1. Juni 2022

Was ist Fräsen?

Das Fräsen ist ein Bearbeitungsverfahren, das zur Herstellung komplexer Maschinenteile mit hoher Präzision eingesetzt wird. Die in Abb. 1 unten gezeigten Formen werden durch Fräsen hergestellt ⁽¹⁾.

Das Fräsen wird zur Herstellung von Teilen verwendet, die nicht in einem herkömmlichen Fertigungsverfahren hergestellt werden können, wie z. B. Metallguss. Es handelt sich um ein Materialabtragsverfahren, bei dem ein Fräser ⁽²⁾ der eine Vielzahl von Merkmalen auf einem Teil erzeugen kann, indem er das unerwünschte Material wegschneidet. Der Fräser ist ein rotierendes Schneidwerkzeug ⁽³⁾ oft mit mehreren Schneidspitzen. Wenn der Fräser in das Werkstück eindringt, schneiden die Schneiden (Nuten oder Zähne) des Werkzeugs wiederholt in das Material und treten wieder aus, wobei Späne abgeschabt werden (Späne) ⁽⁴⁾vom Werkstück bei jedem Durchgang. Abb. 2 unten zeigt den grundlegenden Fräsprozess ⁽⁵⁾.

Es gibt zwei große Kategorien von Fräsoperationen, nämlich Umfangsfräsen und Planfräsen. Beim Umfangsfräsen befinden sich die Zähne am Umfang des Fräskörpers und beim Planfräsen sowohl am Umfang als auch an der Stirnseite des Fräsers, wie in Abb. 3 dargestellt.⁽⁶⁾.

Beim Umfangsfräsen liegt die Oberfläche des Werkstücks parallel zur Drehachse des Fräsers, beim Planfräsen dagegen im rechten Winkel zur Fräserachse. Das Umfangsfräsen kann sowohl für ebene als auch für geformte Oberflächen verwendet werden, abhängig von der axialen Kontur des Fräsers. Beim Planfräsen wird der größte Teil der Zerspanung von den peripheren Teilen der Zähne ausgeführt, während der stirnseitige Teil für die Schlichtbearbeitung zuständig ist.

Umfangsfräsen wird in der Regel auf einer Maschine mit horizontaler Spindel durchgeführt, bei der die Ausrichtung der Spindel, auf der das Schneidwerkzeug befestigt ist, horizontal ist. Planfräsen kann sowohl auf Maschinen mit horizontaler als auch mit vertikaler Spindel durchgeführt werden. Beim Planfräsen wird eine glattere Oberfläche erzeugt als beim Umfangsfräsen.

Zwei Formen des Fräsens:

Peripheres Fräsen

Planfräsen

Das Fräsen wird in der Regel zur Herstellung von Teilen verwendet, die nicht axialsymmetrisch sind. Achsensymmetrie ist die Symmetrie um eine Achse; ein Objekt ist achsensymmetrisch, wenn sein Aussehen unverändert bleibt, wenn es um eine Achse gedreht wird. Die gefrästen Produkte können komplexe Merkmale wie Löcher, Schlitze, Taschen und sogar dreidimensionale Oberflächenkonturen aufweisen. Aufgrund der hohen Toleranzen und Oberflächengüten, die das Fräsen bieten kann, ist es ideal für das Hinzufügen von Präzisionsmerkmalen zu einem Teil, dessen Grundform bereits geformt wurde.

Ein fortschrittliches Fräsverfahren ist das CNC-Fräsen ⁽⁷⁾ das Fräsen mit computergesteuerten Werkzeugen. Das CNC-Fräsen bietet höhere Präzision, Genauigkeit und Produktionsraten, aber es gibt immer noch einige Situationen, in denen manuelles Fräsen sinnvoll ist. Das CNC-Fräsen bietet eine höhere Präzision als das manuelle Fräsen und kann die Gefahr menschlicher Fehler verringern.

Aufgrund der hohen Präzision, die das CNC-Fräsen bietet, wird es in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, der Medizin und der Elektronikindustrie.

Die vollständige Geschichte der Entwicklung von Fräsmaschinen wird vielleicht nie bekannt werden, da viele frühe Entwicklungen in einzelnen Werkstätten stattfanden, in denen nur wenige Aufzeichnungen für die Nachwelt aufbewahrt wurden. Eine Drehfeile von Jacques de Vaucanson, um 1760, ⁽⁸⁾ ist das älteste bekannte Mahlwerk.

Vorteile des CNC-Fräsens

• Präzision
• Schnell und effizient
• Breite Palette an Materialoptionen
• Erschwinglichkeit

Nachteile des CNC-Fräsens

• Materialverschwendung
• Mangel an qualifizierten CNC-Fräsern

Die Nachteile des Fräsens und des CNC-Fräsens können durch eine additive Technologie, den 3D-Druck, behoben werden.

Was ist 3D-Druck?

Der 3D-Druck ist eine additive Technologie, die zur Herstellung von Teilen verwendet wird ⁽⁹⁾. Das Verfahren ist insofern "additiv", als zur Herstellung physischer Objekte kein Materialblock oder eine Form benötigt wird, sondern lediglich Materialschichten gestapelt und verschmolzen werden. Es ist in der Regel schnell und einfach und ermöglicht eine kostengünstige innerbetriebliche Fertigung mit geringen Fixkosten für die Einrichtung und kann komplexere Geometrien mit einer ständig wachsenden Zahl von Materialien herstellen.

SPEE3D ⁽¹⁰⁾hat ein australisches Unternehmen das Weltneuheit Metall 3D-Drucker mit Überschall-3D-Beschichtungstechnologie um den Druck in Produktionsqualität bei Produktionsgeschwindigkeiten zu ermöglichen. Die Spitzentechnologie des Unternehmens ermöglicht den Einsatz in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Marine-, Verteidigungs- und Luftfahrtindustrie.

Die Metalldrucktechnologie von SPEE3D unterscheidet sich vom herkömmlichen 3D-Metalldruck. Anstatt das Rohmaterial zu schmelzen, um Teile zu verschmelzen, wird der Prozess ein Raketentriebwerk beinhaltet Beschleunigung von Druckluft mit zugesetztem Metallpulver zur Herstellung eines Teils in festem Zustand. Mit dieser Technologie werden gebrauchsfertige Teile hergestellt, wobei die mit dem Schmelzen verbundenen Probleme wie Erstarrungsrisse, spröde intermetallische Verbindungen, Gasporosität, Schrumpfung und schädliche Eigenspannungen vermieden werden.

Es ist das weltweit erste Produktionszelle für den 3D-Druck von Metall die über einen 3D-Metalldrucker mit integriertem Wärmebehandlungsofen und eine CNC-3-Achsen-Fräsmaschine mit Unterstützung die von den SPEE3D-Experten für die additive Fertigung von Metallen bereitgestellt werden.

Referenzen

1. Kalpakjian und Schmid, Fertigungstechnik und Technologie, 7^th Auflage, 2014.
   
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Milling_cutter
   
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Cutting_tool_(machining)
   
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Swarf
   
5. https://engineering.myindialist.com/2009/principle-and-working-of-milling-machine/#.YiGadehBw2w
   
6. https://multisourcemfg.com/2019/10/21/cnc-machining-milling/
   
7. https://www.thomasnet.com/articles/custom-manufacturing-fabricating/understanding-cnc-milling/
   
8. https://en.wikipedia.org/wiki/Jacques_de_Vaucanson
   
9. https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-3d-printing

Wie wir helfen können

Wenn Sie mehr über die Produkte von SPEE3D oder über den 3D-Druck von Metall erfahren möchten, senden Sie uns eine E-Mail an contact@spee3d.com oder rufen Sie uns an unter +61 (03) 8759 1464