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Das funktioniert immer: Einfach und genau arbeiten an der Tischfräse

Einfach und genau arbeiten an der Tischfräse
Das funktioniert immer

Ein digitalisierter Betrieb arbeitet wohl wirtschaftlicher als ein analoger, kann aber nur das, was Software und Maschinen zulassen. Konventionelle Arbeitstechniken funktionieren jedoch immer. Willi Brokbals stellt sie in einer Serie vor. Teil 4: Ein- und Aussetzen an der Tischfräse.

Beim Zerspanen von Massivholz in Längsrichtung beeinflussen viele Faktoren die Güte des Fräsergebnisses. Ich greife hier zwei Einflussfaktoren heraus, da es sich lohnt (wieder) darüber nachzudenken: den Fräserdurchmesser und die Frästiefe. Ein Beispiel, bei dem 20 mm tiefe Fräsungen mit drei unterschiedlichen Fräserdurchmessern (Ø 140, 80, 40 mm) ausgeführt werden, macht das Zusammenwirken von Frästiefe und Fräserdurchmesser deutlich. Ob Ausrisse beim Schneidenaustritt entstehen oder nicht, ist direkt vom Schneiden-Austrittswinkel abhängig. Und dieser wiederum hängt vom Fräserdurchmesser und der gewählten Frästiefe ab. Dabei ist ein flacher, also geringer Austrittswinkel anzustreben.

Wie groß soll der Ausrittswinkel sein?

Die Größe des Austrittswinkels bei der mit 20 mm vorgegebenen Eindringtiefe des Fräsers beträgt bei dem Werkzeug mit Ø 140 mm etwa 44° (Bilder 2, 3, 4). Bei dem Werkzeug mit 80 mm Durchmesser ist er mit annähernd 60° schon so ungünstig, dass die Zerspankräfte sehr stark in Richtung Werkstück-Schmalfläche gerichtet sind (Bild 3). Mit Ausbrüchen beim Schneidenaustritt muss gerechnet werden. Die Schneide des Fräsers mit 40 mm Durchmesser, zum Beispiel in einer Handoberfräse, tritt im 90°-Winkel zum Faserverlauf aus. Das entspricht einer Fräsung quer zum Faserverlauf – mit allen Folgen (Bild 4). Für die genannten Fräserdurchmesser entstünden bei 2 mm Spanabnahme wesentlich günstigere Austrittswinkel mit etwa 14°, 18° und 26°. Fazit: Die besten Fräsergebnisse erzielt man bei geringer Spanabnahme mit gleichzeitig möglichst großem Werkzeugdurchmesser. Dieses grundlegende Wissen lässt sich auf alle Fräserarbeiten übertragen. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Massivholz mit der Abrichte, der Dickenhobelmaschine oder der Tischfräse zerspant wird.

Einsetzfräsungen genau einstellen

Das Beispiel-Werkstück ist 450 mm lang, 50 mm breit und 20 mm dick. Holzart: gedämpfte Rotbuche. Die Einsetzfräsung beginnt jeweils 50 mm vom Werkstückende und wird 10 mm tief. Gerüstet wird ein Falzkopf mit 125 mm Durchmesser, bei dem somit ein Austrittswinkel von etwa 33° entsteht. Sind Fräserhöhe und Frästiefe eingestellt, wird die linke Anschlagbacke bis dicht vor den Schneidenflugkreis geschoben. Die rechte Anschlaghälfte sollte einen großzügigen Abstand zur Werkzeugschneide haben, damit Späne besser abtransportiert werden können.

Das Werkstück wird zum sicheren Einsetzfräsen, wie alle kurzen Werkstücke, mit einer Spannlade gehalten und geführt. Dabei bezeichnet der Begriff kurze Werkstücke aller Längen, die zwischen beiden Spannbacken der Lade passen – immerhin 550 mm. Lediglich der erste Einsatzpunkt wird 50 mm vom linken Werkstückende angerissen und dieses mit der Spannlade geklemmt. Den genauen Punkt, an dem die Werkzeugschneide vor dem linken Fräsanschlag austritt, bestimmt man mit einem Einstellholz: ein kleiner Hartholzabschnitt (150 × 35 × 25 mm), der scharfe und rechtwinklige Kanten hat. Das Einstellholz wird mit der schmalen Fläche auf den Maschinentisch gelegt und gegen die linke Anschlagbacke gehalten.

Von dort wird er nach rechts verschoben, bis die senkrechte Kante den Fräser berührt. Beim anschließenden Drehen des Fräsers im Uhrzeigersinn wird das Einstellholz weiterhin leicht gegen Anschlag und Maschinentisch gehalten. Die Werkzeugschneide verschiebt beim Drehen das Einstellholz so weit nach links, bis die Schneide passieren kann. Der exakte Austrittspunkt ist gefunden und das Einstellholz bleibt in dieser Position liegen. Diese wird nicht auf dem Maschinentisch oder Anschlag markiert, da Ablesefehler bei mehreren vorhandenen Markierungen vorprogrammiert sind (Bilder 5, 6).

Wo liegen die Punkte?

Nun wird der Riss auf dem Werkstück mit der rechten aufrechten Kante des Einstellholzes in Deckung gebracht. Nachdem das rechte Rückschlagholz vorsichtig gegen das Ende der Spannlade geschoben ist, wird es geklemmt. Der linke Stoppklotz wird lediglich benötigt, um zu weites Vorschieben des Werkstückes beim Fräsen sicher zu verhindern.

Es ist völlig ausreichend, ihn so zu positionieren, dass er die Spannlade stoppt, nachdem mehr als die Hälfte der zu zerspanenden Länge gefräst ist. Abschließend wird eine Druckfeder so vor dem Anschlag installiert, dass sie ohne Druck auf dem Werkstück aufliegt. Sie soll sicherstellen, dass das Werkstück plan auf dem Frästisch aufliegt. Damit ein freier Blick auf die Vorgänge gegeben ist, wurde hier auf die Druckfeder verzichtet (Bild 7).

Arbeiten mit der Spannlade

Das rechte Ende der Spannlade wird mit möglichst großem Abstand zur rechten Anschlagbacke gegen das Rückschlagholz und der äußerste linke Punkt des Werkstückes gegen die linke Anschlaghälfte gelegt. Jetzt das rechte Ende der Spannlade zügig zum Anschlag bewegen, bis das Werkstück dort vollständig anliegt. Nun die Spannlade mit mäßiger Geschwindigkeit bis zum linken Stoppklotz vorschieben. Danach wird sie in sicherer Entfernung (mindestens 500 mm Abstand zum rotierenden Werkzeug) abgelegt, das Werkstück entspannt, gewendet und erneut geklemmt.

Wenden verhindert Ausrisse

Die Fräsung des zweiten Teils funktioniert genauso wie die des ersten Abschnitts. Der Zeitaufwand für zwei Teilfräsungen ist höher als das Zerspanen der Aussparung mit nur einem Fräsgang. Doch zwei Vorteile überzeugen: Durch das Wenden des Werkstückes werden Ausrisse sicher verhindert und die Fräsung ist ganz sicher symmetrisch (Bild 8).

Es lohnt sich, das Einstellholz zu optimieren, wenn es häufiger zum Einsatz kommt. Es sollte immer bereitliegen. Eine Leiste aus hartem Holz mit entsprechendem Querschnitt wird farbig gebeizt und in 150 mm lange Stücke gesägt. In die Abschnitte werden anschließend auf einer schmalen und einer breiten Längsseite je zwei kleine Stabmagnete eingeklebt. Die farbigen Helfer werden besser erkannt und verschwinden nicht versehentlich in der Abfallkiste. Die Magnete helfen, das Einstellholz nach dem Positionieren dort zu halten, wo es hingehört.

Probleme, Ursachen, Lösungen

Problem 1. Vielleicht ist es Ihnen auch schon so ergangen: Sie führen eine Einsatzfräsung aus, die nur wenige Millimeter Abstand von den Enden des Werkstückes hat. Ein durchgehender Anschlag kann nicht verwendet werden, da das gesamte Material zwischen Ein- und Aussetzpunkt zerspant wird. Wird fachlich richtig eingesetzt, ist der Werkstückteil, der links vor dem markierten Einsetzpunkt liegt bereits zerspant, noch ehe die Schmalfläche den rechten oder linken Anschlag berührt.

Die Ursache ist banal: Die Diagonale zwischen Rückschlagholz und Einsetzpunkt ist beim fachlich richtigen Einsetzfräsen länger, als der Abstand zwischen Rückschlagholz und Einsetzpunkt während des Einstellvorganges, bei dem das Werkstück parallel zum Anschlag liegt (Bild 9, 10). Die Lösung scheint manchem Schreiner auch banal: Die Spannlade mit Werkstück wird rechts vom Fräser gegen den Stoppklotz und das rechte Werkstückende gegen den Anschlag gelegt. Das linke Ende der Spannlade ist weit vom linken Anschlag entfernt. Zum Fräsen wird die Spannlade, mit der linken Seite voran, zum Anschlag geschwenkt. Schon ist das Problem mit der lästigen Diagonale überwunden. Einige Sicherheitsbedenken sprechen allerdings gegen diese fachlich falsche Einsatzmethode. Die beim Kontakt des Werkstückes mit dem rotierenden Fräser auftretenden Kräfte sind bei Weitem nicht so gut beherrschbar, wie beim fachlich richtigen Einsetzen. Das Werkstück wird beim Kontakt mit dem Fräser plötzlich und schnell in Richtung Fräsanschlag gerissen und dabei kann es zu Absplitterungen auch größerer Werkstückteile kommen. Die plötzlich auftretenden Kräfte führen auch dazu, dass Werkstücke aus der Spannlade gerissen werden. Sie werden dabei nicht nur zur Gefahr für den Akteur, sondern in den meisten Fällen auch unbrauchbar.

Lösung 1. Ist das Problem schon vor dem Zuschnitt bekannt, kann man die Werkstücke 50–60 mm länger lassen. Nach dem Fräsen werden sie auf die gewünschte Länge gekürzt.

Lösung 2. Manchmal reicht es aus, die Distanz zwischen der linken Anschlagbacke und dem Schneidenflugkreis auf wenige Millimeter zu reduzieren. Bei Anschlägen mit Holz- oder Alubacken ist das kein Problem, ebenso beim Einsatz eines Vorsatzbrettes. Sobald beim Integralanschlag kein Vorsatzbrett eingesetzt werden kann oder der Aufwand zu groß ist, eines zu rüsten, bereiten die am Ende abgerundeten Lamellen Schwierigkeiten, den Abstand zu überbrücken. Abhilfe schafft eine selbst gefertigte Einlegeleiste, die in die Öffnung unter der unteren Lamelle gelegt wird. Da diese Leiste ein Verschleißteil ist, sollten gleich mehrere davon hergerichtet werden: Ein Brett aus hartem Holz auf 9,5 mm Dicke hobeln und farbig beizen oder lackieren. Vom Brett Leisten trennen, die auf exakt 12 mm Breite gehobelt werden. Diese werden in passende Längen gesägt und erhalten eine schlank zulaufende Schräge an einem oder beiden Enden. Die in die Anschlaglücke gelegte Leiste wird mit ihrer Spitze bis sehr dicht an den Schneidenflugkreis geschoben und von oben mit der Kassette sicher geklemmt (Bild 11, 12).

Lösung 3. Schon beim Zuschnitt stellt man aus einem Abfallstück einen etwa 50 bis 100 mm langen Abschnitt her, der den gleichen Querschnitt hat, wie das zu fräsende Werkstück. Dieser Zuschnitt wird links zwischen Spannbacke und Werkstück mit in die Spannlade gelegt. Das Werkstück spannen und – hier besonders wichtig – fachlich richtig einsetzfräsen. Das Werkstück wird durch das Füllstück „künstlich verlängert“ und liegt beim Fräsen immer sicher am Anschlag (Bild 13).

Problem bei kurzen Werkstücken

Erhalten kurze Werkstücke (z.B. 300 mm) eine tiefe Einsetzfräsung (z.B. 20 mm), wird der Einsetzpunkt zerspant, obwohl er zuvor exakt zum Schneidenaustritt passend eingestellt wurde. Es entsteht eine unerwünschte Mulde. In diesem Fall wirkt sich die schon erwähnte Diagonale abermals negativ aus (Bild 14).

Lösung 1. Sind die Einstellungen zum exakten Einsetzfräsen vorgenommen, erfolgt die Zerspanung in zwei Schritten. Bevor die erste Fräsung ausgeführt wird, positioniert man eine etwa 25–30 mm dicke Leiste zwischen Stoppholz und Spannlade und führt die Fräsung klassisch aus. Nun die Leiste entfernen, die Spannlade parallel zum Anschlag ausrichten, am Stoppholz anlegen und die weiterhin am Stoppklotz anliegende Spannlade parallel zum Anschlag führen. Dieser zweite Arbeitsschritt erinnert sehr stark an das fachlich falsche Einsetzfräsen. Die Gefahr, dass das Werkstück von der eingreifenden – oder genauer – austretenden Werkzeugschneide Richtung Anschlag gerissen wird, besteht nicht. Betrachtet man den bei diesem Vorgang zu zerspanen Teil des Werkstückes wird deutlich, dass es lediglich ein „kommaförmiger“ Rest ist. Es ist kein Holz mehr vorhanden, durch das das Werkstück von der austretenden Schneide zum Anschlag gezogen werden kann (Bilder 15, 16).

Lösung 2. Ein Füllstück herrichten, das genauso breit ist, dass es den Abstand zwischen Spannlade und linkem Fräsanschlag überbrückt. Um ungewollte Bewegungen dieses Füllstückes zu verhindern wird es mit Doppelklebeband auf dem Maschinentisch gegen Verrutschen gesichert. Wird es häufiger benötigt, lohnt es sich, eine zusätzliche Leiste darauf zu leimen. Es entsteht eine L-Form, die gut mit einer Maschinenzwinge am Anschlag zu sichern ist (Bild 17).

Die vorgestellten Lösungen lassen sich nicht auf jedes Problem beim Einsetzfräsen anwenden. Doch mit vorausschauender Arbeitsplanung und simplen, selbst gebauten Ergänzungen sind präzise Fräsungen nahezu immer schnell und dauerhaft möglich.


Willi Brokbals, Fachlehrer an der Meisterschule Ebern, weiß CAD/CAM zu schätzen. Trotzdem bleiben für ihn konventionelle Arbeitstechniken die Basis der Tischler- und Schreinerarbeit, auch wenn eine CNC sie ausführt.

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