CNC-Fräsen vs. CNC-Drehen von Kunststoff: Die Unterschiede auf einen Blick
Was ist CNC-Fräsen von Kunststoff?
Beim CNC-Fräsen dreht sich das Werkzeug, während das Werkstück fest eingespannt ist oder sich kontrolliert entlang mehrerer Achsen bewegt. Ein rotierender Fräser entfernt Material von einem Kunststoffblock oder einer Kunststoffplatte und erzeugt so ebene Flächen, Aussparungen, Konturen und komplexe 3D-Geometrien. Je nach Komplexität des Bauteils erfolgt das Fräsen mit 3, 4 oder 5 Achsen gleichzeitig. Beim 5-Achs-Fräsen kann das Bauteil in einer einzigen Aufspannung aus mehreren Winkeln bearbeitet werden, was sowohl die Genauigkeit als auch die Effizienz verbessert.
Für große Kunststoffplatten setzen wir bei BKB Precision Portalfräsmaschinen ein, mit denen sich auch große Bauteile mit einer Genauigkeit von bis zu mehreren tausend Millimetern bearbeiten lassen.
Was ist das CNC-Drehen von Kunststoff?
Beim CNC-Drehen ist es eigentlich umgekehrt: Das Werkstück dreht sich mit hoher Geschwindigkeit um seine Achse, während ein stationäres Schneidwerkzeug Material abträgt. Diese Technik wird fast ausschließlich bei Rundstangen angewendet und eignet sich ideal für zylindrische und konische Teile wie Wellen, Buchsen, Flansche und Gewindeteile.
Ein Punkt, der speziell bei Kunststoffen zu beachten ist: Aufgrund der Spannkräfte beim Drehen können einige Materialien leichte Eindrücke aufweisen. Nach dem Lösen der Spannung erholt sich der Kunststoff teilweise elastisch, was sich auf die endgültige Rundheit und Passgenauigkeit auswirkt. Deshalb arbeiten wir bei BKB Precision mit kontrollierten Spannkräften und auf das Material abgestimmten Schnittbedingungen, um sicherzustellen, dass die gewünschten Maße eingehalten werden.
Die Unterschiede zwischen Fräsen und Drehen
Die entscheidende Überlegung bei der Wahl zwischen Fräsen und Drehen ist fast immer dieselbe Frage: Ist das Bauteil rotationssymmetrisch oder nicht?
- Das Drehen ist das Verfahren der Wahl für alle Teile mit einer Mittellinie: Wellen, Buchsen, Ringe, konische Formen und Gewinde.
- Das Fräsen ist das Verfahren der Wahl für alle Teile, die nicht rund sind: ebene Flächen, Aussparungen, Nuten, mehrere zu bearbeitende Flächen und komplexe 3D-Konturen.
Viele Werkstücke vereinen beide Merkmale, wie beispielsweise ein zylindrisches Werkstück mit einer Keilnut. In diesem Fall ist eine Kombination beider Verfahren erforderlich, worauf wir im folgenden Entscheidungsleitfaden näher eingehen werden.
Fräsen und Drehen beginnen mit unterschiedlichen Materialformen, was sich direkt auf den Materialverbrauch und den Verschnitt auswirkt:
- Das Drehen beginnt fast immer mit Rundstangenmaterial. Dies ist bei zylindrischen Teilen effizient, eignet sich jedoch weniger, wenn nicht-kreisförmige Merkmale erforderlich sind.
- Das Fräsen ist hinsichtlich der Materialform vielseitiger: Es werden Blöcke oder Plattenmaterial verwendet. Dies ist besonders wichtig bei der Bearbeitung von Platten, da große Kunststoffplatten auf Portalfräsmaschinen bearbeitet werden.
Die Effizienz beider Verfahren hängt vom Produktionsvolumen ab:
- Bei Einzelstücken und Prototypen bieten beide Verfahren Flexibilität, wobei das Drehen bei einfachen runden Formen in der Regel weniger Rüstaufwand erfordert.
- Bei kleinen bis mittleren Serien (dem Bereich, in dem wir bei BKB Precision unsere Stärken haben – komplexe Teile in kleinen bis mittleren Stückzahlen) hängt die Wahl in erster Linie von der Geometrie ab: Runde und wiederholbare Formen eignen sich für das Drehen, während komplexe und vielseitige Formen besser für das Fräsen geeignet sind.
- Bei größeren Serien runder Teile wird das Drehen aufgrund kürzerer Zykluszeiten pro Teil relativ effizienter. Bei größeren Serien komplexer, nicht runder Teile bleibt das Fräsen die bevorzugte Methode, möglicherweise mit Einrichtungshilfen, um die Rüstzeit pro Spannvorgang zu minimieren.
Beide Verfahren ermöglichen eine hochpräzise Fertigung: Bei BKB Precision arbeiten wir dank einer klimatisierten Fertigungsumgebung, 5-Achs-Bearbeitungszentren und automatisierten Prozessen mit Fertigungstoleranzen von bis zu ± 3 µm.
Bei der Bearbeitung von Kunststoffen spielen bestimmte Faktoren eine größere Rolle als bei der Bearbeitung von Metall:
- Wärmeentwicklung während der Bearbeitung kann bei Kunststoffen schneller zu geringfügigen Maßänderungen führen als bei Metall.
- Spannkräfte und elastische Rückstellung beeinflussen, wie oben beschrieben, vor allem die Rundheit beim Drehen.
- Die Spanabfuhr ist beim Fräsen wichtig: Wenn sich Späne festsetzen, kommt es zu lokaler Wärmeentwicklung und die Maßgenauigkeit verschlechtert sich.
Wir tragen diesen Faktoren Rechnung, indem wir Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Bearbeitungsstrategie auf den jeweiligen Kunststoff abstimmen.
Die Kosten für ein Kunststoffteil werden durch mehrere Faktoren bestimmt, die je nach Bearbeitungstechnik variieren:
- Einrichtungs- und Programmierkosten: Das Fräsen komplexer Geometrien erfordert in der Regel mehr Programmier- und Einrichtungsaufwand als das Drehen eines einfachen runden Teils.
- Anzahl der Umrüstungen: Jede zusätzliche Umrüstung kostet Zeit und erhöht das Risiko von Maßabweichungen. 5-Achs-Fräsen oder eine Dreh-Fräs-Kombination können die Anzahl der Umrüstungen reduzieren.
- Zykluszeit: Bei runden Teilen ist das Drehen pro Stück in der Regel schneller, was bei größeren Serien einen direkten Kostenvorteil bietet.
- Materialverschnitt: Die Wahl zwischen Stangenmaterial und Block- oder Plattenmaterial bestimmt, wie viel Verschnitt anfällt.
Für Sie bedeutet eine wohlüberlegte Wahl der Fertigungstechnik im Vorfeld: kürzere Vorlaufzeiten, weniger Nacharbeit und besser kalkulierbare Kosten pro Teil.
Ein Vergleich zwischen Fräsen und Drehen
| Merkmale | CNC-Fräsen | CNC-Drehen |
|---|---|---|
| Bewegung | Das Werkzeug dreht sich; das Werkstück ist (größtenteils) unbeweglich | Das Werkstück dreht sich; das Werkzeug bleibt unbeweglich |
| Geeignete Formen | Flache, eckige und komplexe 3D-Geometrien | Rotationssymmetrische Formen (Wellen, Buchsen, Ringe) |
| Materialform | Block- oder Plattenmaterial | Rundstangenmaterial |
| Losgröße | Einzelstücke bis mittelgroße Losgrößen; flexibel hinsichtlich der Komplexität | Effizient bei größeren Losgrößen von Rundteilen |
| Genauigkeit | Bis zu ± 3 µm; empfindlich gegenüber Zerspanung und Wärmeentwicklung | Bis zu ± 3 µm; empfindlich gegenüber Spannkraft und elastischer Rückfederung |
| Typische Kostenaspekte | Mehr Rüst- und Programmieraufwand bei komplexen Formen | Kürzere Zykluszeit pro Teil bei einfachen runden Formen |
| Kombination | Drehen-Fräsen-Kombination möglich für Teile mit beiden Merkmalen in einer einzigen Aufspannung | Drehen-Fräsen-Kombination möglich für Teile mit beiden Merkmalen in einer einzigen Aufspannung |
Entscheidungshilfe: Welche Technologie eignet sich für Ihre Komponente?
- Wenn es sich bei Ihrem Bauteil um eine Welle, eine Buchse, einen Flansch oder ein Teil mit Gewinde handelt → wählen Sie CNC-Drehen. Dies ist die effizienteste und präziseste Methode zur Herstellung rotationssymmetrischer Formen.
- Wenn Ihr Bauteil flache Seiten, Aussparungen oder eine komplexe Kontur aufweist → wählen Sie CNC-Fräsen. Mit 3- bis 5-Achsen-Fräsen lassen sich selbst komplexeste Geometrien in nur wenigen Aufspannungen fertigen.
- Wenn Ihr Bauteil rund ist, aber auch einen Schlitz, eine Bohrung oder eine flache Seite aufweist → ist eine Kombination verschiedener Verfahren erforderlich. Bei kleinen Stückzahlen erfolgt dies in der Regel in zwei Arbeitsgängen (zuerst Drehen, dann Fräsen); bei größeren Serien oder höheren Präzisionsanforderungen bietet eine Dreh-Fräs-Kombination eine Lösung, bei der beide Arbeitsschritte in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden. Dies reduziert die Anzahl der Arbeitsgänge und damit das Risiko von Maßabweichungen.
- Ihr Bauteil ist eine große Kunststoffplatte, die eine komplexe Bearbeitung erfordert → CNC-Fräsen auf einer Portalfräsmaschine ist der empfohlene Ansatz.
- Sie sind sich unsicher, welcher Kunststofftyp für Ihre Anwendung der richtige ist → Die Wahl zwischen Fräsen und Drehen hängt eng mit dem Material zusammen. Informieren Sie sich über die Eigenschaften von technischen Kunststoffen und Hochleistungskunststoffen oder kontaktieren Sie uns für eine Materialberatung.
Sie sind sich immer noch unsicher, welches Bearbeitungsverfahren für Ihr Bauteil am besten geeignet ist? Reichen Sie Ihre Zeichnung über eine Angebotsanfrage ein, und wir beraten Sie unverbindlich über den effizientesten und präzisesten Ansatz.
Häufig gestellte Fragen
CNC-Fräsen ist die beste Wahl, wenn ein Bauteil nicht rotationssymmetrisch ist: bei ebenen Flächen, Aussparungen, Nuten oder Bauteilen, die von mehreren Seiten bearbeitet werden müssen. CNC-Drehen ist effizienter für Bauteile mit einer Mittellinie, wie beispielsweise Wellen und Buchsen.
Ja. Teile, die größtenteils rund sind, aber auch ein nicht rundes Merkmal aufweisen, wie beispielsweise einen Schlitz oder eine flache Seite, werden oft zunächst gedreht und anschließend gefräst. Bei größeren Serien oder höheren Präzisionsanforderungen kann dies in einer einzigen Aufspannung auf einer Dreh-Fräs-Kombinationsmaschine erfolgen.
Bei einfachen, rotationssymmetrischen Teilen ist das Drehen aufgrund kürzerer Rüst- und Zykluszeiten in der Regel kostengünstiger. Bei komplexen Geometrien ist dieser Vergleich nicht relevant, da das Drehen in solchen Fällen schlichtweg nicht das geeignete Verfahren ist. Die endgültigen Kosten hängen von der Geometrie, dem Werkstoff, der Losgröße und der Anzahl der erforderlichen Rüstvorgänge ab.
Die meisten der von BKB Precision verarbeiteten technischen und Hochleistungskunststoffe, wie beispielsweise POM, PEEK, PMMA, PTFE und PEI, lassen sich sowohl fräsen als auch drehen. Die Wahl des jeweiligen Materials hängt von der mechanischen Beanspruchung, der Temperaturbeständigkeit, der chemischen Beständigkeit und der gewünschten Präzision ab.
Eine Dreh-Fräs-Kombinationsmaschine führt sowohl Dreh- als auch Fräsbearbeitungen in einer einzigen Aufspannung durch. Dies ist insbesondere bei Werkstücken von Bedeutung, die sowohl rotationssymmetrische als auch nicht kreisförmige Merkmale aufweisen, da dadurch die Anzahl der Aufspannungen reduziert wird. Weniger Aufspannungen bedeuten ein geringeres Risiko für Maßabweichungen und oft auch eine kürzere Durchlaufzeit.
Ja. Für große Platten setzt BKB Precision Portalfräsmaschinen ein, mit denen sich selbst große Bauteile mit einer Genauigkeit von wenigen Hundertstel Millimetern bearbeiten lassen.