2.5D-Bearbeitung: Taschen und Konturen über mehrere Tiefen planen

Die 2.5D-Bearbeitung beschreibt im CAM typischerweise die Fertigung ebener Konturen, Taschen, Absätze und Bohrungen auf festgelegten Höhen. Das Werkstück ist dreidimensional, seine Bearbeitungsmerkmale lassen sich aber weitgehend durch Kontur und Tiefe beschreiben. Für Adapterplatten, Halter und viele Modellbauteile ist dieser Ansatz übersichtlich und gut prüfbar.

Was die halbe Dimension bedeutet

Eine rechteckige Tasche wird durch ihren Umriss in der XY-Ebene und ihre Tiefe beschrieben. Mehrere solcher Merkmale können unterschiedliche Böden besitzen. Das unterscheidet sie von einer frei gewölbten Oberfläche, bei der die Z-Lage entlang der Fläche ständig variiert und eine flächenorientierte 3D-Strategie benötigt wird.

Die Bezeichnung ist keine verlässliche Aussage darüber, wie viele Maschinenachsen zu jedem Zeitpunkt gleichzeitig fahren. Eine helikale Einfahrbewegung kann X, Y und Z gleichzeitig verändern und dennoch zu einer im CAM als 2D bezeichneten Taschenstrategie gehören. Autodesk dokumentiert solche Rampen ausdrücklich. Entscheidend für die Einordnung ist hier die Geometrie der Bearbeitung, nicht das Zählen bewegter Achsen in einem einzelnen NC-Satz.

Von der Zeichnung zum CAM-Merkmal

Vor dem Erzeugen der Bahn müssen Rohteil, Werkstücknullpunkt, Werkzeug und Spannung zusammenpassen. Eine geschlossene Kontur kann die zu räumende Tasche beschreiben; eine offene Kontur braucht zusätzliche Informationen darüber, wo Material vorhanden ist. Falsch gewählte Begrenzungen können dazu führen, dass der Fräser vermeintlich außerhalb des Rohteils eintaucht, obwohl dort tatsächlich Material steht.

Oberkante und Endtiefe benötigen eindeutige Bezugsflächen. Z = 0 an der Rohteiloberseite ist nicht identisch mit Z = 0 an einer bereits geplanten Fertigfläche. Wurde oben Material entfernt, muss die weitere Tiefenplanung diesen Bezug korrekt berücksichtigen. Eine Spannvorrichtung mit Anschlag hilft bei wiederholbarer Lage, ersetzt aber keine richtige Nullpunktfestlegung.

Praxisbeispiel: Tasche in einer Adapterplatte

Angenommen wird eine bereits auf Dicke gebrachte Platte mit 80 × 60 × 10 mm. Eine Tasche soll 30 × 20 mm groß und 6 mm tief werden. Die Plattenoberseite ist Z = 0. Für das reine Rechenbeispiel beträgt die axiale Zustellung 2 mm; daraus ergeben sich drei Ebenen bei Z = −2, −4 und −6 mm. Das sind geometrische Planungswerte und keine Schnittdatenempfehlung für einen bestimmten Werkstoff.

Bleibt zusätzlich ein axiales Schlichtaufmaß von 0,2 mm stehen, liegt der Schruppboden zunächst bei −5,8 mm. Bei maximal 2 mm Zustellung könnte der CAM-Rechner beispielsweise −2, −4 und −5,8 mm erzeugen; manche Systeme verteilen die Zustellungen gleichmäßig. Deshalb ist die berechnete Bahn zu prüfen. Der abschließende Bodenschlichtgang erreicht −6 mm. Ein radiales Aufmaß von 0,2 mm betrifft dagegen die Seitenwand und muss getrennt eingestellt werden.

Nach der Tasche bleiben rechnerisch 10 − 6 = 4 mm Bodenstärke. Ob diese genügt, ist eine Konstruktionsfrage. Wird die Platte später von der Rückseite nochmals bearbeitet, zählt die verbleibende Fertigdicke. Ein korrektes CAM-Programm kann eine konstruktiv zu dünne Wand nicht erkennen, wenn keine entsprechende Prüfung hinterlegt ist.

Innenradien begrenzen die Werkzeugwahl

Ein zylindrischer Fräser mit 6 mm Durchmesser kann in der Draufsicht keinen inneren Radius von 1 mm herstellen. Schon geometrisch beträgt sein Radius 3 mm. Für einen ruhigeren Bahnverlauf wird häufig ein größerer Bauteilinnenradius als der Werkzeugradius vorgesehen; ein knapp passender Fräser verändert beim Eintritt in die Ecke seinen Eingriff stark.

Für die Beispielplatte bedeutet das: Entweder erlaubt die Konstruktion einen geeigneten Radius, ein kleineres Werkzeug bearbeitet die Ecke nach, oder das Gegenstück erhält eine passende Freistellung. Ein kleiner Fräser ist nicht automatisch die beste Lösung für die ganze Tasche. Schruppen mit einem größeren Werkzeug und begrenzte Restmaterialbearbeitung können sinnvoll sein, sofern Werkzeugwechsel und zusätzliche Bahnzeit den Aufwand rechtfertigen.

Animation: Kontur, Tiefen und Fertigmaß

Einfahren, Verbinden und Freifahren

Eine nutzbare Bahn besteht nicht nur aus den sichtbaren Konturschnitten. Einfahren, Verbindungen zwischen Teilbereichen und Rückzüge können die kritischsten Bewegungen enthalten. Für eine Helix muss genügend Platz vorhanden sein; Werkzeug und Schneidengeometrie müssen das gewählte Eintauchen erlauben. Eine Vorbohrung oder ein freier Eintritt von außen kann eine Alternative sein, wenn sie zur tatsächlichen Rohteilsituation passt.

Die Sicherheitshöhe muss Spannmittel und Werkstück berücksichtigen. Auch der Halter benötigt Freiraum: Eine lange Schneide sagt nichts darüber aus, ob Spannzange oder Werkzeughalter an einer hohen Wand vorbeikommen. Maschinenkoordinaten und Werkstückkoordinaten dürfen dabei nicht verwechselt werden; die Funktion von G53 beim Rückzug ist gesondert zu verstehen.

Simulation und Abnahme

Vor der Ausgabe werden Rohteilabtrag, Restmaterial, Einfahrpunkte und Bewegungen in der Simulation kontrolliert. Deren Aussage reicht nur so weit wie die hinterlegten Modelle: Fehlende Spannpratzen können nicht zuverlässig als Kollision erscheinen. Nach dem Postprozessor ist zusätzlich zu prüfen, ob das ausgegebene Programm zur Steuerung, zu Einheiten und Werkzeugdaten passt.

Am ersten Teil werden mindestens Lage, Breite, Länge und Tiefe der Tasche sowie die vorgesehenen Radien geprüft. Die CAM-Bahntoleranz ist keine Zusage für die tatsächliche Maßhaltigkeit: Werkzeugdurchbiegung, Rundlauf, Spannung und Messbezug wirken ebenfalls mit. Erst die Kombination aus nachvollziehbarem Programm und gemessenem Ergebnis bestätigt den Prozess.

Quellen

Geprüft am 28. Oktober 2026. Zahlenbeispiele sind eigene, vereinfachte Rechenbeispiele.

• Autodesk Fusion: Tutorial 2D machining – Planen, Konturen, Taschen und NC-Ausgabe
• Autodesk Fusion: 2D Offset Roughing – Grenzen, Höhen, Aufmaß und Rampen