Fräsmaschinen

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Fräsmaschine

Eine Fräsmaschine ist eine Werkzeugmaschine zum Ausführen von spanenden Arbeiten, durch die Werkstoffe aus Metall, Kunststoff und Holz durch gezieltes Abtragen von Spänen eine gewünschte geometrische Form erhalten. Um Späne abzutragen, wird das meist mit mehreren Schneiden bestückte Fräswerkzeug in rotierender Weise mit einem bestimmten Schub in Richtung des festsitzenden Werkstücks gebracht. Sobald die Schneiden in das Werkstück eindringen, tragen sie das gewünschte Material in Form von Spänen ab. Jede Fräsmaschine verfügt mindestens über 3 Vorschubrichtungen X, Y und Z, sodass auch sehr komplexe Geometrien möglich sind.

Aufbau

Eine Fräsmaschine besteht aus Gestell, Maschinentisch, Fräsbett, Frässpindel und Führungen.

Einsatzbereiche

Fräsmaschinen werden heute in nahezu allen Industriebereichen eingesetzt, ganz besonders in der Metallverarbeitung. Sie ermöglichen die Herstellung sehr belastbarer, stabiler und präziser Teile. Die Einsatzgebiete von Fräsmaschinen sind sehr vielfältig, zum Beispiel für Nuten von Passfedern oder Bearbeitung von Gehäusen. Die Möglichkeiten der Fräsbearbeitung lässt sich nach den verschiedenen Fräsverfahren einteilen:

Formfräsen

Formfräsen ist ein wichtiger Bestandteil im Bereich des Formen- und Werkzeugbaus, des Automobilbaus, der Luft- und Raumfahrtindustrie und des Maschinenbaus, vor allem in der Endbearbeitung.

Stirnfräsen

Dieses Fräsverfahren, auch einfach Stirnen genannt, wird zum Erzeugen ebener Flächen verwendet, zum sogenannten Planen.

Profilfräsen

Profilfräsen dient dem Herstellen von Langgewinde und Verzahnungen sowie von Profilflächen, wie beispielsweise Winkel, Radien, Prismen und andere Profile.

Walzenfräsen

Beim Walzenfräsen handelt es sich um ein Fräsverfahren, bei dem sich aufgrund seines schlechten Schnittverhältnisses keine optimalen Oberflächenqualitäten erreichen lassen. Deshalb werden damit vor allem kleine Profilkonturen und Flächen hergestellt, wie sie beispielsweise bei Zahnrädern zu finden sind.

Nutenfräsen

Dieses Fräsverfahren dient der Herstellung von Nuten in bestimmter Breite, Tiefe und Länge.

Rundfräsen

Dieses Fräsverfahren wird zur Herstellung von zylindrischen Flächen verwendet.

Arten

Werkzeugachse

  • Stirnfräsen: Werkzeugachse senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks
  • Umgangsfräsen: Werkzeugachse parallel zur Oberfläche des Werkstücks

Bauform

  • Konsolfräsmaschinen
  • Bettfräsmaschinen
  • Sonderfräsmaschinen

Steuerung

  • mechanisch gesteuerte Fräsmaschinen
  • numerisch gesteuerte Fräsmaschinen

Frässpindel

  • Senkrechtfräsmaschinen
  • Waagerechtfräsmaschinen

Geschichte

Die erste Fräsmaschine wurde im Jahre 1818 von Eli Whitney in den USA entwickelt. Ihr Grundkörper bestand zum größten Teil aus Holz. Der Frästisch konnte mithilfe eines Schneckengetriebes mit maschinellem Vorschub oder von Hand gesteuert werden.

Eine weitere Fräsmaschine wurde später zur Mitte des 19. Jahrhunderts von Ingenieur Francis Pratt ebenfalls in den USA entwickelt. Bereits kurze Zeit später war sie in Europa bekannt. Auch im asiatischen Raum erlangte die Maschine Bekanntheit. Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden spezialisierte Fräsmaschinen hergestellt, um zum Beispiel Nuten, Gewinde und Verzahnungen effektiver zu realisieren.

Zur Jahrhundertwende 1900 erfand der US-amerikanische Fabrikant F. W. Taylor den ersten Schnellarbeitsstahl. Dadurch konnten nicht nur die Fräswerkzeuge, sondern auch andere Werkzeuge hochgradig verbessert werden.

Im Zuge des 20. Jahrhunderts fokussierten sich die Ingenieure auf die Weiterentwicklung der Fräsmaschine in Hinblick auf höhere Automatisierung, Genauigkeit und der Kombination mit anderen Bearbeitungsverfahren. Auch im 21. Jahrhundert wird stetig weiter geforscht, um die Fräsmaschine zu verbessern.

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