CNC-Fräsen - in der Industrie heute unerlässlich

CNC-Fräsen sind aus der modernen Arbeit kaum noch wegzudenken. Dies gilt mittlerweile fast für jede computergesteuerte Technik. Immerhin verspricht die Herstellung von Werkzeugen und Produkten, die mittels computergesteuerten Fräsen gefertigt werden, eine sehr genaue Präzision. Gleichfalls beschleunigt sich der Herstellungsprozess, was wiederum für die Stückzahlen von besonderer Bedeutung ist. CNC-Fräsen kommen in diversen Prozessen zum Einsatz: Automobilindustrie, Werkzeugherstellung, Werkstoffweiterverarbeitung.

Was verbirgt sich hinter dem Begriff CNC-Fräsen?

Fräsen an sich ist kein neuer Prozess in der Werkstoffbearbeitung. Grundsätzlich wird hierunter jedes Verfahren verstanden, bei dem Metalle, Holz oder Kunststoff so bearbeitet wird, dass einzelne Späne des Materials abgenommen werden. Das Schneidwerkzeug rotiert hierbei, während beim Drehen beispielsweise das Werkstück selbst in Rotation versetzt wird. Allerdings ist das Fräsen selbst nur ein Überbegriff. Auch die CNC-Fräsen können verschiedenartiger Natur sein und somit eigene Funktionen übernehmen:

Planfräsen
Wasserstrahlfräsen
Walzfräsen
Formfräsen
Rundfräsen
Schraubfräsen
Schlagzahnfräsen
Tauchfräsen

Das Planfräsen wird zur Gewinnung ebener Flächen genutzt. Beim Wasserstrahlfräsen wird nicht die Fräse an sich zum Abtragen des Materials verwendet, sondern ein stark konzentrierter Wasserstrahl. Diese Technik kommt überwiegend im Straßenbau sowie bei der Steinverarbeitung zum Einsatz. Um Zahnräder herzustellen, nutzen die Produktionsbetriebe Wälzfräsen. Zylindrische Flächen hingegen werden mit Rundfräsen, Formen mit Formfräsen und Profile mit Profilfräsen gefertigt. Auch zur Gewinnung ebener Flächen kann die Schlagzahnfräse verwendet werden. Mit ihrer einzelnen Schneide schafft sie es, selbst bei unterschiedlichen Fräszähnen eine ebene Oberfläche zu schaffen.

Beim CNC-Fräsen kommen spezielle Maschinen zum Einsatz. Diese besitzen bis zu fünf Achsen und werden nicht mehr händisch, sondern über einen Computer gesteuert. Das CNC steht hierbei für Computerized Numerical Control. Über ein spezielles Programm wird im Vorfeld der Arbeit genau bestimmt, wie viel Material abgefräst werden soll, wie sich auf der Seite CNC-Lehrgang.de erfahren lässt. Zumeist setzen die Produktionen ein CAD-Programm, welches nicht nur die Steuerung übernimmt, sondern vorab bereits zur Konstruktion der einzelnen Bauteile verwendet werden kann. Dank der Computersteuerung können Werkstücke bis ins kleinste Detail geplant und letztlich realisiert werden. Abweichungen sind kaum noch möglich, allerdings ist es wichtig, dass der Fräser eine Fortbildung oder direkt eine Ausbildung absolviert hat, die die CNC-Technik beinhaltet.

In welchen Industriebereichen kommen CNC-Fräsen zum Einsatz?

In beinahe jeder maschinellen Produktion ist der Verzicht auf CNC gesteuerte Fräsen und andere Werkzeuge heute undenkbar. Der zeitliche Vorteil, die Präzision und der Gewinn höherer Stückzahlen sind in der heutigen Produktionsphase zu wichtig geworden. Da CNC-Fräsen sowohl zur Bearbeitung von Holz, Metallen, aber auch von Kunststoff und Stein genutzt werden können, sind die Einsatzbereiche natürlich umfangreich. Doch selbst in kleineren Bereichen wird immer häufiger auf die CNC-Fräse zurückgegriffen. Gravuren lassen sich mit einem erheblich geringen Aufwand einfügen. Besonders heben sich jedoch folgende Bereiche hervor:

Automobilindustrie
Werkzeugherstellung
Kunststoffverarbeitung
Schreinerbetriebe

Die Qualitätsmerkmale der CNC-Frästechnik

Überwiegend wird die CNC-Fräse in der Serienfertigung verwendet. Hier ist es sinnvoll, ein einziges Mal eine CNC-Steuerung auszuarbeiten, um in der Folge immer wieder das Programm abrufen zu können. Bei Einzelfertigungen wird zwar auch auf die CNC-Fräse zurückgegriffen, der Aufwand der Programmierung dient jedoch keinem zeitlichen, sondern nur einem präzisierenden Faktor. Besonders vorteilhaft zeigt sich die Technik in Bereichen, die mit manuellen Fräsen kaum durchzuführen sind. Müssen beispielsweise Innendurchmesser genau eingehalten werden, damit die einzelnen Werkstücke später zusammenpassen, ermöglicht die Computersteuerung dies. Weitere Vorteile sind der Wegfall der Rüstzeiten. Beim manuellen Fräsen muss die Maschine immer wieder neu ausgestattet und ausgerichtet werden. Bei der CNC-Fräse übernimmt der Computer bereits die Schritte der Ausrichtung, sodass in diesem Bereich auf weitere Mitarbeiter verzichtet werden kann.

Ausschließlich mit Vorteilen ist die CNC-Fräse sowie die gesamte dahinterstehende Technik jedoch nicht behaftet:

Kostspielige Anschaffung
Aufwendige Wartung
Störung nicht vom Personal behebbar
Teure Infrastruktur
Spezielle Arbeitsplätze

Für kleinere Unternehmen, die überwiegend in sehr geringen Stückzahlen produzieren, ist die Anschaffung einer CNC-Fräse daher oft nicht finanziell tragbar. Zudem müssen die Mitarbeiter eigens in CAD-Programmen und der Frästechnik ausgebildet sein, um die Computersteuerung korrekt durchzuführen. Problematisch ist auch, dass bei auftretenden Fehlern nur selten eigenständig eine Reparatur durchgeführt werden kann. Oftmals muss die IT mit herangezogen werden. Der einfache Austausch der Fräse ist durch die Anbindung an den Computer nicht mehr möglich. Mitunter lohnt sich jedoch die Fertigung als Auftragsarbeit von Fachbetrieben. Aufgrund der modernen Technik lässt sich dort auch sehr effizientes 3-D-Fräsen durchführen, wie auf der Webseite von bmk Baumann erklärt wird.

Abbildung 1: Die Automatisierung schreitet immer weiter voran. CNC-Fräsen ist nur ein Baustein in dieser Entwicklung.

Für Großbetriebe durchaus sinnvoll

Grundsätzlich hat die CNC-Technik, insbesondere beim Fräsen, eine deutliche Arbeitserleichterung geschaffen und ist aus dem Automatisierungsprozess kaum noch wegzudenken, wie die Süddeutsche berichtet. Betriebe, die auf den Absatz großer Stückzahlen angewiesen sind und in mehreren Schichten Werkstücke herstellen, greifen heute dauerhaft auf die CNC-Fräsen zurück. Die Maschinen können ohne nachlassende Konzentration rund um die Uhr eingesetzt werden, ohne dass sich die Qualität der Werkstücke verschlechtert. Auf diese Weise ist die Herstellung großer Stückzahlen in sehr geringer Zeit möglich. Kleinere Betriebe müssen genau abwägen, ob die Anschaffung einer CNC-Fräse für sie infrage kommt oder ob nicht das alternative Fräsen lukrativer ist.