Eine der beliebtesten Methoden zur Bearbeitung verschiedener Materialien ist das Fräsen. Es besteht darin, die Beschichtungen des Elements zu schneiden, bis die gewünschte Form erreicht ist. Auf diese Weise entstehen wirklich komplexe Strukturen - unabhängig von den Abmessungen. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass das Fräsen von Kunststoffen anders verläuft als das von Metallen. Die Verwendung der falschen Methode kann zu Materialschäden führen. Daher empfehlen wir, sich mit den Unterschieden zwischen Metallen und Kunststoffen bei der spanenden Bearbeitung vertraut zu machen.
Was ist der Fräsprozess?
Wie bereits in der Einleitung erwähnt, gehört das Fräsen zu den spanenden Bearbeitungsmethoden. Es basiert auf der Drehbewegung der Fräser. Die Klingen werden über das Material bewegt, was zu dessen Zerspanung führt. Wichtig ist, dass die Werkzeuge in Bewegung bleiben, während das bearbeitete Objekt stillsteht. Dies unterscheidet das Fräsen von Metall oder Kunststoffen vom Drehen, das eine Bewegung des Materials um die Drehmeißel erfordert.
Auf diese Weise werden unerwünschte Materialschichten vom Objekt getrennt. Die Freiheit des Ausschneidens ist fast unbegrenzt. Dabei sollte jedoch beachtet werden, dass die Fräsmaschine hauptsächlich auf flachen Oberflächen arbeitet. Bei unregelmäßig geformten Elementen sind andere Bearbeitungsmethoden besser geeignet.
Das Fräsen erfolgt manuell oder automatisch. Der manuelle Prozess wird in genau definierten Situationen durchgeführt, z.B. bei Kleinserienproduktion. Andererseits ist die CNC-Bearbeitung von Kunststoffen nützlich, wenn eine unübertroffene Präzision und vollständige Wiederholbarkeit des Prozesses erforderlich sind. Computergesteuerte Maschinen können nämlich identische Produkte in Tausenden von Exemplaren herstellen. Daher wird das automatische Fräsen bei der Realisierung von Großserienprojekten zu einer kostengünstigeren Lösung.
Wie läuft das Fräsen von Metall ab?
Wir kennen bereits die allgemeine Vorgehensweise, daher sollten wir uns nun die Details ansehen. Die Metallfräsung erfolgt mit speziell für die Metallbearbeitung angepassten Kugelfräsern. Die Mehrzahl wurde hier nicht ohne Grund verwendet. Metalle sind ziemlich hart, daher könnte ein einzelnes Messer einfach nicht mit der Aufgabe fertig werden. Wie viele werden also benötigt? In der Regel werden zwei oder drei Klingen verwendet, die auf der zylindrischen oder frontalen Oberfläche der Fräsmaschine platziert werden. Sie werden in eine Drehbewegung versetzt, wodurch sie das Material unter ihnen abschneiden. Fräser werden aus hochwertigen Rohstoffen wie Schnellarbeitsstahl (kleinere Modelle) oder gesinterten Hartmetallen (größere Modelle) hergestellt.
Die Metallbearbeitung wird in gleichlaufende und gegenläufige unterteilt. Das erste davon basiert - wie der Name schon sagt - auf einer gleichlaufenden Bewegung, d.h. einer übereinstimmenden, schneidenden Kante und Material. Metallfräsen mit dieser Methode beginnt mit der Festlegung des Startpunkts. Die Bearbeitung dauert, bis die Dicke des geschnittenen Materials das erwartete Niveau erreicht hat. Der größte Vorteil des gleichlaufenden Metallfräsens besteht darin, dass es das Material nicht härter macht, was für die Lebensdauer der Werkzeuge nicht unerheblich ist. Leider hat es auch einen großen Nachteil. Die auf den Fräser wirkende Kraft ist sehr hoch und die erzeugten Vibrationen können zu unerwünschten Situationen führen.
Die Sache sieht anders aus bei der zweiten Methode. Das gegenläufige Blechfräsen ist das Gegenteil des gleichlaufenden. Der Fräser bewegt sich in eine Richtung und das zu bearbeitende Material in die andere. Mit der Zeit wird die Kante immer stärker gegen das Element gedrückt, was zur Entfernung von Überschüssen führt. Natürlich bringt diese Art der Bearbeitung schlechtere Ergebnisse als das gleichlaufende Fräsen, bleibt aber sehr nützlich aufgrund der Reduzierung von Vibrationen und der geringeren Kraft, die auf den Fräser wirkt.
Worauf sollte man beim Fräsen von Metall achten?
Es gibt einige Aspekte, die bei der Bearbeitung von Blechen zu beachten sind, unabhängig von der gewählten Methode. Vor allem aufgrund ihrer Härte müssen Fräser mit erhöhter Leistung arbeiten, was dazu führt, dass sie Wärme erzeugen. Wenn es zu viel davon gibt, kommt es zur Beschädigung der Werkzeuge und des Materials. Daher muss das Fräsen von Blechen ein spezielles Kühlsystem verwenden. Dieses variiert je nach Art des Metalls:
- Standardstahl wird trocken mit Hilfe von Druckluft gefräst, was auch zur Entfernung von Spänen führt;
- Hitzebeständige Legierungen benötigen Kühlemulsion;
- Edelstahl und Aluminium kommen nicht ohne Kühlmittel aus, das das Risiko von Ablagerungen reduziert;
- Gusseisen benötigt ein Kühlmittel, das den durch den Prozess erzeugten Staub bindet.
Es sollte hinzugefügt werden, dass dünne Elemente und die Nassfräsmethode eine sehr intensive Kühlung erfordern, um das Risiko einer Verformung des Elements zu vermeiden.
Wie sieht die spanende Bearbeitung von Kunststoffen aus?
Die Grobbearbeitung von Kunststoffen erfolgt im Allgemeinen auf die gleiche Weise wie bei Metallen. Daher werden wir an dieser Stelle nicht alle Details wiederholen und uns ausschließlich auf das konzentrieren, was das Fräsen von Kunststoffen tatsächlich auszeichnet.
Die Methode wird mit Fräsmaschinen, Plottern oder multifunktionalen CNC-Maschinen durchgeführt. Wichtig ist, dass auch Werkzeuge verwendet werden können, die für die Metallbearbeitung, insbesondere für weiche Metalle wie Aluminium, entwickelt wurden. Man muss jedoch während des Prozesses sehr vorsichtig sein, daher ist es besser, sie nur dann zu verwenden, wenn es keine andere Option gibt. Die Bearbeitung von Kunststoffen ist sicherer und effizienter mit Werkzeugen aus Vollhartmetall (VHM). Sie haben große Spankanäle zur Spanabfuhr und Kühlung der Oberfläche. Am häufigsten werden Schaftfräser verwendet, die Vibrationen reduzieren. Bei Verbundwerkstoffen wird empfohlen, in diamantbeschichtete Werkzeuge zu investieren.
Bei der Wahl der Fräsmethode - gleichlaufend oder gegenlaufend - empfehlen Experten die Wahl der gegenlaufenden Methode. Dadurch wird die Bildung von Graten, d.h. übrig gebliebenen Materialteilen auf der Oberfläche oder Kante, vermieden. Dies wirkt sich negativ auf die Qualität des Produkts aus. Für flache Oberflächen wird das Stirnfräsen anstelle des Walzenfräsens aufgrund der Effizienz empfohlen.
Worauf sollte man beim Fräsen von Kunststoffen achten?
Während der Bearbeitung müssen hohe Drehzahlen in Kombination mit mittleren Vorschüben und einem kleinen Anstellwinkel verwendet werden. Nur auf diese Weise kann eine Oberfläche von guter Qualität erzielt werden. Die Ergebnisse werden noch besser sein, wenn einflügelige Werkzeuge verwendet werden. Beim Fräsen von Kunststoffen besteht normalerweise keine Notwendigkeit, mehr als zwei Klingen hinzuzufügen (im Falle von härteren Synthetikstoffen).
Die Befestigung des Elements erfolgt auch auf etwas andere Weise. Sie können dazu doppelseitiges Klebeband verwenden.
Wie viel kostet das Fräsen von Blech und wie viel von Kunststoff?
Wie man leicht erraten kann, erfordern die Unterschiede in beiden Materialarten sowie die Notwendigkeit, etwas unterschiedliche Methoden und Werkzeuge zu verwenden, einen Preisunterschied. Es ist jedoch nicht möglich, ein spezifisches Kostenverhältnis zu berechnen, z.B. 2:1 für Metalle ist das Ergebnis des Einflusses vieler Faktoren auf die Kostenschätzung. Spezialisten, die mit Kunststoffen oder Metallen arbeiten, berücksichtigen unter anderem die Art des Rohmaterials, die Größe der Bestellung, die Art des Projekts und die Notwendigkeit, ungewöhnliche Arbeiten in besonders komplexen Aufträgen durchzuführen. Daher ist es schwierig zu sagen, was rentabler ist.
Die Preisunterschiede sind also bedeutend, aber nicht so groß, dass sie von größerer Bedeutung wären. Glücklicherweise ermöglicht eine individuelle Servicebewertung, die Kosten für die Projektdurchführung zu senken. Vor allem, wenn man CNC-Maschinen für die Massenproduktion verwendet.
Zusammenfassung der wichtigsten Unterschiede
Da wir nun alles über beide Rohstoffe wissen, können wir mit der Zusammenfassung beginnen. Die Bearbeitung von Kunststoffen unterscheidet sich in Details von der Metallfräsen, obwohl das allgemeine Prinzip das gleiche bleibt. Die wichtigsten Unterschiede sind:
- CNC-Fräsen von Kunststoffen erzeugt große Mengen an Spänen. Daher ist die Anwendung fortschrittlicher Reinigungsmethoden, wie Industriestaubsauger, unerlässlich. Bei Metallen kann man sich auf manuelle Reinigungsmethoden beschränken.
- Das Fräsen von Metall erzeugt hingegen eine große Menge an Wärme. Daher benötigt es ein effektives Kühlsystem. Andernfalls kommt es zu Schäden sowohl an der Fräsmaschine als auch am bearbeiteten Element.
- Die Bearbeitung von Kunststoffen durch Zerspanung darf auch eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten, aber anstatt ein Kühlsystem zu verwenden, reicht es aus, die optimalen Betriebsparameter der Fräsmaschine auszuwählen. Diese werden individuell für jede Art von Material festgelegt.
- Metalle sind hart, daher ist die Bearbeitung mit einer einzigen Klinge, wie im Fall von Kunststoffen, nicht zielführend. Es sollten mindestens zwei Messer auf der Stirn- oder Zylinderfläche verwendet werden, um eine angemessene Oberflächenqualität zu erzielen.
Die richtige Auswahl von Fräsern und Arbeitstemperaturen sowie der geschickte Einsatz von Werkzeugen ist ohne Erfahrung und spezielle Kompetenzen in diesem Bereich nicht möglich. Daher ist es besser, das Fräsen von Kunststoffen oder Metallen Profis zu überlassen.
Wir laden Sie ein, uns telefonisch oder per E-Mail zu kontaktieren, um die Details der Zusammenarbeit zu besprechen. Gerne führen wir das Fräsen von Metall und anderen Materialien zu einem attraktiven Preis durch.