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Zerspanende Sache: Die Fräse

Das Grundprinzip einer Fräse ist ganz einfach: Ein kleiner Motor lässt über einen Direktantrieb eine Spindel mit dem Fräswerkzeug bis zu 30.000 Mal pro Minute rotieren. In einer Tischfräse, die hauptsächlich für die Holzbearbeitung eingesetzt wird, liegt die Antriebseinheit unter dem Werktisch, die Spindel mit dem Fräskopf ragt durch ein mittiges Loch aus dem Werktisch heraus. Wie bei stationären Werkzeugen üblich, wird das Werkstück an einer Führungseinrichtung entlang am Fräskopf vorbei geschoben, entweder von Hand oder per maschinellem Vorschub. Antriebseinheit und Spindel sind in der Höhe und auch in der Neigung verstellbar.

Die Antriebseinheit mitsamt Fräswerkzeug kann aber auch oberhalb des Arbeitstisches montiert sein, in diesem Falle wird nicht das Werkstück bewegt, sondern das Fräsaggregat. Das geschieht über Führungseinrichtungen, die das Aggregat in zwei Richtungen verschiebbar machen. Solch eine Fräse ist nur dann einzusetzen, wenn nicht die volle Höhe eines Plattenwerkstoffs gefräst werden soll. Das ist beispielsweise bei Gipskartonplatten der Fall, die durch eingefräste V-Nuten zu rechteckigen oder auch polygonen Formen gefaltet werden sollen. In diesen Fällen darf die untere Kartonlage nicht durchtrennt werden, sie bildet im gefalteten Zustande der Platte später die Kante.

Eine echte Allround-Fräsmaschine für den Innenausbauer ist die Oberfräse. Bei dieser handgeführten Fräse ist die Antriebseinheit mit einem höhenverstellbaren Fräskorb verbunden, der über zwei Handknäufe oder einen Pistolengriff über das Werkstück geführt wird. Auch mit einer Oberfräse lassen sich die V-Nuten für das Falten von Gipskartonplatten fräsen. Darüber hinaus bietet eine handgeführte Fräse das größte Einsatzspektrum. Die Fräsearten reichen von der sauberen Profilierung von Holzwerkstoffkanten über das Bündigfräsen von Kantenanleimern bis zum Ausfräsen von Kitt- und Dichtungsresten in alten Fensterfalzen.

Große Frästische für Gipsplatten lohnen sich nur für Fachunternehmen. (Bild: Knauf PFT)

Große Frästische für Gipsplatten lohnen sich nur für Fachunternehmen. (Bild: Knauf PFT)

Eine Führungsschiene für die Oberfräse gehört zur absoluten Minimalausstattung. (Bild: Festool)

Eine Führungsschiene für die Oberfräse gehört zur absoluten Minimalausstattung. (Bild: Festool)

Das gleiche gilt für den Parallelanschlag, der in der Regel zum Lieferumfang gehört. (Bild: DeWalt)

Das gleiche gilt für den Parallelanschlag, der in der Regel zum Lieferumfang gehört. (Bild: DeWalt)

Die Ergebnisse einer Fräsung sind immer abhängig davon, ob die Fräsereinstellungen auf das jeweilige Material abgestimmt wurden. Im Wesentlichen können folgende Materialien mit einer Fräse bearbeitet werden:

Holz:

Holz ist aufgrund seiner Zellstruktur sehr leicht mit einer Fräse zu bearbeiten. Da Holz die durch das Zerspanen entstehende Wärme nur schlecht ableitet und beim Fräsen nicht gekühlt wird, sind eine möglichst scharfe Werkzeugschneide und ein zügiger Arbeitsvorschub die einzige Möglichkeiten, ein Anbrennen des Holzes zu verhindern. Hartmetallbestückte Fräsköpfe sind hier klar besser geeignet als solche aus HSS (Hochleistungsschnellstahl). Letztere stumpfen schneller ab und neigen zum Ausglühen. Grundsätzlich ist bei Fräsungen schräg zur Holzfaser immer darauf zu achten, den Fräskopf nicht gegen die Faserrichtung drehen zu lassen, also „mit der Faser“ zu fräsen. Andernfalls sorgen die aufgerissenen Fasern für eine eher raue Oberfläche des Holzes.

Gipskartonplatten:

Gips ist ein sehr weicher Baustoff und daher gut zu fräsen. Wegen der sehr hohen Staubentwicklung darf aber hier nur mit einer angeschlossenen Absaugung und eingesetzten Filtersäcken gearbeitet werden. Die für Formteile eingesetzten V-Nut-Fräser sind in verschiedenen Nutwinkeln zu bekommen, am gebräuchlichsten sind die 90- und 135-Grad-Ausführungen. Gefräst wird in drei Fräsgängen, weshalb für ein genaues Ergebnis unbedingt eine gute Führungsschiene eingesetzt werden muss. Die Auflage der Gipskartonplatte muss eben sein, gefräst wird mit einer hohen Drehzahl.

Mit einer stationären Fräse können Gipsplatten millimetergenau und serienwiese bearbeitet werden. (Bild: Knauf PFT)

Mit einer stationären Fräse können Gipsplatten millimetergenau und serienwiese bearbeitet werden. (Bild: Knauf PFT)

V-Nut-förmige Fräsungen braucht es für Abkastungen aller Art. Auf einer Fräsmaschine ist die serielle Herstellung am wirtschaftlichsten. (Bild: Knauf PFT)

V-Nut-förmige Fräsungen braucht es für Abkastungen aller Art. Auf einer Fräsmaschine ist die serielle Herstellung am wirtschaftlichsten. (Bild: Knauf PFT)

Für gelegentliche V-Nut-Fräsungen reicht auch die Oberfräse mit Führungsschiene. (Bild: Festool)

Für gelegentliche V-Nut-Fräsungen reicht auch die Oberfräse mit Führungsschiene. (Bild: Festool)

Kunststoff:

Im Gegensatz zu Holz brennt Kunststoff bei der auftretenden Hitze des Fräsens nicht an, sondern er schmilzt (Thermoplaste wie PE, PVC oder Polycarbonat) oder zersetzt sich (Duroplaste wie in GFK). Das heißt, auch beim Kunststofffräsen sind HM-Fräsköpfe Pflicht, dazu eine zügige Vorschubgeschwindigkeit. Im Prinzip sind Holzfräser auch für Kunststoffe geeignet, dazu geben die Kunststoffhersteller für einige Produkte spezielle Empfehlungen zur Schneidengeometrie. Anders als beim Holz ist die Drehzahl beim Fräsen vor allem von Thermoplasten zu reduzieren. Eine genaue Aussage oder Drehzahlangabe ist wegen der Verschiedenartigkeit der Kunststoffe nicht möglich, hier ist ein vorsichtiges Herantasten an die optimale Drehzahl und Arbeitsgeschwindigkeit der Fräsmaschine gefragt.

Metall:

Auch Metall kann gefräst werden, wobei unterschieden werden muss zwischen NE- und Buntmetallen auf der einen sowie Eisenmetallen auf der anderen Seite. Für NE- und Buntmetalle reichen HM-bestückte Fräser aus, in Eisenmetallen funktionieren nur Frässtifte (rotierende Feilen) an Geradschleifern. Eine besondere Bedeutung kommt der Schneidengeometrie der hartmetallbestückten Fräser zu. Die sollten eine möglichst schräge Span-Nut aufweisen, damit ein schneller und sauberer Abtransport der Metallspäne aus dem Fräser gewährleistet ist. Die Drehzahl des Motors ist geringer als bei Holz einzustellen, auch ist das Ausprobieren an der Fräse das Maß der Dinge. Metall muss bei so hohen Drehzahlen wie beim Fräsen gekühlt werden, am besten mit einem in kurzen Intervallen aufzutragenden Schneidfett.

Teaserbild und Keyvisual: Bosch