zu formen, verwendet der Fräskopf der CNC-Fräsmaschine beispielsweise einen Fräser. Der Fräser ist das am häufigsten eingesetzte Schneidwerkzeug; durch die Bewegung der Maschinenschlitten erreicht er die Oberfläche des Werkstücks und trägt Späne ab, bis die gewünschte Kontur entsteht. Und wenn das Werkstück gebohrt werden soll? Dank CNC weiß der Kopf, dass er keinen Fräser, sondern einen Bohrer verwenden muss. Je nach Modell und Ausstattung der Maschine erfolgt der Wechsel zwischen Fräser und Bohrer in Sekunden, ohne dass die Maschine ihre Arbeit unterbricht.
Die Verfahrachsen
Jede Werkzeugmaschine arbeitet in einem kartesischen Koordinatensystem; dieses legt fest, welche Bewegungen der Tisch mit dem darauf gespannten Werkstück ausführen kann. CNC-Fräsmaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich in bis zu fünf verschiedenen Achsen bewegen können. Die Hauptachsen der Maschine sind X, Y und Z, die Zusatzachsen A und B. Allerdings sind nicht alle CNC-Fräsmaschinen in der Lage, sich in diesen Achsen zu bewegen – das hängt vom jeweiligen Maschinenmodell ab.
Die Achsen der CNC-Fräsmaschine sind:
- X-Achse. Sie verläuft horizontal und parallel zum Werkstück. Sie entspricht der Längsbewegung des Arbeitstisches.
- Y-Achse. Sie führt eine Bewegung in der horizontalen Ebene aus und verläuft quer zum Frästisch.
- Z-Achse. Auf dieser Achse sitzt der Fräser; da sie das Schneidwerkzeug aufnimmt, verfügt sie über die nötige Leistung für die Zerspanung. Diese Achse kann je nach Fräskopf der CNC-Fräsmaschine verschiedene Positionen einnehmen. Sie entspricht der vertikalen Bewegung des Kopfes.
- Zusatzachsen A und B. Sie ermöglichen es, das Werkstück in jede beliebige Position zu bringen, sodass der Fräskopf der CNC-Fräsmaschine es aus jedem Winkel erreichen kann.