CNC (Computerized Numerical Control) hat die Fertigungsindustrie durch die Automatisierung der Bewegung von Fabrikwerkzeugen und -maschinen mithilfe vorprogrammierter Software grundlegend verändert. Dies hat den Herstellungsprozess von Komponenten verändert, da alle dreidimensionalen Schneidarbeiten mithilfe einer einzigen Eingabeaufforderung erledigt werden können. CNC-Fräsen und CNC-Fräsmaschinen sind zwei der beliebtesten CNC-Maschinentypen, die Hersteller für ihre Werkstatt oder Produktionsstätte in Betracht ziehen können.
Um Ihnen die Entscheidung zu erleichtern, vergleicht dieser Artikel die Eigenschaften, Anwendungen und Eignung von CNC-Fräsen und Fräsmaschinen. Dieser Vergleich dient Ihnen als umfassender Leitfaden, um die Feinheiten der einzelnen Werkzeuge zu verstehen – egal, ob Sie als Hobbybastler Ihre Werkstatt optimieren oder als Unternehmer Ihre Produktionskapazitäten steigern möchten.
Eine CNC-Fräse ist eine computergesteuerte Schneidemaschine, die vor allem für weichere Anwendungen eingesetzt wird. Sie funktioniert wie eine normale Handfräse, bietet aber zusätzlich den Vorteil der Computersteuerung, wodurch Schnittfehler minimiert werden. Diese Maschinen sind leistungsstarke Werkzeuge, die verschiedene Materialien effizient und präzise schneiden, gravieren, schnitzen und formen können.
Gemeinsame Merkmale von CNC-Fräsern sind:
● Hochdrehzahlspindeln: CNC-Fräser arbeiten nicht nur mit höheren Drehzahlen als Fräsmaschinen, sondern auch mit deutlich schnelleren Vorschüben, wodurch der Fräsaufwand reduziert wird. Dank ihres Hochgeschwindigkeitsbetriebs eignen sie sich gut für weichere Materialien.
● Gantry-Stil: Die meisten CNC-Fräsen sind in Portalbauweise ausgeführt, bei der der Schneidkopf über ein stationäres Werkstück bewegt wird. Mit zwei vertikalen Säulen auf jeder Seite und einem horizontalen Rahmen, auf dem sich das Schneidwerkzeug befindet, eignet sich diese Bauweise ideal für die Bearbeitung großer Materialplatten.
● Mehrdimensionale Achse: CNC-Fräser können sich in der Regel in drei bis sechs Achsen bewegen. Standardmäßige Dreiachsenmaschinen können sowohl aufwärts und abwärts (Z-Achse) als auch in X- und Y-Richtung schneiden, während modernere Vier- und Fünfachsenmodelle rotierend schneiden und aus anderen Winkeln angreifen können, um komplexere Designs zu erstellen.
● Größerer Arbeitsbereich: CNC-Fräser verfügen im Allgemeinen über einen größeren Schnittbereich, sodass sie sich sehr gut für die Bearbeitung von Plattenmaterialien und großformatigen Objekten eignen.
● Materialverträglichkeit: CNC-Fräser sind normalerweise für weichere Materialien wie Holz, Kunststoffe, Schaumstoff, Verbundwerkstoffe und weichere Metalle wie Aluminium und Magnesium ausgelegt.
CNC-Fräsmaschinen sind leistungsstarke, computergesteuerte Schneidwerkzeuge für die hochpräzise Bearbeitung härterer Materialien. Im Gegensatz zu Oberfräsen, bei denen Kosten und Geschwindigkeit im Vordergrund stehen, sind Fräsmaschinen auf Robustheit und Steifigkeit ausgelegt und bewältigen schwerere Schneidarbeiten mit beeindruckender Präzision.
Merkmale eines CNC-Fräsmaschine:
● Steifigkeit: CNC-Fräsen sind mit einem robusten, festen Rahmen ausgestattet, der sowohl vertikale als auch horizontale Schnitte ermöglicht. Diese starre Konstruktion ermöglicht die Bearbeitung widerstandsfähigerer Materialien bei höchster Präzision.
● Spindel mit niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment: Eine CNC-Fräse verwendet eine rotierende Spindel wie eine Oberfräse, mit der Ausnahme, dass sie im Vergleich zu einer Oberfräse nur zwischen 1.000 und 20.000 U/min rotiert. Diese industriellen Titanschnitte ermöglichen flachere Schnitte in härteren Materialien, ohne dabei an Genauigkeit einzubüßen.
● Mehrere Achsen: Einfache CNC-Fräsen arbeiten mit drei Achsen, während modernere Modelle über bis zu zwölf Bewegungsachsen verfügen. Ein solch großer Bewegungsbereich ermöglicht komplexe Bearbeitungen, die mit einfacheren Geräten nicht möglich wären.
● Präzision: CNC-Fräsen sind nichts anderes als CNC-Maschinen, die mit Blick auf Präzision und Maßgenauigkeit konstruiert werden können, sodass sich Designprojekte mit engen Toleranzen und komplizierten Designs perfekt umsetzen lassen.
● Materialverträglichkeit: CNC-Fräsmaschinen können härtere Materialien schneiden und eignen sich perfekt zum Schneiden von Metallen (Stahl, Titan, Edelstahl), Kunststoffen und Verbundwerkstoffen. Sie bieten die Möglichkeit, diese Materialien mit hoher Geschwindigkeit zu schneiden, ohne an Präzision und Genauigkeit einzubüßen.
CNC-Fräsen werden in der Regel in leichten Portalbauweise gefertigt, wobei sich der Schneidkopf über ein stationäres Werkstück bewegt. Dabei befinden sich zwei vertikale Säulen auf beiden Seiten des Schneidwerkzeugs, das sich entlang eines horizontalen Rahmens bewegt. CNC-Fräsen sind weniger steif als Fräsmaschinen und weisen daher eine deutlich geringere Präzision auf, sind jedoch deutlich schneller und verfügen über einen deutlich größeren Arbeitsbereich.
CNC-Fräsmaschinen verfügen über einen robusten Rahmen aus Gusseisen oder Stahl, der im Betrieb außergewöhnliche Steifigkeit und Stabilität gewährleistet. Sie verfügen über einen festen Rahmen und ein bewegliches Werkstück für vertikale und horizontale Schnitte.
CNC-Fräser eignen sich zum Schneiden weicherer Materialien. Sie eignen sich hervorragend zum Schneiden von Holz, Kunststoffen, Schaumstoff, Verbundwerkstoffen und weichen Metallen – Aluminium und Magnesium. Sie arbeiten zudem schnell, was ideal für die Bearbeitung dieser Materialien ohne übermäßige Hitze oder Beschädigung ist.
CNC-Fräsmaschinen sind daher für die Bearbeitung sehr harter und unflexibler Materialien ausgelegt. Sie können Stahl, Edelstahl, Titan, Kupfer und andere feste Metalle bearbeiten, die eine CNC-Fräse beschädigen würden. Verschiedene Metallarten wie Aluminium und Stahl sind für herkömmliche Fräser zu hart, da sie tief eindringen, während CNC-Fräser dies nicht können.
CNC-Fräser zeichnen sich durch eine relativ hohe Präzision aus, die für viele Anwendungen ausreichend ist (sie sind in der Regel nicht mit einer Fräsmaschine vergleichbar). Sie weisen eine weniger steife Konstruktion und höhere Arbeitsgeschwindigkeiten auf, was zu erhöhten Vibrationen und einer Neigung zur Durchbiegung während des Schneidvorgangs führt.
Sie bieten im Vergleich zum CNC-Fräsen eine deutlich höhere Präzision und Genauigkeit und eignen sich daher hervorragend für komplexe Geometrien und komplizierte Designs. Ihre starre Konstruktion minimiert Vibrationen und Werkzeugdurchbiegungen und ermöglicht so äußerst präzise Schnitte innerhalb enger Toleranzen. CNC-Fräsen verwenden fortschrittlichere Steuerungssysteme, die eine präzise Bewegung der Fräser über starre Strukturen ermöglichen.
CNC-Fräser laufen mit deutlich höheren Drehzahlen als Fräsmaschinen (18.000–24.000+ U/min). Bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen sind die Vorschubgeschwindigkeiten hoch und der Materialabtrag in weichem Material schnell. Die rotierenden Fräser von CNC-Fräsern bieten jedoch ein geringeres Drehmoment, wodurch sie für tiefe Schnitte in harten Materialien weniger effektiv sind.
CNC-Fräsmaschinen drehen zwar langsamer als Oberfräsen, bieten dafür aber ein deutlich höheres Drehmoment. Dadurch können sie tiefere, aggressivere Schnitte in härtere Materialien durchführen, ohne dass die Schneidwerkzeuge blockieren oder beschädigt werden. Da CNC-Fräsen mit niedrigeren Drehzahlen und hohem Drehmoment arbeiten, können sie große Materialmengen von harten Werkstücken effizienter abtragen.
Da CNC-Fräsen einen größeren Schnittbereich als Fräsmaschinen haben, werden sie hauptsächlich zur Bearbeitung großer Materialplatten eingesetzt. Der erweiterte Arbeitsbereich ermöglicht sowohl die Herstellung größerer Bauteile als auch die gleichzeitige Produktion mehrerer kleinerer Teile. Allerdings hat eine CNC-Fräse tendenziell einen geringeren Verfahrweg der Z-Achse. Das bedeutet, dass Fräsen zwar Materialbreiten in Standardbreiten schnell bearbeiten können, die Gesamtdicke des Materials, das sie ausreichend bearbeiten können, bei geringeren Tiefen jedoch geringer ist und sich daher in der Regel weniger für tiefe Schnitte eignet.
Der kleinere Schnittbereich von CNC-Fräsmaschinen, insbesondere im Vergleich zu Oberfräsen, begrenzt die Anzahl der Werkstücke, die sie bearbeiten können. Diese Einschränkung wird durch einen deutlich größeren Verfahrweg in der Z-Achse ausgeglichen. Diese CNC-Fräsen können dickere Materialien bearbeiten und tiefere Schnitte ausführen, was für viele Metallbearbeitungsanwendungen entscheidend ist.
CNC-Fräser sind in der Regel günstiger und einfacher zu warten, hinterlassen jedoch Staub und Späne, die regelmäßig gereinigt werden müssen, insbesondere wenn sie zum Schneiden von Holz verwendet werden.
CNC-Fräsmaschinen erfordern aufgrund ihrer robusten Bauweise, der anspruchsvollen Technologie und der hohen Präzision eine erhebliche Anfangsinvestition. Sie verursachen zudem deutlich höhere Betriebskosten, die mit teureren Werkzeugen, einem höheren Strombedarf und häufigeren Wartungsarbeiten verbunden sind. CNC-Fräsen benötigen einen höheren Wartungsaufwand, da sie mit härteren Materialien und unter höherer Beanspruchung arbeiten.
CNC-Fräsen sind in zahlreichen Branchen zu finden und bieten eine vielseitige und effiziente Methode zur Formgebung weicherer Materialien. Einige gängige Anwendungsfälle sind:
● Holzbearbeitung: CNC-Fräser eignen sich hervorragend für die Holzbearbeitung, beispielsweise zur Herstellung von Schubladenfronten, Schubladen, Regalen, Arbeitsplatten und Schranktüren.
● Schilderherstellung: CNC-Fräsen werden in der Schilderindustrie häufig eingesetzt, um Schilder aus verschiedenen Materialien wie Kunststoff, Schaumstoff, Holz, Bronze und Aluminium zu schneiden. Dank 3D-Funktionen können Schilderhersteller Schilder mit Dimension und Textur erstellen.
● Modellierung und Prototyping: Arbeiten mit Kunststoffen, Holz, Schaumstoff und Aluminium zum Bau von Modellen und Prototypen für die Produktentwicklung.
● Sektor Musikinstrumente: Herstellung von Musikinstrumententeilen mit einem hohen Maß an Wiederholgenauigkeit und hoher Präzision, was zu maßgeschneiderten Musikinstrumenten mit individuellen Anforderungen führt.
● Ausstellung & Präsentation: Zusammenarbeit für individuelle Messe- und Ausstellungsarbeiten aus Acryl, Vinyl, Glas und Holz.
Branchen, die die Präzisionsbearbeitung zäherer Materialien mit exakten Toleranzen erfordern, sind in hohem Maße auf CNC-Fräsmaschinen angewiesen. Zu ihren Anwendungsgebieten gehören:
● Luft- und Raumfahrt: Herstellung von Luftfahrtteilen aus Materialien wie Titan und Aluminium, bei denen hohe Präzision und geringes Gewicht sowie Haltbarkeit wichtig sind.
● Automobilindustrie: Teile wie Zylinderköpfe, Antriebsachsen, Aufhängungsteile, Auspuffteile und Getriebe können alle mit der Effizienz und Präzision hergestellt werden, die die Automobilindustrie erfordert.
● Medizinprodukte:Herstellung von Präzisionsteilen für medizinische Geräte und Implantate, bei denen enge Toleranzen und biokompatible Materialien unerlässlich sind.
● Elektronik: Herstellung von Präzisionsgehäusen, Kühlkörpern und anderen Komponenten für elektronische Geräte.
● Formenbau: Hierzu gehört die Herstellung komplexer Formen für Spritzguss und andere Formgebungsverfahren, bei denen die Präzision einen direkten Einfluss auf die Qualität der Endprodukte hat.
● Allgemeine Fertigung: Herstellung gängiger Komponenten wie Zahnräder, Wellen, Muttern, Schrauben, Flansche usw., die in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zum Einsatz kommen.
Geschwindigkeit und Effizienz:Bei der Bearbeitung bestimmter Materialien können CNC-Fräser viel schneller sein als andere Technologien und ermöglichen so schnelle und effiziente Produktionszeiten sowie einen höheren Durchsatz.
Niedrigere Startkosten:Die Anschaffungskosten von CNC-Fräsmaschinen sind im Allgemeinen niedriger als die von Fräsmaschinen, sodass sie für kleine Unternehmen und Hobbybastler erschwinglicher sind.
Flexibel für weiches Futtermaterial:Ideal zum Schneiden von Holz, Kunststoffen, Schaumstoff und Weichmetallen wie Aluminium.
Dauerbetrieb: Sobald es läuft, läuft es für unbegrenzte Zeiträume kontinuierlich mit minimalem bis keinem Verlust an Genauigkeit oder Skalierbarkeit und ohne zusätzliche Kosten.
● Begrenzte Materialjoule: Mit geringerem Drehmoment und weniger starrer Konstruktion, wodurch es bei härteren Materialien (wie Stahl oder Titan) weniger effektiv ist.
● Weniger Präzision: Für komplexe Aufgaben, die Genauigkeit und enge Toleranzen erfordern, sind CNC-Fräsen weitaus besser geeignet.
● Staub und Rückstände: Sie erzeugen viel Staub und Rückstände und müssen effektiv abgesaugt werden.
● Hohe Präzision: Hohe Genauigkeit und enge Toleranzen zur Herstellung komplexer Komponenten.
● Materialvielfalt: Bearbeitbar auf einer Vielzahl von Materialien, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, weiches Aluminium bis hin zu gehärtetem Titan und Edelstahl.
● Robuste Bauweise: Das starre Design begrenzt Vibrationen und minimiert die Durchbiegung, was den Entwicklern eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit und Maßgenauigkeit bietet.
● Mehr Tiefe der Z-Achse: Größerer Materialabtrag und ermöglicht dickeres Material.
● Komplexität in der Geometrie: Die Mehrachsenfunktionen des Kraftvektorpfads ermöglichen die Erstellung komplexer 3D-Formen und -Texturen.
● Mehr Geld investieren: Viel höhere Vorlaufkosten als bei CNC-Fräsern.
● Arbeitet langsamer: Bei manchen Anwendungen würde sich die Bearbeitungszeit aufgrund des Betriebs mit niedrigerer Drehzahl verlängern.
● Reduzierter Arbeitsumfang: Hat im Allgemeinen eine kleinere Werkstückgrenze als die größere Bettgröße von CNC-Fräsern.
Die Materialien, mit denen Sie arbeiten möchten, sollten bei Ihrer Entscheidung eine wichtige Rolle spielen.
● Wählen Sie einen CNC-Fräser, wenn Sie hauptsächlich mit Holz, Kunststoff, Schaumstoff oder weichen Metallen wie Aluminium arbeiten.
● Entscheiden Sie sich für eine CNC-Fräse, wenn Ihre Projekte härtere Metalle wie Stahl, Edelstahl oder Titan umfassen oder wenn Sie Materialien mit außergewöhnlicher Härte bearbeiten müssen.
Berücksichtigen Sie die Abmessungen Ihrer typischen Werkstücke.
● Wenn Sie für die Bearbeitung von Plattenmaterialien oder die Herstellung großformatiger Objekte eine größere Arbeitsfläche benötigen, ist eine CNC-Fräse die bessere Wahl.
● Eine CNC-Fräse ist möglicherweise besser geeignet, wenn Ihre Projekte kleiner sind, aber tiefere Schneidfähigkeiten oder komplexere dreidimensionale Merkmale erfordern.
Bewerten Sie, wie wichtig die Maßgenauigkeit für Ihre Anwendungen ist.
● Wenn Ihre Projekte moderate Toleranzen tolerieren und keine extrem feinen Details in harten Materialien erfordern, kann ein CNC-Fräser ausreichend sein/
● Wenn Sie enge Toleranzen, hochwertige Oberflächen oder komplizierte Merkmale in robusten Materialien benötigen, ist eine CNC-Fräse die bessere Wahl.
Berücksichtigen Sie sowohl die Anfangsinvestition als auch die laufenden Betriebskosten.
● CNC-Fräser bieten einen niedrigeren Einstiegspreis und sind im Allgemeinen weniger kostspielig im Betrieb, sodass sie sich für Unternehmen mit begrenztem Kapital oder für Unternehmensgründer eignen.
● CNC-Fräsen stellen eine größere Investition dar, bieten aber für Anwendungen, die ihre spezifischen Fähigkeiten erfordern, möglicherweise einen besseren langfristigen Wert.
Denken Sie an Ihre Anforderungen an die Produktionsgeschwindigkeit.
● CNC-Fräser arbeiten mit höheren Geschwindigkeiten und können weichere Materialien schneller verarbeiten, was sie für die Produktion größerer Stückzahlen entsprechender Artikel vorteilhaft macht.
● CNC-Fräsen arbeiten langsamer, können aber Materialien und Vorgänge verarbeiten, die für Fräser nicht möglich sind. Daher muss der Zeitplan mit den Leistungsanforderungen in Einklang gebracht werden.
Wir hoffen, dieser Artikel hilft Ihnen bei der Auswahl zwischen CNC-Fräsmaschinen und Fräsmaschinen, basierend auf Ihren Fertigungsanforderungen, Materialien, Präzision und Budget. In diesem Vergleich haben wir Ihnen die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen beiden CNC-Technologien aufgezeigt.
Haben Sie Fragen zu CNC-Maschinen? Die richtige Option für Ihre spezifische Anwendung zu finden, ist entscheidend. Die Beratung durch Branchenexperten kann wertvolle, auf Ihre individuellen Anforderungen zugeschnittene Erkenntnisse liefern. Wenden Sie sich an Hersteller oder besuchen Sie Ausstellungsräume, um die Maschinen in Aktion zu sehen, bevor Sie Ihre endgültige Entscheidung treffen.
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