Fräsmaschinen

Die Fräsmaschine ist eine Werkzeugmaschine für die spanabhebende Bearbeitung von Metall, Holz oder Kunststoff. Nach DIN 8589 bilden Fräsen, Bohren und Drehen – gemeinsam mit weiteren Fertigungsverfahren – die Untergruppe des Zerspanens mit geometrisch bestimmter Schneide.

Aufbau einer Fräsmaschine

1. Fräsmaschine, Fräswerkzeug, Fräsverfahren
2. Wie funktioniert eine Fräsmaschine?
3. Eine Maschine, viele Varianten
4. Gebrauchte Fräsmaschinen: Qualität zum fairen Preis

Die Fräsmaschine zählt zu den vielseitigsten Werkzeugmaschinen in der spanabhebenden Bearbeitung. Das rotierende Fräswerkzeug trägt dabei Material ab, während es die gewünschte Kontur abfährt oder das Werkstück entsprechend positioniert wird. Der entscheidende Unterschied zu verwandten Verfahren: Beim Fräsen erfolgt der Vorschub senkrecht oder schräg zur Rotationsachse – beim Bohren dagegen in Achsrichtung, beim Drehen rotiert das Werkstück selbst.

Der klassische Einsatzbereich liegt in der Metallbearbeitung. Da moderne Fräsmaschinen mindestens drei Vorschubachsen realisieren, lassen sich auch anspruchsvolle Geometrien in hoher Qualität herstellen – von einfachen Nuten, Fasen und Planflächen über Profile bis hin zu komplexen Bauteilen wie Spindeln, Schnecken und Zahnrädern. Für die Schwerzerspanung massiver Werkstücke stehen leistungsstarke Sondermaschinen zur Verfügung. Darüber hinaus kommen in der Holz- und Kunststoffbearbeitung jeweils speziell ausgelegte Fräsmaschinen zum Einsatz.

• Fräsmaschinen ermöglichen die spanabhebende Bearbeitung von Metall, Holz und Kunststoff mit hoher Formgenauigkeit.
• Der Vorschub erfolgt senkrecht oder schräg zur Rotationsachse des Werkzeugs – das unterscheidet das Fräsen vom Bohren und Drehen.
• Dank mehrerer Vorschubachsen eignen sich Fräsmaschinen für komplexe Bauteile wie Zahnräder, Spindeln und Freiformflächen.

Das Fräsen ist ein vergleichsweise junges Fertigungsverfahren. Die erste Fräsmaschine für die Metallbearbeitung wurde 1818 gebaut und verdrängte schnell das unwirtschaftliche Hobeln und mühsame Handfeilen. Im frühen 20. Jahrhundert entstanden die heute gebräuchlichen Grundformen – darunter die Werkzeugfräsmaschine von DECKEL (1918), die Zahnrad-Wälzfräsmaschine von Pfauter (1912) und die Nutenfräsmaschine von Hurth (1954).

Basis jeder Fräsmaschine ist der Maschinenkörper, der alle weiteren Komponenten trägt. Schwerere Maschinen werden daher auf einem stabilen Fundament aufgebaut. Bei kleineren bis mittleren Modellen bilden Gestell und Ständer eine Einheit – die sogenannte Monoblockbauweise – was eine hohe dynamische Belastbarkeit gewährleistet. Größere Maschinen sind hingegen in der Regel modular aufgebaut.

Ein zentrales Element ist der Fräskopf, der das Werkstück gleichzeitig an bis zu drei Seiten bearbeitet. Er trägt die senkrecht oder waagerecht ausgeführte Hauptspindel sowie eine ausfahrbare Pinole. Bei einer Universal-Fräsmaschine lassen sich Schlitten und Kopf in beide Richtungen verstellen, sodass Werkstücke in beliebiger Winkelstellung bearbeitet werden können.

• Grundformen heutiger Fräsmaschinen entstanden im frühen 20. Jahrhundert
• Monoblock- oder Modulbauweise, abhängig von der Maschinengröße
• Entwicklung von der konventionellen Fräse bis zum CNC-Bearbeitungszentrum

Für leichte bis mittelschwere Werkstücke kommen Horizontal- und Vertikaifrässpindeln zum Einsatz. Die Werkstücke werden dabei auf horizontalen Aufspanntischen montiert; ein zusätzlicher Kreuztisch stellt eine dritte Achse bereit. Da Konsolen in den Endlagen zum Kippen neigen, werden schwere oder unhandliche Frästeile bevorzugt auf Betten eingespannt, die eine vollflächige Auflage bieten.

Moderne CNC-Fräsmaschinen verfügen unter anderem über einen automatischen Werkzeugwechsler und eine digitale Pinolenhubanzeige. Ein 3- oder 5-Achs-Bearbeitungszentrum ermöglicht die Fertigung komplexer Teile mit engen Toleranzen in kurzer Zeit. Daneben bleibt die konventionelle Fräsmaschine für Einzelanfertigungen, Kleinserien und die Berufsausbildung nach wie vor ein bewährtes Werkzeug.

Fräsmaschinen lassen sich nicht immer scharf voneinander abgrenzen – fließende Übergänge zwischen den Varianten sind typisch. Dennoch hat sich eine grobe Klassifikation nach folgenden Kriterien etabliert:

• Spindelposition (horizontal oder vertikal)
• Steuerungstyp (konventionell oder CNC)
• Maschinenkörper (Konsol-, Bett- oder Portalbauweise)
• Einsatzzweck (z. B. Hochgeschwindigkeitsfräsen)
• Werkstoff (Metall, Holz oder Kunststoff)

Im Folgenden werden die gängigsten Varianten vorgestellt:

Konsolfräsmaschine

Die Konsolfräsmaschine ist die klassische Ausführung mit ortsfester Spindel – waagerecht oder senkrecht –, verfahrbarem Maschinentisch und höhenverstellbarer Konsole.

Universal-Fräsmaschine

Diese Ausführung vereint zwei Spindeln (waagerecht und senkrecht) mit einem schwenkbaren Fräskopf sowie verstellbarem Längs- und Querschlitten. Sie gilt in vielen Betrieben als unverzichtbares Universalwerkzeug.

CNC-Bearbeitungszentrum

CNC-Bearbeitungszentren ermöglichen die vollautomatisierte Komplettbearbeitung von Werkstücken. Sie sind in vertikaler und horizontaler Bauform erhältlich und bilden den Standard für die moderne Serienfertigung.

Bettfräsmaschine

Das fest aufliegende Maschinenbett verhindert Kippbewegungen zuverlässig – ideal für schwere oder unhandliche Werkstücke. Erhältlich in konventioneller und CNC-Ausführung.

Portalfräsmaschine

Bei der Portalfräsmaschine wird die Fräseinheit an einem Querbalken zwischen zwei Ständern geführt. Das Ergebnis: langer Verfahrweg und hohe Steifigkeit – konventionell oder CNC-gesteuert.

Kopierfräsmaschine

Die Kopierfräsmaschine tastet Modelle oder Schablonen ab und überträgt das Muster direkt auf die Fräseinheit. So lassen sich auch ohne numerische Steuerung beliebige Konturen ins Werkstück einbringen.

Hochgeschwindigkeits-Fräszentrum (HSC)

HSC-Maschinen arbeiten mit extrem hohen Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten. Die dabei entstehende Spandicke ist deutlich geringer als bei konventionellen Fräsverfahren, was präzise Ergebnisse und kurze Bearbeitungszeiten ermöglicht.

Abwälzfräsmaschine

Das Abwälzfräsen ist ein vielseitiges Verzahnungsverfahren, mit dem sich alle Zähnezahlen, Profilverschiebungen und beliebige Schrägungswinkel wirtschaftlich realisieren lassen.

Weitere Maschinen für die Metallbearbeitung

Zu den weiteren Maschinentypen zählen unter anderem Lang-, Passnut-, Gewinde-, Gravur-, Schalttisch- und Schalttrommel-Fräsmaschinen.

Maschinen für die Holzbearbeitung

Im Holzbereich kommen Unterflurfräsen, Oberfräsen, Nutfräsen, Tischfräsmaschinen und Kettenfräsmaschinen zum Einsatz.

Die Lebensdauer einer Fräsmaschine in Industrie und Handwerk beträgt oft 20 bis 30 Jahre. Mit regelmäßiger Wartung und Pflege arbeiten viele ältere Modelle noch präzise wie am ersten Tag – ein starkes Argument für den Kauf einer gebrauchten Fräsmaschine statt einer kostenintensiven Neuanschaffung.

Vor dem Kauf sollte die Substanz der Maschine jedoch sorgfältig geprüft werden. Motoren, Aufhängung, Schlitten und Gewindetriebe dürfen – besonders bei CNC-Fräsmaschinen – kein erhöhtes Spiel aufweisen. Andernfalls kann es beim Gleichlauffräsen zu Rucklern und Maßungenauigkeiten kommen. Bei älteren Modellen ist zudem zu prüfen, ob die Steuerungssoftware mit aktueller Hardware kompatibel ist und ob sich vorhandene Lizenzen auf den neuen Eigentümer übertragen lassen.

Gebrauchte Fräsmaschinen aus der Industrie bieten ein überzeugendes Preis-Leistungs-Verhältnis: Die Maschinen kommen direkt aus laufenden Produktionsbetrieben, sind sofort einsatzbereit und befinden sich meist in einem sehr guten Zustand. Das Angebot reicht von konventionellen Fräsen für die Metallbearbeitung bis hin zu neuwertigen CNC-Bearbeitungszentren für die Serienfertigung.

Renommierte Hersteller sind mit wechselnden Modellen regelmäßig im Angebot vertreten, darunter:

• MAHO
• DECKEL
• HERMLE
• SORALUCE
• MIKRON
• WMW
• HAAS
• TOS
• KLOPP
• HURON
• DROOP & REIN
• KNUTH
• EMCO
• HELLER
• HURTH
• PFAUTER u. v. m.

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