3-Achs-Fräsen: Grundlagen, Einsatzbereiche und Strategien für präzise und wirtschaftliche Bearbeitung

Trotz der zunehmenden Verbreitung von 5-Achs-Fräsen und Mehrachsmaschinen bleibt das 3-Achs-Fräsen in vielen Anwendungen ein unverzichtbares Verfahren. Es ist die Basis moderner CNC-Bearbeitung und findet sich sowohl im Werkzeug- und Maschinenbau als auch im Prototyping, in der Serienfertigung und bei Lohnbearbeitern.
In diesem Beitrag erläutern wir die wichtigsten technischen, wirtschaftlichen und prozessbezogenen Aspekte des 3-Achs-Fräsens – praxisnah und anwendungsorientiert.

Beim 3-Achs-Fräsen bewegt sich das Werkzeug in den drei Raumachsen X, Y und Z:

• X-Achse: seitliche Bewegung (links/rechts)
• Y-Achse: frontale Bewegung (vor/zurück)
• Z-Achse: vertikale Bewegung (hoch/runter)

Die Werkstücklage bleibt fixiert, während sich das Werkzeug entlang dieser Achsen bewegt. Dadurch eignet sich das Verfahren besonders für:

• 2.5D-Bearbeitung
• Konturbearbeitung
• Taschen, Nuten, Bohrbilder

3-Achs-Fräsmaschinen sind in zahlreichen Konfigurationen erhältlich:

Ein effizienter Fertigungsprozess beginnt in der CAM-Programmierung. Beim 3-Achs-Fräsen gelten folgende bewährte Strategien:

Schruppen (Roughing):

• Hohe Zustellung (ap), große Schnittbreite (ae)
• Werkzeugtyp: Torusfräser, Schruppfräser
• Adaptive Vorschübe möglich

• Kleine ae/ap, hoher Vorschub pro Zahn
• Einsatz von Kugelfräsern für 2.5D-Konturen
• Priorität: Oberflächenqualität, Genauigkeit

• Gesteuerte Tiefenzustellung
• Helixstrategien zum Ein- und Ausspindeln
• Spezialzyklen (z. B. Gewindefräsen, Einstechbohren)

Werkzeuge:

• VHM-Fräser mit 2–4 Schneiden
• Unbeschichtet für Aluminium / beschichtet (TiAlN, TiCN) für Stahl
• Kugelfräser, Torusfräser, Planfräser

Ein stabiler Prozess setzt saubere Späneabfuhr und Temperaturkontrolle voraus:

• MMS (Minimalmengenschmierung): bei Alu und NE-Metallen sehr effektiv
• IKZ (Innenkühlung): für tiefe Taschen oder Bohrungen erforderlich
• Trockenbearbeitung: bei beschichteten Werkzeugen möglich, wenn Werkstoff es zulässt

Mit der richtigen Maschinenauswahl, Werkzeugstrategie und CAM-Programmierung lässt sich das 3-Achs-Fräsen äußerst wirtschaftlich, präzise und vielseitig einsetzen. Besonders bei wiederkehrenden Bauteilen mit geringer Komplexität kann es dem 5-Achs-Fräsen sogar überlegen sein – durch einfachere Handhabung, geringere Investitionskosten und kürzere Rüstzeiten.

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