CNC-Fräsen in der Praxis
CNC-Fräsen sind Fräsen, die computergesteuert arbeiten. Das Werkstück wird also automatisch gemäß einem vorher an den Computer übergebenen Plan bzw. den entsprechenden Steuerbefehlen gefertigt. Die Abkürzung CNC steht dabei für Computerized Numerical Control, also grob übersetzt die computerisierte numerische Steuerung . Numerisch bedeutet hierbei, dass die Steuerkommandos mit vorher im Rechner abgespeicherten Zahlen (z.B. die Länge eines Kerbung in Zentimetern oder einer anderen Längeneinheit) arbeiten. Aber auch z.B. die Geschwindigkeit der Fräse wird kontrolliert, um etwa Beschädigungen des Materials durch die mit hohen Arbeitsgeschwindigkeiten einhergehende Belastung des Werkstoffs zu vermeiden. Dabei arbeitet das Gerät in der Regel mit mehreren verschiedenen Aufsätzen, um verschiedene Aspekte der Materialbearbeitung umzusetzen.
Aber wieso sollte man ein solches Gerät überhaupt nutzen? Schließlich sind manuell zu bedienende Fräsen oftmals sehr viel preisgünstiger erhältlich als ihre computergesteuerten Verwandten. Allerdings ist dieser Unterschied aus dem Blickwinkel der meisten Menschen, die schon einmal mit einem solchen Gerät arbeiten durften, auch gerechtfertigt.
Vorteile einer CNC-Fräse
So kommt gerade bei Neueinsteigern in CNC-Verfahren die Frage auf: Haben CNC-Fräsen überhaupt nennenswerte Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Fräsen? Ja, definitiv! Anders als beim herkömmlichen manuellen Fräsen wird die CNC-Fräse maschinell gesteuert. Dies bedeutet, dass die Werkstücke mit einer wesentlich höheren Genauigkeit angefertigt werden können. Während beim manuellen Fräsen größere Abweichungen meist unvermeidlich sind, kommen sie beim computergesteuerten Fräsen nur selten vor und sind meist auf eine Fehlbedienung zurückzuführen. Wie exakt das Gerät dabei arbeitet, ist verschieden - CNC-Fräsen, die sehr exakt fertigen, sind natürlich meist deutlich teurer als einfachere Geräte. Allerdings sind andererseits für einfachere Ansprüche verschiedenen Modelle auch bereits relativ preisgünstig erhältlich. Auch größere Betriebe, die den langfristigen Einsatz einer professionellen, qualitativ hochwertigen CNC-Fräse planen, können an einem solchen preisgünstigen Modell bereits erste Erfahrungen sammeln und sich versuchsweise mit den grundlegenden Arbeitsabläufen vertraut machen, bevor die "richtige" Maschine geliefert bzw. bestellt wird. So lässt sich meistens schnell feststellen, ob eine CNC-Fräse grundsätzlich für den jeweiligen Betrieb geeignet ist.
Genaues Arbeiten: Der Toleranzbereich und Steuerung
Erfahrungsgemäß sind die Mitarbeiter meist recht schnell begeistert von dem neuen voll- oder halb-automatischen Helfer und den neuen, mit seiner Anschaffung einhergehenden Möglichkeiten zur Bearbeitung. Allerdings sollte man von günstigeren Geräten keinen allzu feinen Toleranzbereich erwarten. Dieser regelt die maximalen Abweichungen, die bei der Bearbeitung des Werkstücks durch die jeweilige CNC-Fräse entstehen können. Auch günstigere Maschinen erreichen hier zwar oft bereits eine maximale Abweichung von Millimeterbruchteilen, für noch genaueres Arbeiten muss man allerdings meist schon ein wenig tiefer in die Tasche greifen. Darüber hinaus wird während der Fräsens auch die bereits vom Fräskopf zurückgelegte Strecke überprüft, um eine möglichst genaue Fertigung zu gewährleisten. Für einen professionellen Betrieb ist eine solche Anschaffung, für die bei gehobenen Ansprüchen auch schon einmal ein vierstelliger Euro-Betrag und mehr veranschlagt werden kann, jedoch trotzdem in der Regel kein Problem. Als Faustregel gilt hier: Wenn der Betrieb es sich nicht leisten kann, dann wird die Maschine in dieser Qualität in der Regel auch nicht benötigt. Geräte mit sehr kleinen Toleranzbereichen müssen beispielsweise auch die Temperatur der Fräsen kontrollieren und regeln, da diese das Resultat bereits beeinflussen können. Eine weitere große Erleichterung gerade bei professionelleren Geräten ist die weitgehende Automatisierung der Fertigungsschritte bis hin zur Vollautomatik. So lässt sich im Arbeitsalltag im Vergleich zur manuellen Fertigung viel Zeit sparen. Eine weitere Möglichkeit ist es, die Werkstücke bei einem Drittanbieter fertigen zu lassen.
Arbeitsweise & Einsatzmöglichkeiten der CNC-Fräse
Die Geräte fertigen das im Computer abgespeicherte Modell an, indem sie vom Ursprungsobjekt das Material entfernen, welches nicht zu der angestrebten Form passt. In dieser Hinsicht sind sich also die Arbeit eines Bildhauers und einer CNC-Fräse recht ähnlich. Zum Erreichen dieses Ziels wird vom Gerät mithilfe der eingesetzten Fräse solange bearbeitet, bis die gewünschte Form erreicht ist. Hierzu wird der Kopf in zwei Achsen über das Material bewegt sowie in der dritten angehoben und abgesenkt. Sowohl die Geräuschentwicklung als auch das abfallende überschüssige Material ist dabei mit einem Bohrvorgang zu vergleichen, bei dem entsprechend viel Werkstoff entfernt wird. Sollen Rotationskörper oder vergleichbar komplizierte dreidimensionale Objekte (z.B. kleine Holzmodelle von antiken griechischen Statuen oder runde metallische Bauteile mit Aussparungen) angefertigt werden, so sollte die Fräse außerdem das Werkstück während der Bearbeitung drehen können. Ansonsten lässt sich nur eine Seite der Oberfläche etwa eines runden Holzstabs von oben bearbeiten, was die Möglichkeiten zur Gestaltung doch deutlich einschränkt.
Die Materialien, die mit einem solchen Gerät bearbeitet werden können, sind gemeinhin sehr vielseitig. Neben Kunststoffen und Holz zählen hierzu auch viele Metalle. Allerdings sollten das eingesetzte Gerät und natürlich auch die genutzten Fräsaufsätze für das jeweilige Material geeignet sein. Die angeführten Beispiele zeigen dabei bereits, dass diese Geräte sehr vielseitig sind: Mit einer geeigneten CNC-Fräse lässt sich eine große Vielzahl von Materialien in ein sehr breites Spektrum von geometrischen Formen bringen. Dabei sind auch sehr detailreiche Bauteile oder Modelle kein Problem.
Typische Materialien für die Bearbeitung mit einer CNC-Fräse:
- Holz
- Kunststoffe & Plexiglas
- Aluminium
- Edelstahl & Kupfer
- viele andere, sofern von Gerät und eingesetztem Werkzeug unterstützt
