CNC-Fräser: Definition und Funktionsweise

Ein CNC-Fräser (Computer Numerical Control) ist eine Maschine, die zum Schnitzen komplexer Formen aus weichen Materialien wie Holz, Kunststoff, Schaumstoff, gesiebtem Metall und einigen Stählen entwickelt wurde. CNC-Fräsmaschinen eignen sich aufgrund der begrenzten Bewegung des Schneidwerkzeugs entlang der Z-Achse nur für relativ dünne Materialien wie Holz- oder Metallplatten. CNC-Fräsen hingegen haben einen viel größeren Bewegungsbereich entlang der Z-Achse. CNC-Maschinen nutzen eine Reihe computergenerierter Anweisungen, sogenannte G-Codes, um ein mit hoher Geschwindigkeit rotierendes Schneidwerkzeug automatisch an verschiedene Koordinatenpositionen zu bewegen, um ein Design zu gravieren. In diesem Artikel besprechen wir die Definition von a CNC-Graviermaschine, wie es funktioniert, welche Materialien es schneiden kann und einige gängige industrielle Anwendungen beschreiben, die diese Technologie nutzen.

1.Was ist ein CNC-Fräser?

2. Wie funktioniert eine CNC-Fräse?

3. Was sind die spezifischen Komponenten einer CNC-Fräsmaschine?

4. Welche Materialien können auf einer CNC-Fräse geschnitten werden und für welche Branchen?

1.Was ist ein CNC-Fräser?

Eine CNC-Fräse ist ein subtraktives Herstellungsverfahren, bei dem ein rotierendes Werkzeug zum Entfernen von Material aus Holz, Polyurethanschaum, Kunststoffen und Weichmetallen verwendet wird. CNC-Fräsmaschinen verwenden typischerweise eine Portalbauweise mit einer Spindel, die sich entlang der X-Achse nach links und rechts und auf der Y-Achse vor und zurück bewegt. Als fortschrittliche Werkzeugmethode arbeiten CNC-Fräser mit CAM-Softwareprogrammen, bei denen es sich um visuelle Programmierwerkzeuge zur Erstellung von geometrischem Code oder einfach G-Code handelt, der CNC-Computersprache zur Bedienung von CNC-Maschinen. G-Code steuert die grundlegende Bewegung, das Timing und Richtung des Werkzeugmaschinenkopfes. CNC-Fräsen funktionieren ähnlich wie Handfräsen. Obwohl eine CNC-Fräse einer Handoberfräse ähnelt, ist sie eine robustere und vielseitigere Maschine, die mehr Material präzise schneiden kann. Ein CNC-Fräser kann ein numerisches Computersteuerungssystem verwenden, um den Weg des Fräsers automatisch zu steuern, damit die Maschine ordnungsgemäß funktionieren kann. Mit diesen Eigenschaften schneiden CNC-Fräsen besser als manuell gesteuerte Oberfräsen und sind deutlich produktiver und effizienter. Wie bei anderen CNC-Maschinenanwendungen sind CNC-Fräsmaschinen in der Lage, eine Vielzahl spezieller, kundenspezifischer Teile präzise herzustellen. Nach der Programmierung genügt ein einziger Satz Eingabeaufforderungen, um die Aufgabe des dreidimensionalen Schneidens verschiedener Materialien abzuschließen. Die mit der Automatisierung einhergehende einfache Bedienung erhöht die Produktivität, reduziert Abfall und verbessert die Wiederholbarkeit und Sicherheit.

2. Wie funktioniert eine CNC-Fräse?

Ein CNC-Fräser (Computer Numerical Control) bewegt den Fräser zu bestimmten X-, Y- und Z-Koordinaten im gesamten nutzbaren Arbeitsbereich der Maschine. Eine CNC-Fräse mit Schneidwerkzeug oder Hochgeschwindigkeitsspindel schneidet dann das Material an der gewünschten Stelle. Abhängig vom zu bearbeitenden Material und den zu bearbeitenden Eigenschaften können unterschiedliche Schneidwerkzeuge zum Einsatz kommen. Diese Werkzeuge können manuell gewechselt werden, oder bei fortgeschritteneren Maschinen kann ATC (Automatic Tool Changer) die Werkzeuge wechseln. Diese CNC-Maschinen sind sehr effizient, da sie nahezu perfekt in alle drei Richtungen arbeiten und es der Maschine ermöglichen, komplexe Formen zu schnitzen.

3. Was sind die spezifischen Komponenten einer CNC-Fräsmaschine?

Die CNC-Fräsmaschine besteht aus den folgenden vier Hauptkomponenten:

(1) Bett: Das Bett ist der Bereich, in dem das Rohmaterial montiert wird. Einige Betten verfügen über mehrere Löcher oder Befestigungspunkte zum Anbringen von Klemmteilen, um das Rohmaterial während des Schneidvorgangs an Ort und Stelle zu halten.

(2) Steuerung: Die Steuerung besteht normalerweise aus mehreren Schrittsteuerungstreibern, die die Bewegung der Schrittmotoren und die Geschwindigkeit der Spindel/des Werkzeugs steuern.

(3) Motoren: CNC-Fräsmaschinen sind für jede der drei Bewegungsachsen mit Schrittmotoren oder Servomotoren ausgestattet. Schrittmotoren werden in der Regel in günstigeren Bastlermaschinen verwendet, während Servomotoren eine höhere Positioniergenauigkeit haben und teurer sind.

(3) Spindel/Fräser: Mit der Spindel wird das Schneidwerkzeug auf die gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit gedreht. Die Spindel ist normalerweise auf einem Portal über dem Bett montiert. Das Portal kann entlang der X-Achse nach links und rechts und entlang der Y-Achse vor und zurück bewegt werden.

4. Welche Materialien können auf einer CNC-Fräse geschnitten werden und für welche Branchen?

Der CNC-Fräser (Computer Numerical Control) ist hauptsächlich auf das Schneiden nichtmetallischer Materialien wie mitteldichte Faserplatten (MDF), Sperrholz, Acryl, Polyurethanschaum und Polyethylenplatten beschränkt. Es kann auch weichere Metalle wie Messing, Aluminium und manchmal auch Stahl schneiden. CNC-Fräser werden selten zum Schneiden härterer Materialien wie Stahl verwendet, da die allgemeine Geometrie des Fräsers und seine Konstruktion das Schneiden solcher Materialien schwierig und fehleranfällig machen. Allerdings können CNC-Fräsen zum Gravieren von Text auf härteren Materialien wie Granit verwendet werden. Aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie werden CNC-Fräsmaschinen häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt, von denen einige im Folgenden aufgeführt sind:

Möbelindustrie: Mit der CNC-Fräse können verschiedene Möbelteile aus Holz oder Kunststoff hergestellt werden.

Formenbau: Mit einem CNC-Fräser können Holzformen hergestellt werden, die wiederum zur Herstellung von Sandformen für den Metallguss verwendet werden können.

Verpackungsindustrie: CNC-Fräsen erleichtern das Schneiden von Styropor in maßgeschneiderte Gehäuse für Produkte.

Werbebranche: CNC-Fräsmaschinen können individuelle Beschriftungen für Schilder und eine Vielzahl werbebezogener Produkte gravieren.

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