Als schnelle Methode zur Herstellung von ebenen Flächen und Nuten hat das Fräsen im 19. Jahrhundert nach und nach das bis dahin übliches Hobeln abgelöst. Das spanende Fertigungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Fräswerkzeug mit geometrisch bestimmten Schneiden in Rotation versetzt wird, um Material von einem Werkstück abzutragen. Dazu wird das Werkzeug senkrecht oder schräg zur Rotationsachse in einer Vorschubbewegung versetzt. Im Gegensatz zu anderen spanenden Fertigungsverfahren ist das Fräsen nicht manuell zu bewerkstelligen, wodurch es eine sehr junge – aber eine ebenso erfolgreiche – Geschichte hat. Im 20. Jahrhundert haben sich zunächst Elektromotoren als Antrieb der Fräsmaschinen etabliert, später folgten elektronische Steuerungen. Heute gilt das Fräsen als eine der vielseitigsten Technologien in der Zerspanung. Dementsprechend breit gefächert ist die Auswahl an Maschinen.
In der Metallbearbeitung ist das Fräsen seit vielen Jahrzehnten Mittel der Wahl, um aus Rohteilen, geometrische Körper herzustellen. Dazu wird das Werkstück aufgespannt und mit den erforderlichen Fräswerkzeugen bearbeitet. Je nach Maschinentyp geschieht dies entweder horizontal – die Spindel mit dem Werkzeug wird seitlich herangeführt – oder vertikal. Hier kommt die Spindel von oben. Bei Maschinen mit Kinematik im Fräskopf, kann das Werkzeug in jeglicher Winkellage ans Werkstück herangeführt werden. Letztlich entscheidet das Bauteil, welche Ausrichtung die bessere ist. So ist beispielsweise der Spänefall beim Horizontalfräsen deutlich besser, was bei der Bearbeitung von Bohrungen ein Vorteil ist.
Vielseitiger durch zusätzliche Achsen
In ihrer einfachsten Konstruktion sind Fräsmaschinen auf die 3-achsige Bearbeitung ausgelegt: Das Werkzeug fährt in X-, Y- und Z-Richtung über das Werkstück. Bei 4-achsigen Maschinen kommt eine Rundachse – entweder als B-Achse im Spindelstock, im Tisch oder in Form eines aufgesetzten Teileapparats – hinzu. Dadurch lassen sich Werkzeuge schräg anstellen, ohne dass das Werkzeug zunächst umgespannt werden muss wie beim 3-Achs-Fräsen. Mit einer zweiten Rundachse realisieren Werkzeugmaschinenhersteller das 5-achsige Fräsen. Dies ermöglicht eine nahezu beliebige Ausrichtung des Werkstücks, bei der das Fräswerkzeug fünf Seiten erreicht und ein Bauteil fast komplett herstellen kann. Ein Umspannvorgang ist höchstens für die Bearbeitung der sechsten Seite erforderlich. Aus dem 5-achsigen Fräsen hat sich schließlich das 5-Achs-Simultanfräsen entwickelt, bei dem alle Achsen interpoliert werden. Ist die Kinematik im Tisch untergebracht, wird das Werkstück in diesem Fall kontinuierlich in alle Richtungen bewegt, während das Fräswerkzeug Material abträgt. Bei der Kopfkinematik ist auch die zweite Rundachse im Fräskopf. Daraus resultieren sogenannte Freiformflächen, wie sie zum Beispiel im Formenbau Gang und Gäbe sind.
Mit der Zeit hat sich das Fräsen zu einer extrem fortschrittlichen Bearbeitungstechnologie mit spezielle Ausprägungen entwickelt. So bedient sich Hochgeschwindigkeitsfräsen wesentlich höherer Spindeldrehzahlen, um hochwertigere Oberflächen zu erzeugen – ein Produktivitätsgewinn, weil der Aufwand in der Nachbearbeitung dadurch minimiert wird.
Die richtige Maschine für jede Anwendung
DMG MORI prägt das Fräsen bereits seit 100 Jahren. Das Portfolio umfasst über 25 Baureihen von der einfachen 3-Achs-Maschine M1 bis zum 5-achsigen Hightech Bearbeitungszentrum der DMU monoBLOCK Baureihe; CMX V und DMC V Modelle für die Vertikalbearbeitung sowie die horizontalen DMC H linear und NHX Baureihen; das Kompaktbearbeitungszentrum DMP 70 und die XXL-Maschinen DMU 600 P und DMU 600 Gantry mit mehreren Metern Verfahrweg. Auch Technologieintegration wie das Ultraschallfräsen, die Laserbearbeitung oder das Schleifen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Das vielseitige Sortiment komplettiert DMG MORI mit Automationslösungen für nahezu alle Modelle und einem ganzheitlichen Angebot für die durchgängige Digitalisierung der Fertigung. Damit ist und bleibt das Fräsen auch in Zukunft eine hochproduktive und wettbewerbsfähige Fertigungstechnologie.
