Industrie-Lexikon

FrÀsmaschine

Eine FrĂ€smaschine (umgangssprachlich auch FrĂ€se) ist eine spanende Werkzeugmaschine. Mittels rotierender Schneidwerkzeuge trĂ€gt die FrĂ€smaschine Material von einem WerkstĂŒck zerspanend ab, um es in die gewĂŒnschte Form zu bringen. Das FrĂ€sen leitet sich vom Bohren ab, doch stehen dem FrĂ€sen mindestens drei Vorschubrichtungen zur VerfĂŒgung, wodurch auch komplexe rĂ€umliche Körper hergestellt werden können. Auf FrĂ€smaschinen können komplexe Teile wie ein Motorblock oder ZahnrĂ€der hergestellt werden, aber auch einfache Arbeiten wie Bohren oder Reiben prĂ€ziser Bohrungen sind möglich.

FrĂ€smaschinen sind durch drei oder mehr Bewegungsachsen gekennzeichnet, die dem Werkzeug- oder WerkstĂŒcktrĂ€ger zugeordnet sind. Das meist mehrschneidige FrĂ€swerkzeug fĂ€hrt dabei durch das WerkstĂŒck und trĂ€gt Material durch Zerspanung ab. Einfache FrĂ€smaschinen fĂŒr die Werkstatt bestehen aus einem manuell horizontal und vertikal verfahrbaren Maschinentisch sowie einem horizontal beweglichen FrĂ€skopf, dessen FrĂ€ser außerdem manuell mit der Pinole ausgefahren werden kann. Modernen Maschinen sind die Bewegungsachsen jedoch recht unterschiedlich zugeordnet und sie verfĂŒgen oft auch ĂŒber dreh- und schwenkbare Werkzeug- oder WerkstĂŒckaufnahmen.


Allgemeiner Aufbau
Obwohl die FrÀsmaschine an ein breites Spektrum von BearbeitungsfÀllen angepasst wurde und sich die Modelle dadurch stark unterscheiden, lassen sich doch eine Vielzahl an Gemeinsamkeiten zusammenfassen.

Gestell und MaschinenstÀnder
Als unterste Baugruppe trĂ€gt das Gestell alle weiteren Komponenten, es muss je nach Gewicht der Maschine auf einem speziellen Fundament aufgestellt und justiert werden. Bei den meisten FrĂ€smaschinen bilden Gestell und MaschinenstĂ€nder eine Einheit, an der die FĂŒhrungen befestigt sind. Dieser Maschinentyp ist auch unter der Bezeichnung Monoblockmaschinen bekannt und er kommt nur fĂŒr kleine bis mittlere BaugrĂ¶ĂŸen in Betracht. Die Monoblockbauweise bietet die VorzĂŒge hoher dynamischer Belastbarkeit, geringer MaschinenaufstellflĂ€che und ergonomischer Bedienbarkeit, jedoch ist der Herstellungs- beziehungsweise Transportaufwand ab einer gewissen GrĂ¶ĂŸe wirtschaftlich nicht mehr zu rechtfertigen. GrĂ¶ĂŸere Maschinen bestehen aus geschweißten Stahlkonstruktionen oder werden modular am Einsatzort aufgebaut. Bei handbedienten Maschinen sind noch alle Motoren und Getriebe fĂŒr Arbeitsspindel und Vorschub im Gestell integriert, wĂ€hrend bei neueren Maschinen die Motoren mit Getriebe so nah wie möglich an das angetriebene Element gebaut werden. An vielen Bearbeitungszentren kann der MaschinenstĂ€nder gar nicht mehr als eigenes Teil oder als Bestandteil des Gestells betrachtet werden, da das Gestell oft die kompletten Außenmaße der Maschine einnimmt und nur vorne eine Öffnung zur Beschickung freihĂ€lt. Bei großen Maschinen fahren die MaschinenstĂ€nder entlang des WerkstĂŒckes und sind manchmal durch eine Traverse zu einem Portal verbunden.

Vor allem fĂŒr schwere WerkstĂŒcke kommt immer hĂ€ufiger die Gantry-Bauweise in Betracht, bei der das Werkzeug alle notwendigen Bewegungen ausfĂŒhrt, wodurch geringere Belastungen auf die Maschine wirken. FĂŒr CNC-FrĂ€szentren setzen immer mehr Hersteller auf modifizierte Gantry-Bauweisen mit schwenk- und drehbaren Tischen, da hier bei kleinen Maschinenabmaßen ein großer Arbeitsbereich zur VerfĂŒgung steht.

Maschinentisch und Bett
Je nach GrĂ¶ĂŸe der Maschinen werden die WerkstĂŒcke auf einen Maschinentisch oder ein Bett gespannt. An konventionell aufgebauten FrĂ€sen hĂ€ngt der als Winkeltisch ausgefĂŒhrte Maschinentisch an Querschieber und Konsole in den FĂŒhrungen des MaschinenstĂ€nders. Die Konsole verfĂ€hrt dabei in vertikaler und der Querschieber in horizontaler Richtung. Um dem Tisch die Bewegung in einer dritten Achse zu verleihen, kann auch ein Kreuztisch montiert sein. Diese Variante findet sich hĂ€ufiger an WaagerechtfrĂ€smaschinen. Zur Rundumbearbeitung der WerkstĂŒcke verfĂŒgen die meisten Bearbeitungszentren heute ĂŒber winkelgesteuerte Drehtische, die in seltenen FĂ€llen sogar anspruchsvoller Drehbearbeitung genĂŒgen.

Schwere und sperrige WerkstĂŒcke werden auf BettfrĂ€smaschinen zerspant, da das Bett in der Regel in jeder Position an allen Eckpunkten aufliegt und somit einem Verbiegen entgegenwirkt. Konsolen kippen dagegen in den Endlagen seitwĂ€rts herunter und verursachen so geometrische Ungenauigkeiten.

FrÀskopf mit Hauptspindel
Im FrĂ€skopf wird die Hauptspindel mit manchmal integrierter Pinole gelagert. Konventionelle FrĂ€ser besitzen ĂŒblicherweise eine senkrechte Arbeitsspindel mit einer manuell ausfahrbaren Pinole und einer Steilkegelaufnahme in einem um 90 Grad schwenkbaren FrĂ€skopf. Zum Spannen der Werkzeuge muss mit einer Kurbel eine Schraube in den FrĂ€sdorn eingedreht werden, um ihn so in den Steilkegel zu ziehen. Die Pinole kommt hauptsĂ€chlich bei Bohrarbeiten zum Einsatz, da hier eine exakte Tiefe meist nicht gefordert und sie aufgrund der fehlenden Steifigkeit fĂŒr FrĂ€sarbeiten in radialer Richtung ungeeignet ist. Dagegen verfĂŒgen CNC-FrĂ€smaschinen ĂŒber FrĂ€sköpfe mit hydraulischen Werkzeugspannsystemen und Hohl- oder Steilschaftkegel zum schnellen, sicheren und automatischen Wechsel der Werkzeuge. Auch in den FrĂ€skopf integrierte Motoren mit Motorspindel sind bei den CNC-Maschinen anzutreffen. Nicht selten können bei Bearbeitungszentren mit fĂŒnf oder mehr Achsen die FrĂ€sköpfe in zwei Achsen um 180 Grad schwenken.

Vorschub
Die Vorschubbewegung der einzelnen Achsen wird entweder vom Hauptantrieb abgeleitet oder einzeln von Servomotoren erzeugt und mit Gewindetrieben auf die Schlitten ĂŒbertragen, was bei numerisch gesteuerten Maschinen Standard ist. Dabei ist vor allem auf einen spielfreien Lauf der Triebe zu achten, damit das WerkstĂŒck beim GleichlauffrĂ€sen nicht in das Werkzeug hineingezogen werden kann. An Ă€lteren Modellen kann zusĂ€tzlich zum maschinellen Antrieb auch jede Achse manuell ĂŒber Kurbeln betĂ€tigt werden. Um Schwingungen zu dĂ€mpfen und die Nebenzeit zu verringern, setzen sich zunehmend auch hydrostatische Gewindetriebe und Linearantriebe mit wĂ€lzgelagerten FĂŒhrungen durch.


Bauarten
KonsolfrÀsmaschinen
BettfrÀsmaschinen
Universal-WerkzeugfrÀs- und Bohrmaschine
PortalfrÀsmaschine
Ein- und ZweistÀnder-BettfrÀsmaschinen
KopierfrÀsmaschinen
Bearbeitungszentren
TischfrÀsmaschine
UnterflurfrÀse
StationÀre OberfrÀse
Komplettbearbeitungsmaschine


Quelle: Wikipedia

 

 

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