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Das CNC-Fräsen ist eines der vielseitigsten Fertigungsverfahren der modernen Industrie. Eine zentrale Stärke besteht darin, dass eine große Bandbreite von Materialien verarbeitet werden kann – von weichen Kunststoffen bis hin zu extrem harten Superlegierungen. Ebenso vielfältig sind die Werkzeuge, die beim CNC-Fräsen zum Einsatz kommen. In diesem umfassenden Leitfaden erfahren Sie, welche Materialien typischerweise gefräst werden, welche Werkzeuge dafür geeignet sind und welche Faktoren bei der Auswahl berücksichtigt werden müssen.
- Die Bedeutung der Materialauswahl beim CNC-Fräsen
Das richtige Material ist entscheidend für:
die Funktion des Bauteils,
die Lebensdauer,
die Oberflächenqualität,
die Bearbeitungszeit,
die Kosten,
die Werkzeugwahl.
Nicht jedes Material lässt sich gleich gut fräsen. Härte, Zähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Neigung zu Spänen beeinflussen die optimale Bearbeitungsstrategie.
- Häufig verwendete Materialien beim CNC-Fräsen
2.1 Metalle
Metalle sind die am häufigsten gefrästen Werkstoffe. Zu den wichtigsten zählen:
Aluminium
Sehr gut zerspanbar
Leicht, korrosionsbeständig
Hohe Wärmeleitfähigkeit
Ideal für Prototypen, Maschinenbau, Automobilindustrie
Beliebte Legierungen: 6061, 7075
Stahl
Vielseitig einsetzbar
Hohe Festigkeit
Bearbeitungsfreundlich (je nach Legierung)
Typen: Baustahl, Werkzeugstahl, Edelstahl
Edelstahl (z. B. 304, 316)
Sehr korrosionsbeständig
Zäh und oft schwer zu bearbeiten
Benötigt stabile Werkzeuge und Kühlung
Einsatz: Medizintechnik, Lebensmittelindustrie
Titan
Extrem fest und leicht
Sehr zäh → schwer zerspanbar
Geringe Wärmeleitfähigkeit
Einsatz: Luftfahrt, Implantate, Motorsport
Kupfer & Messing
Weich, sehr gut zerspanbar
Perfekt für elektrische Komponenten
Kupfer ist klebrig → Werkzeugbeschichtung wichtig
2.2 Kunststoffe
Kunststoffe bieten viele Vorteile: leicht, günstig, gut fräsbar. Geläufige Typen:
POM (Delrin)
Sehr präzise zerspanbar
Hohe Formstabilität
Ideal für technische Teile
Acryl (PMMA)
Transparent → ideale optische Bauteile
Neigt zu Rissen bei falscher Schnittgeschwindigkeit
Nylon
Zäh und flexibel
Neigt zu Wärmeverzug → scharfe Werkzeuge wichtig
PVC, PE, PP
Sehr leicht zu fräsen
Geringe Wärmeleitfähigkeit
2.3 Holz
Holz wird beim CNC-Fräsen ebenfalls häufig verwendet:
MDF
Sperrholz
Harthölzer
Holz ist allerdings anisotrop und verzieht sich bei Feuchtigkeit, was die Bearbeitung beeinflusst.
- Werkzeuge beim CNC-Fräsen
Die Werkzeugwahl entscheidet über Qualität, Präzision und Geschwindigkeit.
3.1 Werkzeugmaterialien
HSS (High Speed Steel)
Günstig
Gut für weiche Materialien (Kunststoffe, Holz)
Weniger Verschleißfest
Hartmetall
Sehr verschleißfest
Ideal für Metalle
Höhere Schnittgeschwindigkeiten möglich
Der Standard im industriellen CNC-Fräsen.
Diamantwerkzeuge (PKD, CVD)
Extrem hart und langlebig
Perfekt für Carbon, Aluminium, Graphit
Sehr teuer
3.2 Fräsertypen
Schaftfräser
Der Standard für Konturen, Nuten und Taschen.
Kugelfräser (Ball End Mill)
Für 3D-Konturen und Freiformflächen.
Torische Fräser
Kombinieren Vorteile aus Kugel- und Schaftfräser.
Planfräser
Für große Flächenbearbeitung.
Gewindefräser
Zum präzisen Fräsen von Innen- und Außengewinden.
Gravierfräser
Für Beschriftungen und feine Gravuren.
- Einflussfaktoren bei der Werkzeugwahl
4.1 Materialeigenschaften
Härte
Wärmeleitfähigkeit
Zähigkeit
Späneverhalten
Je härter das Material, desto robuster muss der Fräser sein.
4.2 Frässtrategie
Schruppen (grobes Abtragen) → robuste Fräser
Schlichten (Feinbearbeitung) → feine Schneiden
Trochoidales Fräsen → stabile Geometrien
4.3 Schnittparameter
Vorschub
Drehzahl
Zustellung
Kühlung
Diese Parameter sind entscheidend, um Werkzeugverschleiß zu minimieren.
- Schmierstoffe und Kühlung
Kühlung spielt eine wichtige Rolle, vor allem bei Metallen:
Funktionen:
Reduziert Hitzeentwicklung
Verbessert Späneabfuhr
Verlängert Werkzeuglebensdauer
Steigert die Oberflächenqualität
Typische Kühlarten:
Emulsion
Ölnebel
Luftkühlung
Minimalmengenschmierung (MMS)
- Herausforderungen bei der Materialbearbeitung
6.1 Aluminium
Kann Späne verkleben → benötigt scharfe Schneiden.
6.2 Edelstahl
Erzeugt Hitze → Kühlung essenziell.
6.3 Titan
Neigt zu Vibrationen → stabile Maschine notwendig.
6.4 Kunststoffe
Schmelzgefahr bei zu hoher Drehzahl.
- Fazit
Das CNC-Fräsen ist ein extrem flexibles und leistungsfähiges Fertigungsverfahren, das eine beeindruckende Vielfalt an Materialien und Werkzeugen nutzt. Die richtige Kombination aus Material, Werkzeugtyp, Werkstoff des Fräsers und den passenden Schnittparametern ist entscheidend für eine effiziente, wirtschaftliche und präzise Bearbeitung. Ob Aluminium, Stahl, Titan, Kunststoff oder Holz – durch die richtige Auswahl und Strategie lassen sich hochpräzise Komponenten für nahezu alle Industrien herstellen. Dieser Leitfaden bietet eine solide Grundlage, um fundierte Entscheidungen für jede CNC-Fräsanwendung zu treffen.
