Wie wählt man die besten CNC-Fräsarbeiten aus?

In diesem Artikel geben wir Ihnen einen kurzen Überblick über die wichtigsten CNC-Fräsverfahren, die Autodesk Fusion360 bietet, mit dem Ziel, Ihnen dabei zu helfen, die besten für Ihr nächstes Projekt zu finden.

Zunächst vergleichen wir die verschiedenen Vorgänge für unterschiedliche Verwendungszwecke und gehen dann näher auf die einzelnen Vorgänge ein, um Einblicke in die richtige Konfiguration zu geben.

Wenn Sie die Maus auf einen beliebigen Parameter in Fusion bewegen, öffnet sich ein kleines Hilfe-Widget mit einer kurzen Erklärung des jeweiligen Vorgangs.

Die Auswahl der richtigen Vorgänge für eine bestimmte Aufgabe kann angesichts der Vielzahl der verfügbaren Optionen überwältigend sein. Beginnen wir mit einem kurzen Vergleich der Grundlagen.

Bitte beachten Sie, dass es viele gültige Fräsmethoden gibt und dass Fusion360 andere Fräsvorgänge bietet als die, die wir in diesem Artikel vorstellen werden. Wir haben uns entschieden, uns auf die zu konzentrieren, die unsere Mekanika-Community am häufigsten auf ihren eigenen CNC-Fräsmaschinen verwendet.

Contour wird verwendet, um 2D-Schnitte auszuführen, um ein Stück aus seinem Lager zu befreien oder um Schlitze in das Stück zu schneiden. Es kann auch verwendet werden, um die Innenkanten nach einer Adaptive Clearing oder Pocket Operation zu reinigen. Stellen Sie es sich wie einen Trennschnitt vor, den Sie mit einer Stichsäge ausführen würden.

Beim Fräsen von Taschen (im Grunde große Löcher) haben Sie zwei Möglichkeiten: die Operation „Pocket“ oder die Operation „Adaptive Clearing“.

Der Hauptunterschied zwischen beiden Operationen besteht darin, dass bei „Pocket“ der Fräser ständig im Material eingreift, während bei „Adaptive Clearing“ abwechselnd geschnitten und gekühlt wird und abrupte Richtungsänderungen vermieden werden.

Während bei „Pocket“ der Fräser ständig schneidet (und somit schneller ist als bei „Adaptive Clearing“), sorgt der abwechselnde Eingriff des Werkzeugs bei „Adaptive Clearing“ für eine Abkühlung. Dies kann beim Fräsen von harten und leicht erhitzbaren Materialien wie Aluminium sehr nützlich sein.

Kurz gesagt:

• Wenn Ihr Material weich ist und keine Probleme mit der Erhitzung verursacht (wie Sperrholz, MDF usw.), können Sie mit Taschen Zeit sparen.
• Wenn Ihr Material hart ist und/oder eine sorgfältige Handhabung der Wärmeentwicklung erfordert (wie Aluminium, Kunststoffe usw.), ist es möglicherweise besser, die adaptive Räumung zu verwenden.

Die Wahl zwischen 2D- und 3D-Bearbeitung ist ziemlich einfach:

Ist das Volumen, das Sie fräsen möchten, eine gerade extrudierte Form oder gibt es Abweichungen in der Extrusion (Fasen, Verrundungen, Unebenheiten, Lücken, Schlitze usw.)?

Wenn das, was Sie fräsen möchten, gerade ist (in der Draufsicht), wählen Sie eine 2D-Bearbeitung. Andernfalls verwenden Sie eine 3D-Bearbeitung.

Hinweis: Wenn Sie beispielsweise für das konische Loch eine 2D-Operation anstelle einer 3D-Operation verwenden, erhalten Sie am Ende einen Zylinder.

• Bei der Operation „Drill“ werden feste XY-Koordinaten verwendet und in Z eingetaucht. Das bedeutet, dass Sie nur ein Loch mit genau dem Durchmesser des verwendeten Schaftfräsers bohren können und die Staubabsaugung nicht sehr gut ist.
  Daher eignet sich diese Operation besser für Bohrer als für Flachfräser, die zum Schneiden bestimmt sind.

Beim Bohren mit einem Flachfräser und einer Frässpindeldrehzahl kann sich sehr schnell Wärme entwickeln und Ihr Material verbrennen!

• Der Vorgang Bohren mit Eintauchen in Z bei gleichzeitiger Herstellung einer Helix in XY. Das bedeutet, dass Sie Löcher „ausbohren“ können, die bis zum doppelten Durchmesser Ihres Schaftfräsers haben. Dies ist auch viel schneller als die Verwendung eines Taschenvorgangs für diese Löcher und hilft bei der Spanabfuhr aus dem Loch, das Sie ausbohren, wodurch eine Wärmestauung vermieden wird.

To engrave text, logo’s or any other 2D profile in your material, Fusion has an Engrave operation. You can learn more about how to use it in our Branding your project.

Das Fräsen ebener Flächen ist einer der großen Vorteile, die eine CNC-Fräsmaschine bieten kann. Ganz gleich, ob Sie Ihre CNC-Maschine als Abrichthobel verwenden, einige technische Projekte fräsen oder einfach nur Ihre Abrichtplatte glätten möchten, die Face-Funktion ist die richtige Wahl, um jede große Fläche zu glätten.

Eine CNC-Maschine wird nicht nur für 2D-Vorgänge wie das Schneiden von Konturen oder das Bohren gerader Löcher verwendet, sondern bietet auch die Möglichkeit, 3D-Projekte mit Textur zu fräsen, die von Hand nicht möglich wären (siehe unser Projekt „Topografische Karte“).
Bei dieser Art von Projekten wird häufig zuerst ein 3D-Adaptive-Clearing-Vorgang (zum Schruppen des Materials) und anschließend ein Scallop-Vorgang mit einem Kugelfräser zur Verfeinerung der Textur durchgeführt.
Bei der Scallop-Operation wird ein 3D-Werkzeugweg um einen Punkt herum erstellt und der Schaftfräser fährt die gesamte Textur ab, die Sie fräsen möchten, um den Reisfeld-Effekt zu beseitigen, der durch eine 3D-Adaptive-Clearing-Operation entstanden ist.

Hinweis: Obwohl Sie bei einer Scallop-Operation einen flachen Schaftfräser verwenden können, hinterlässt dieser schärfere Kanten als ein Kugelkopf-Schaftfräser und kann unerwünschte Schnittspuren auf Ihrem Werkstück hinterlassen, die sich nur schwer abschleifen lassen.

Bitte beachten Sie, dass es sich hierbei um Richtlinien handelt.

Es gibt unendlich viele Möglichkeiten, Fräsvorgänge zu konfigurieren, und Sie werden diese Parameter letztendlich an Ihre Bedürfnisse anpassen müssen.

Im ersten Reiter „Werkzeug“: Wie bei allen Vorgängen müssen Sie zunächst den Schaftfräser auswählen, den Sie für diesen Vorgang verwenden möchten. In unserem Beispiel wählen wir einen 8-mm-Flachfräser (aus unserem Schaftfräser-Paket), für den wir die Hartholz-Voreinstellung verwenden.

Im zweiten Reiter „Geometrie“: Wählen Sie die Kontur aus, die Sie fräsen möchten.

Wählen Sie die Kontur aus, die das Werkzeug erreichen soll: Wenn Sie also ein Teil freischneiden möchten, müssen Sie die untere Kontur dieser Form auswählen, nicht die obere.

Wenn es sich um eine Außenkontur handelt, müssen wir Tabs verwenden, damit sich der gesamte Körper nicht löst, sobald der Fräser den Boden unseres Werkstücks erreicht (was gefährlich sein oder das Teil beschädigen könnte, wenn es das Werkzeug beim Zurückziehen berührt).

Ändern Sie die Breite, Höhe und den Abstand der Laschen, bis Sie das Gefühl haben, dass das Werkstück ausreichend gestützt wird, die Reinigung nach dem Fräsen aber kein Albtraum wird. In der Regel reichen 4 Laschen pro Teil aus.

Die dritte Lasche, Höhen, wird verwendet, um verschiedene Referenzhöhen zu definieren (z. B. die sichere Höhe über dem Modell, in der sich der Schaftfräser bewegen kann, wenn er nicht schneidet).

Die Bearbeitung dieser Registerkarte ist optional, da Fusion über hervorragende voreingestellte Parameter verfügt. Möglicherweise müssen Sie diese Werte jedoch ändern, wenn Sie lange Fräser verwenden oder wenn Sie sehr dickes Material fräsen.

Wenn Sie Ihr Material mit Klemmen am Ablagebrett befestigen, empfehlen wir Ihnen in jedem Fall, diese Werte nicht zu ändern. Wenn Sie Ihr Material mit Schrauben befestigt haben, können Sie den Wert bis zu den in der folgenden Abbildung gezeigten Werten ändern (nicht weniger).

Im vierten Reiter „Durchgänge“ sollten Sie nur den Wert „Mehrere Durchgänge – Maximaler Schrupp-Abtrieb“ und die Werte für „Restmaterial“ bearbeiten.

• Maximaler Schrupp-Abtrieb: Wir empfehlen Anfängern, unter dem Radius des verwendeten Schaftfräsers zu bleiben (in diesem Fall unter 4 mm). Da es sich bei diesem Projekt um Hartholz handelt, gehen wir auf Nummer sicher und nehmen 2,5 mm als Schrittwert.

• Der zu belassende Rest ist der Versatz, den Sie zwischen der Modellgröße und der Fläche, die das Werkzeug tatsächlich schneiden soll, belassen möchten (radial für seitlichen Versatz, axial für vertikalen Versatz). Beide können auf positive oder negative Werte eingestellt werden.
  Dies ist natürlich optional und Sie können das Häkchen entfernen, um mit den genauen Abmessungen des 3D-Modells zu fräsen.

Auf der letzten Registerkarte „Verknüpfung“ teilen Sie Fusion mit, wie Ihr Schaftfräser in das Material ein- und ausfahren soll.
Wir empfehlen die Verwendung von Rampen anstelle von Eintauchvorgängen mit Vorschüben und Übergängen, die von Fusion vorgeschlagen werden.

Ihre Menüregisterkarte sollte daher wie folgt aussehen (entfernen Sie den Vorschub beim Ein-/Ausfahren und fügen Sie eine Rampe hinzu).

Der Rampenwinkel hängt von der Härte des zu fräsenden Materials ab.
Hier sind einige von uns empfohlene Werte:
- MDF: 20° bis 30°
- Sperrholz: 15° bis 20°
- Weichholz: 10° bis 15°
- Hartholz: 5 bis 10°
- Aluminium: 1 bis 4°

Wenn Sie die Höhenwerte in Schritt 3 geändert haben, müssen Sie den Wert für den „Sicherheitsabstand“ bearbeiten. Andernfalls können Sie den Standardwert von Fusion verwenden.

Zum Fräsen von Taschen müssen Sie zwischen zwei verschiedenen Vorgängen wählen (wie bereits erläutert): „Pocket“ und „Adaptive Clearing“. Weitere Informationen zu diesen beiden Vorgängen finden Sie in der obigen Beschreibung.

Pocket

Wie bei der Konturoperation beginnen wir mit der Definition des Werkzeugs: ein Schaftfräser und seine Voreinstellung, die wir verwenden möchten.

Anschließend können wir die Tasche(n), die wir ausfräsen möchten, auf der Registerkarte „Geometrie“ auswählen.

Wählen Sie immer den Boden der Taschen aus (dies kann die Bodenfläche oder die Bodenkontur sein)

Wie bei der Kontur können wir die Höhen optional im dritten Menü-Tab anpassen. Auch hier wird der Tab „Durchgänge“ nur verwendet, um die maximale Schrupp-Zustellung für die Durchgänge und die Parameter „Aufmaß“ festzulegen.

Die fünfte Menüregisterkarte dieser Operation ähnelt ebenfalls der für die Kontur-Operation, mit der Ausnahme, dass wir mehrere Optionen für die Rampen haben.

Wir empfehlen die Verwendung von Helix oder Profil für alle Materialien, wobei der Winkel auf die gleichen Werte eingestellt werden sollte, die für die oben beschriebene Kontur-Operation empfohlen werden.

Adaptives Clearing

Der einzige Unterschied bei den Parametern im Vergleich zur Taschen-Operation besteht in der vierten Menüregisterkarte Geometrie.

Die optimale Last sollte immer kleiner als der Radius Ihrer Fräse sein (in unserem Fall kleiner als 4 mm). Ein höherer Wert würde dazu führen, dass die Fräse schneller heiß wird. Ein niedrigerer Wert gibt ihr mehr Zeit zum Abkühlen, erhöht aber auch die Fräszeit.

Der Hauptvorteil von Adaptive Clearing gegenüber Pocket ist, dass Sie die Schnitttiefe im Allgemeinen erhöhen können. Während wir beim Einrichten des Pocket-Vorgangs eine Schnitttiefe von 3,5 mm verwendet haben, können wir nun bis zu 5 mm tief fräsen.

Bei der Verwendung der Bore-Operation müssen nicht viele Parameter bearbeitet werden. Wählen Sie einfach das richtige Werkzeug, die Voreinstellung und die Löcher aus, die Sie ausbohren möchten.

Wie immer können Sie (optional) die Höhen bearbeiten, um dickes Material oder lange Schaftfräser zu berücksichtigen. Es ist nicht notwendig, Wege für das Ein- und Austauchen in das Material zu definieren, da die Bohrbearbeitung beim Eintauchen in das Material eine Helix beschreibt.

Sie können den Winkel dieser Helix jedoch weiterhin konfigurieren. Sie können die für Konturrampen empfohlenen Winkelparameter halbieren, um Winkel für das Bohren zu finden.

Wählen Sie zunächst das Werkzeug und den richtigen Vorschub und die richtige Geschwindigkeit (oder eine Voreinstellung) aus.

Obwohl die Scallop-Bearbeitung mit jedem Schaftfräser funktioniert, empfehlen wir die Verwendung von Kugelkopffräsern, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Auf der Registerkarte „Geometrie“ können Sie die folgenden Felder bearbeiten:

• Bearbeitungsbegrenzung: Begrenzungsrahmen (wenn die Scallop-Bearbeitung auf das gesamte Modell angewendet werden soll, andernfalls können Sie die Kontur des Bereichs auswählen, den Sie fräsen möchten)
• Zusätzlicher Versatz (optional): Spielen Sie ein wenig mit diesem Parameter, um sicherzustellen, dass der Schaftfräser etwas außerhalb des Modells verläuft. Dadurch wird sichergestellt, dass das gesamte Modell gefräst wird.
• Modell: Wählen Sie das Modell aus, auf das Sie die Scallop-Operation anwenden möchten (wenn Sie viele Modelle in der Einrichtung haben)

Wie immer ist die dritte Menüregisterkarte (Höhen) optional.

Im vierten Menü-Tab (Durchgänge) finden Sie den wichtigsten Parameter für diesen Vorgang: die Schrittweite.

Der Schrittweite-Wert definiert den seitlichen Abstand zwischen zwei Werkzeugweglinien. Je kleiner, desto präziser wird Ihre 3D-Textur. Aber desto länger dauert die Ausführung des Vorgangs ...

• Normalerweise liefert eine Schrittweite von 0,3 bis 0,5 mm gute Ergebnisse, während sie schnell genug bleibt.
• Wenn es nur darum geht, das Profil Ihres Modells grob zu bearbeiten, ist eine Schrittweite von 0,7 bis 1 mm schneller und liefert ein „OK“-Ergebnis.
• Für sehr präzise Arbeiten an kratzempfindlichen Materialien (z. B. Kunststoffen) kann eine Schrittweite von 0,1 mm erforderlich sein.

Es kommt ganz darauf an, wie glatt die Oberfläche sein soll und wie viel Zeit Sie dafür aufwenden möchten.

Sie können viel Zeit sparen, indem Sie vor dem Ausführen einer Wellenfräsung grob Material entfernen. Verwenden Sie beispielsweise eine 3D-Taschenräumoperation mit einem Aufmaß von 0,5 mm. Auf diese Weise können Sie die Wellenfräsung schneller ausführen, da nur wenig Material entfernt wird.

In unserem Artikel „Branding Ihres Projekts“ erfahren Sie alles über den Vorgang des Gravierens.

Um einen Face-Vorgang einzurichten, wählen Sie zunächst das Werkzeug aus und stellen Sie dessen Vorschub und Geschwindigkeit ein (oder wählen Sie eine Voreinstellung aus).

Wählen Sie im Menü „Geometrie“ die Kontur der Fläche aus, die Sie planfräsen möchten.

Bearbeiten Sie im Menü „Durchläufe“ die folgenden Parameter:

• Aufmaß: Radiusgröße des Werkzeugs (um sicherzustellen, dass keine abgerundete Ecke am Teil sichtbar ist)
• Stepover: Wie bei der Kannelierung ist dies der horizontale Abstand zwischen zwei Durchgängen des Werkzeugs. Wir empfehlen, ihn auf den Radius Ihres Werkzeugs einzustellen.
• Mehrere Tiefen: Wenn Sie viel Material entfernen müssen, um die gewünschte Fläche zu erreichen, müssen Sie dies möglicherweise in mehreren Schritten tun.
• Restmaterial: (optional)