Was ist Seitenfräsen?
Was genau ist Seitenfräsen? Wir können es auf den Kern reduzieren. Beim Seitenfräsen bearbeiten wir die vertikalen Flächen eines Werkstücks mit der Seite des Fräsers, also seiner Schneide. Stellen Sie sich vor, Sie verwenden die Kante einer rotierenden Scheibe, um die Wand eines Werkstücks abzutragen. Das ist das Grundprinzip. Es geht nicht darum, ein Loch zu bohren oder eine Fläche plan zu fräsen. Wir erzeugen ebene, vertikale Wände. Wir erzielen präzise Breiten. Wir bearbeiten wichtige Merkmale wie Stufen und Nuten. Es ist ein wesentlicher Bestandteil der professionellen Zerspanung.
Wie es funktioniert?
Das Werkzeug und das Werkstück
Das Seitenfräsen an sich ist ein recht unkomplizierter Prozess, doch jede Bearbeitungsoperation mit Schneidwerkzeugen erfordert von den Ingenieuren außergewöhnliche Vorsicht – Sicherheit geht vor.
Die Hauptaufgabe besteht darin, sicherzustellen, dass das rotierende Werkzeug fest auf der Spindel des CNC-Bearbeitungszentrums fixiert ist. Es muss betont werden, dass die Anforderungen an die Steifigkeit unbedingt erfüllt sein müssen. Jegliches Spiel führt zu Bearbeitungsfehlern.
Befestigen Sie als Nächstes das Werkstück – beispielsweise einen Aluminiumrohling für Automobilkomponenten – mithilfe eines Schraubstocks oder einer Vorrichtung auf dem Maschinentisch. Ich habe Fälle erlebt, in denen das Vernachlässigen dieses Schrittes zum Totalausfall des gesamten Fräsvorgangs führte. Merken Sie sich Folgendes: Der Erfolg des Seitenfräsens hängt vollständig von der absoluten Stabilität des Werkstücks ab.
Die Maschine kann nun gestartet werden. Die Spindel dreht das Werkzeug mit hoher Drehzahl, während der Arbeitstisch das Werkstück langsam horizontal zur Schneide des Werkzeugs führt. Das Zahnprofil der Schneide greift in das Material und zerkleinert es durch eine Reihe schneller, präziser Schnitte in feine Späne. Jeder Vorschub trägt eine genau abgemessene Schicht ab und verwandelt eine raue Fläche in eine brandneue, glatte und äußerst präzise vertikale Wand. Dies ist das Prinzip des Seitenfräsens – kontrollierte mechanische Erosion.
Hauptmerkmale des Seitenfräsens
Um den Unterschied zwischen einfacher Bearbeitung und echter Präzisionsfertigung zu erkennen, ist es unerlässlich, die Grundlagen des Seitenfräsens zu verstehen. Dabei geht es um mehr als nur um das Abtragen von Metall; es geht darum, das Ergebnis des Bearbeitungsprozesses vorhersagen und steuern zu können.
Bei unseren bisherigen Erfahrungen mit dem Seitenfräsen haben wir drei wesentliche Faktoren identifiziert. Ehrlich gesagt entscheiden diese Faktoren über Erfolg oder Misserfolg eines Projekts.
Oberflächenerzeugung
Wie wir wissen, besteht das Hauptziel des Seitenfräsens in der Erzeugung ebener, vertikaler Flächen. Allerdings gibt es keine Garantie dafür, dass jeder Schnitt glatt wird. Dies hängt von Faktoren wie dem gewählten Werkzeug, der Vorschubgeschwindigkeit und der Stabilität der Maschine ab.
Mit brandneuen, scharfen Schaftfräsern und den richtigen Einstellungen erzielen Sie extrem glatte Oberflächen. NOBLE erfüllt die Anforderungen an die Oberflächengüte von Automobilbauteilen oft schon direkt nach der Bearbeitung, sodass Sie auf nachträgliche Nachbearbeitungsschritte verzichten können. Diese Effizienz ist der Kern der professionellen Bearbeitungsphilosophie von NOBLE.
Dimensionale Genauigkeit
Genau hier kommt das Seitenfräsen ins Spiel. Wir haben festgestellt, dass das Seitenfräsen die beste Methode ist, um sicherzustellen, dass Breite und Parallelität auf beiden Seiten exakt stimmen.
Stellen Sie sich einen Block vor, der durchgehend eine bestimmte Breite beibehalten muss. Wir erreichen nicht nur die Zielmaße, wir treffen sie perfekt.
CNC-Bearbeitungsprozesse ermöglichen dies in der Regel reproduzierbar. Einmal, als wir ein kundenspezifisches Aktuatorgehäuse fertigten, war es besonders wichtig, dass die Breite über die gesamte Länge exakt stimmte. Das ist einfach eine der Standardarbeiten, die bei NOBLE anfallen.
Werkzeugeinsatz
Beim Seitenfräsen wirkt die Hauptschnittkraft vom Zentrum nach außen. Beim Fräsen wird das Werkzeug im Prinzip von seinem Zentrum weggedrückt. Diese Kraft führt zu einer leichten Verbiegung des Werkzeugs. Dies tritt häufiger bei schlanken Schaftfräsern auf. Wird dies ignoriert, verbiegt sich das Werkzeug von der Werkstückwand weg, was zu Maßabweichungen und fehlerhaften Teilen mit zu starker Konizität führt.
Die Ingenieure von NOBLE begegnen diesem Problem auf drei Arten: Sie wählen die kürzesten und steifsten Werkzeuge, passen die Vorschubgeschwindigkeiten an und nutzen mitunter Zykloidfräsbahnen, um die Werkzeugspannung zu reduzieren. Es ist ein praktischer Balanceakt zwischen der Theorie der Metallbearbeitung und den tatsächlichen physikalischen Eigenschaften des Materials.
Gängige Werkzeuge zum Seitenfräsen
Die Wahl des richtigen Schneidwerkzeugs ist mehr als nur ein Schritt im Bearbeitungsprozess; es ist eine entscheidende Frage, die darüber entscheidet, ob der gesamte Planfräsvorgang ein Erfolg oder ein Misserfolg wird.
Wir bei NOBLE wissen, dass die Wahl des falschen Werkzeugs Ihre Bearbeitungsgenauigkeit, Effizienz und Kosten beeinträchtigen kann. Unsere Entwicklungsabteilung verfügt über eine große Auswahl an Schneidwerkzeugen, die von unseren Experten sorgfältig ausgewählt wurden, um Ihnen erstklassige Bearbeitungsergebnisse zu garantieren.
Hier ist ein einfacher Vergleich verschiedener Messertypen. Hoffentlich hilft das!
| Funktion | End Mills | Muschelmühlen | Scheibenfräser |
| Beschreibung | Vielseitig, Zähne an Enden und Peripherie | Großer Durchmesser, Montage auf der Welle | Schmal, für das Fräsen mit gespreizten Beinen |
| Hauptnutzen | Universell einsetzbar, Schlitze, Konturen | Große Flächen, hohe Materialabtragsrate | Parallele Flächen, gleichzeitige Bearbeitung |
| Typische Größe | Klein bis mittel | Large | Schmal |
| Entscheidender Vorteil | Vielseitigkeit, Zugänglichkeit | Stabilität und Effizienz für große Bereiche | Maßgenauigkeit für parallele Merkmale |
End Mills
Schaftfräser sind zweifellos die Werkzeuge der Wahl für Seitenfräsvorgänge. Ihr charakteristisches Merkmal sind die Schneidzähne, die an der Stirnfläche und entlang der Schneide angeordnet sind.
Wir verwenden robuste Vierkant-Schaftfräser für die präzise Winkelbearbeitung von Werkstücken und erzeugen so scharfe 90°-Winkel. Bei der Bearbeitung von Prototypen für Ansaugkrümmer aus Aluminium für die Automobilindustrie wählten wir Standard-Vierschneider-Schaftfräser, um die Hauptreferenzwände schnell zu erstellen. Dieses Verfahren ermöglicht hohe Schnittgeschwindigkeiten bei gleichzeitig sehr glatten Oberflächen – manchmal ist nicht einmal eine Nachbearbeitung erforderlich.
Muschelmühlen
Beim Fräsen größerer Bauteile oder bei großen Bearbeitungsflächen setzen wir auf Mantelfräsmaschinen. Eine Mantelfräsmaschine besteht im Prinzip aus einem großen Fräskörper, der auf einem eigenen Werkzeughalter montiert ist. Beim Seitenfräsen werden nur die Seitenkanten bearbeitet.
Die Schaftfräsmaschine ist ziemlich groß und daher sehr stabil. Ich habe gesehen, wie unsere Ingenieure damit in einem Arbeitsgang Vollschnitte an Stahlformbasen durchgeführt haben. Das ist deutlich besser als die Bearbeitung mit kleineren Schaftfräsern in mehreren Schritten. Das ist besonders wichtig für unsere Projekte in der Präzisionsfertigung mit hohem Durchsatz, wo Zykluszeit und Werkzeugstandzeit entscheidende Kennzahlen sind.
Seitenfräser (Straddle-Fräsen)
Dies ist eine professionellere und klassischere Methode. Seitenfräser sind relativ schmale Fräser. Sie eignen sich besonders für das Querfräsen, bei dem zwei Fräser im selben Werkzeughalter befestigt und exakt im gewünschten Abstand positioniert werden können. Mit dieser Konfiguration lassen sich zwei parallele vertikale Flächen gleichzeitig bearbeiten, was die Bearbeitung äußerst effizient macht.
Als die Ingenieure von NOBLE kürzlich Graphitelektroden in Serie produzierten, nutzten sie diese Methode, um sicherzustellen, dass sie mehrere Sätze perfekt paralleler Lamellen zuverlässig herstellen konnten.
Arten von Seitenfräsvorgängen
Die Grundidee des Seitenfräsens ist recht einfach, aber die Umsetzung kann je nach Endziel sehr unterschiedlich sein.
Fräsen von glatten Flächen
Das Planfräsen ist das einfachste und grundlegendste Bearbeitungsverfahren. Ein Werkzeug bearbeitet eine vertikale Fläche mit einem einzigen linearen Vorschub. Man kann es sich wie das Beschneiden der Kanten eines Holzbretts vorstellen, um sie gerade und rechtwinklig zu machen. Diese Methode ist einfach und effizient für die meisten grundlegenden Konturbearbeitungen. Ingenieure verwenden sie häufig für die kundenspezifische Bearbeitung von Einzelteilen oder zum Vorbearbeiten von Rohmaterialien.
2. Spreizfräsen
Nun wenden wir uns einer effizienteren und präziseren Bearbeitungstechnik zu. Beim Seitenfräsen werden zwei Seitenfräser im selben Werkzeughalter fixiert, und die endgültige Breite wird mithilfe von Positionierhülsen ermittelt. Mit einem sauberen Schnitt können beim Seitenfräsen zwei parallele vertikale Flächen gleichzeitig bearbeitet werden.
Der Vorteil liegt auf der Hand: Der Abstand zwischen den Werkzeugen beeinflusst direkt die Werkstückbreite und gewährleistet so, dass das Werkstück während des gesamten Seitenfräsprozesses stets parallel verläuft. Dies ist ideal für die Bearbeitung von Sechskantflächen mit speziellen Vorrichtungen oder für die präzise Bearbeitung von Werkstücken auf bestimmte Abmessungen ohne Umpositionierung.
3. Gruppenfräsen
Die Gruppenfrästechnologie hebt die Idee der simultanen Bearbeitung auf ein neues Niveau. Stellen Sie sich vor: Zahlreiche Schneidwerkzeuge mit unterschiedlichen Durchmessern, Breiten und Profilen sind alle auf einer Spindel montiert. Diese Anordnung ermöglicht es uns, Seitenfräsvorgänge an verschiedenen Oberflächen, Nuten und Konturen in einem Arbeitsgang durchzuführen.
Die Einrichtung ist zwar etwas aufwendig, aber für die Serienfertigung lohnt es sich. Bei der Herstellung vieler Spezialteile, wie beispielsweise mehrstufig gefräster medizinischer Implantate, kann das Kombinationsfräsen die Produktionszeit erheblich beschleunigen.
Praktische Anwendungen des Seitenfräsens
Das Seitenfräsen findet man überall in modernen Werkstätten. Es ist kein abstraktes Konzept, sondern die alltägliche Arbeit, die Rohmaterial in funktionale Bauteile verwandelt.
Einen Block ausrichten
Dies ist üblicherweise der erste Schritt bei der Bearbeitung von Metallrohlingen. Ingenieure müssen Rohgussstücke oder Blöcke zu standardisierten Würfeln mit exakt den richtigen Abmessungen verarbeiten. Anschließend werden durch eine Reihe von Seitenfräsvorgängen alle sechs Flächen bearbeitet, um die Grundlage für alle nachfolgenden Bearbeitungsschritte zu schaffen.
Stufen und Schultern gestalten
Oftmals müssen vertikale Flächen bearbeitet werden, um Stufen an Bauteilen zu erzeugen (z. B. Montageflansche oder Positionierungselemente). Durch seitliches Fräsen wird Material sauber abgetragen, um scharfe vertikale Kanten zu formen.
Schlitzen
Beim Nutenfräsen berührt das Schneidwerkzeug nur das Ende und die Seiten der Nut. Die Qualität der Nutwände hängt ausschließlich von der Qualität der Seitenfräsung ab. Die beiden vertikalen Seitenwände werden durch die Außenkante des Schneidwerkzeugs geformt. Die Nutbreite ist vom Werkzeugdurchmesser abhängig.
Konturierung
Durch die Bewegung von Werkstücken entlang mehrerer Achsen unter der Seitenfräsmaschine lassen sich komplexe vertikale Konturen an Bauteilen formen. Dies geht weit über einfache lineare Bearbeitung hinaus – wir können gekrümmte Wände bearbeiten, präzise Muster gravieren und organische Formen gestalten. Diese Fähigkeit ist besonders wichtig für die kundenspezifische Bearbeitung von Teilen wie beispielsweise Laufrädern oder Formkernen für die Automobilindustrie.
Abschied
Dies ist der letzte, anspruchsvollere Arbeitsschritt. Wir verwenden eine Dünnschnittsäge, eine spezielle Seitenfräse, um das fertige Werkstück vom Hauptrohling abzutrennen. Es handelt sich um einen einmaligen Arbeitsgang, der eine präzise Einrichtung und die passenden Fräser erfordert, um einen sauberen Bruch und eine rechtwinklige Schnittfläche zu gewährleisten. Es ist eine gängige und effektive Methode, um viele unserer Produktionszyklen abzuschließen.
Spezialisierte Seitenfrässtrategien in der CNC-Maschinenfertigungschmerzend
Bei der modernen CNC-Bearbeitung reichen einfache Werkzeugwege nicht mehr aus, insbesondere bei hochpräzisen Bearbeitungen. Wir bewegen uns in eine Zeit, in der Bearbeitungsstrategien von ausgefeilter Software gesteuert werden, was die Maschinenleistung deutlich verbessern kann.
Dynamisches Fräsen / Trochoidales Fräsen
Dynamisches Fräsen verwendet Spezialwerkzeuge, die mit einer sehr konstanten Geschwindigkeit arbeiten, sodass jeweils nur eine dünne Materialschicht abgetragen wird. Das mag zunächst ungewöhnlich klingen, ermöglicht aber das Durchtrennen der gesamten Materialstärke und beschleunigt den Arbeitsablauf erheblich. Das Werkzeug ist permanent in Bewegung und trägt schichtweise Material ab, um eine Überlastung zu vermeiden.
NOBLE nutzt diese Technologie zur effizienten Grobbearbeitung von Edelstahlkomponenten für medizinische Geräte. Dabei wird Material schneller abgetragen als mit herkömmlichen Methoden, und gleichzeitig wird die Lebensdauer der Werkzeuge deutlich verlängert.
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSM) Konturbearbeitung
Dies ist unsere bewährte Strategie für die Bearbeitung kritischer vertikaler Wände. Ziel ist ein perfektes Ergebnis: eine glatte Oberfläche und exakte Maße. Dadurch wird die Werkzeugdurchbiegung, die einer geraden Wand entgegenwirkt, praktisch eliminiert. Außerdem wird die Wärme vom Span abgeführt, sodass sie nicht in das Werkstück übertragen wird. Das Ergebnis ist eine Oberfläche, die oft kein Nachpolieren mehr benötigt.
Zusammenfassung der wichtigsten zu steuernden Parameter
| Parameter | Steuert / Beeinflusst | Typische Überlegungen |
| Schnittgeschwindigkeit (SFM) | Hitze, Werkzeugverschleiß | Materialabhängig. Höher bei Aluminium, niedriger bei Stahl. |
| Vorschubgeschwindigkeit (IPM) | Produktivität, Spandicke | Ausgewogen, um eine gute Spanbelastung zu erzielen, ohne das Werkzeug zu überlasten. |
| Radiale Schnitttiefe (Ae) | Schnittkraft, Werkzeugdurchbiegung, Schruppen/Schlichten | Groß für die Grobbearbeitung, klein für die Feinbearbeitung. |
| Axiale Schnitttiefe (Ap) | Merkmalstiefe, Werkzeugeingriff | Oft wird aus Effizienzgründen die volle Tiefe des Features eingestellt. |
| Werkzeuglänge | Ablenkung & Rattern | Der wichtigste Faktor für Genauigkeit: Verwenden Sie das kürzeste mögliche Werkzeug. |
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Mit modernsten 3-, 4- und 5-Achs-Fräsmaschinen bieten wir zuverlässige CNC-Fräsdienstleistungen auf Abruf für die schnelle Prototypenfertigung und die Serienproduktion. Erhalten Sie hochpräzise, naturgetreue Frästeile aus einer Vielzahl von Metallen und Kunststoffen zu wettbewerbsfähigen Preisen. Fortschrittliche Ausstattung & Kostengünstige Preise.
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FAQs von Seitenfräsen
Worin besteht der Hauptunterschied zwischen Seitenfräsen und Stirnfräsen?
Es kommt ganz auf die verwendete Schneidfläche an. Beim Seitenfräsen wird die Umfangsfläche des Werkzeugs genutzt, um vertikale Flächen zu erzeugen. Beim Stirnfräsen hingegen wird hauptsächlich die Unterseite des Werkzeugs verwendet, um horizontale Flächen, Taschen und Hohlräume zu fräsen. Ein Schaftfräser kann beides, aber sein Name leitet sich von seiner Fähigkeit ab, mit seinem Ende zu schneiden.
Wann sollte ich das Seitenfräsen dem Planfräsen vorziehen?
Die Wahl des Fräsverfahrens hängt von der gewünschten Geometrie ab. Planfräsen eignet sich, um eine ebene, horizontale Fläche auf der Oberseite eines Werkstücks zu erzeugen. Seitenfräsen hingegen ist ideal, wenn Sie eine vertikale Wand erstellen oder bearbeiten, eine präzise Breite festlegen oder Merkmale wie Stufen und Nuten fräsen möchten. Entscheidend ist die Ausrichtung der Oberfläche.
Warum stellt die Werkzeugdurchbiegung beim Seitenfräsen ein so großes Problem dar?
Die primäre Schnittkraft wirkt radial und drückt den Fräser seitlich weg. Diese Kraft wirkt wie ein Hebel und versucht, das Werkzeug vom Werkstück wegzubiegen. Diese Ablenkung führt zu Ungenauigkeiten – einer nicht geraden Wand oder einem Maß außerhalb der Toleranz. Dies ist die grundlegende physikalische Herausforderung, der wir uns in der Präzisionsfertigung stellen müssen.
Wie mindert NOBLE die Herausforderung der Werkzeugdurchbiegung?
Wir gehen dieses Problem aus verschiedenen Blickwinkeln an. Unsere CNC-Bearbeitungsprotokolle schreiben den Einsatz des kürzesten und steifsten Werkzeugs für die jeweilige Aufgabe vor. Wir nutzen fortschrittliche Werkzeugwege wie das Trochoidalfräsen, um einen geringen und konstanten radialen Eingriff zu gewährleisten und so die Schnittkräfte zu reduzieren. Darüber hinaus sorgt unsere Investition in hochwertige Werkzeughalter in unserem Werk für maximalen Halt und minimalen Rundlauf und bildet damit eine stabile Grundlage für den gesamten Bearbeitungsprozess.
Welche Vorteile bietet das Straddle-Fräsen?
Der Vorteil liegt in der hohen Effizienz und der garantierten Parallelität. Durch die Montage zweier Fräser auf einer einzigen Spindel bearbeiten wir zwei parallele vertikale Flächen gleichzeitig in einem Arbeitsgang. Der Abstand zwischen den Fräsern bestimmt direkt die Breite des Werkstücks, wodurch der kumulative Fehler der separaten Bearbeitung beider Seiten vermieden wird. Es ist eine brillante Methode für die hochpräzise und wiederholgenaue kundenspezifische Fertigung.
Kann man tiefe, dünne Wände mit Seitenfräsen bearbeiten?
Ja, aber es ist eine der anspruchsvollsten Herausforderungen beim Seitenfräsen. Es erfordert eine sorgfältige Vorgehensweise. Wir verwenden Werkzeuge mit großer Reichweite und spezieller Geometrie, um den Schnittdruck zu reduzieren. Der Prozess umfasst eine Reihe leichter Schlichtgänge mit hohen Schnittgeschwindigkeiten, um den Werkzeugdruck zu minimieren und ein Vibrieren oder Verziehen der Wand zu verhindern.
