Fræseprocesser inden for træbearbejdning

Planfræsning, profilfræsning, modkørsel, CNC – der cirkulerer mange begreber inden for fræsning, og de blandes muntert sammen: Metoder, maskiner og styringer havner i samme kategori, endda i kataloger. Den, der vælger den forkerte metode eller den forkerte fremføringsretning, ender med udrev og brændemærker – eller i værste fald med et emne, der rives ud af hånden på ham.

Denne artikel skaber overblik over begreberne. Du får at vide, hvilke fræsemetoder der findes, og hvordan de adskiller sig fra hinanden, hvorfor CNC-fræsning ikke er en selvstændig metode, hvad der ligger bag modkørsel og medkørsel – og hvordan du kan se, hvilken metode der passer til din opgave. Det meste af dette gælder for alle maskiner: både for overfræseren, bordfræseren og CNC-bearbejdningscentret.

Definition: Hvad er fræseprocesser?

Fræsning er en spånende fremstillingsproces: Et roterende værktøj, som oftest har flere skær, fjerner materiale fra emnet. Skærebevægelsen er cirkulær, mens fremføringsbevægelsen foregår på tværs af rotationsaksen – det adskiller fræsning fra boring, hvor fremføringen foregår i retning af aksen. Hver skærekant trænger ind i træet og ud igen ved hver omdrejning. Dette afbrudte snit skaber den typiske fræselyd – og det forklarer, hvorfor skarphed, omdrejningstal og fremføring har så stor betydning for overfladen.

En »fræseproces« er en bestemt form for fræsning – klassificeret efter, hvilken overflade der skal fremstilles, hvordan værktøjet griber ind, og hvordan drejeretningen og fremføringen forholder sig til hinanden. Der fræses i træ, metal og plast. Inden for træbearbejdning er fræsning den metode, der anvendes til næsten alt, hvad der går ud over det lige snit: profiler på kanter og lister, riller og falser, træsamlinger, plane overflader på emner, der ikke passer gennem høvlen, samt friformer inden for møbel-, indretnings- og vinduesbyggeri.

Oversigt: Hvilke fræsemetoder findes der?

Standarden DIN 8589-3 inddeler fræsning efter den overflade, der skal fremstilles, i seks metoder: planfræsning, rundfræsning, gevindfræsning, tandhjulsfræsning, profilfræsning og formfræsning. Gevind- og tandhjulsfræsning frembringer gevind og tandhjul – det er Metallwelt. Til træværkstedet er der fire metoder tilbage, og dertil kommer en anvendelsesgruppe med sit eget navn:

Planfræsning – fremstilling af plane flader
Profilfræsning – konturen ligger i værktøjet
Formfræsning – formen ligger i fremføringsbevægelsen
Rundfræsning – cylindriske flader og rundinger
Samlingsfræsning – tap, not og fjer, modprofil

CNC-fræsning og 3D-fræsning er bevidst udeladt fra denne liste – hvorfor, forklares i det næste afsnit.

Process, maskine, styring – tre niveauer, der ofte forveksles

Meget af det, der i dagligdagen kaldes »fræseprocesser«, er strengt taget ikke det. Det er en fordel at skelne mellem tre niveauer:

Fremgangsmåden beskriver, hvad der sker med emnet: Der fremstilles en plan flade (planfræsning), et profil (profilfræsning), en fri form (formfræsning) eller en cylindrisk flade (rundfræsning).
Maskinen beskriver, hvad du arbejder med: overfræser, kantfræser, bordfræser, fræsebord eller CNC-bearbejdningscenter. Hver af disse maskiner kan udføre flere forskellige bearbejdningsmetoder.
Styringen angiver, hvem der styrer fremføringsbevægelsen: din hånd, en mekanisk fremføringsanordning eller et computerprogram (CNC, »Computerized Numerical Control«).

»CNC-fræsning« er derfor ikke en selvstændig fræsningsmetode, men en styretype: Der udføres stadig plan-, profil- eller formfræsning – blot computerstyret. Og »3D-fræsning« er værkstedsudtryk for formfræsning med styret bevægelse i tre akser. Den, der skelner mellem de tre planer, læser kataloger og datablade betydeligt hurtigere – og opdager, at grundprincipperne er de samme på en overfræser som på et bearbejdningscenter.

Tip: Mellem håndmaskinen og den stationære maskine findes den halvstationære arbejdsform: Fræsebordet »RUWI « er en mobil bordfræser – fræsearbejdet flyttes fra den håndstyrede maskine over på et stabilt bord med anslag.

Fræsning på en RUWI -fræsebord

Fræsning på en RUWI -fræsebord

Hvordan inddeles fræseprocesser?

Emnet er opdelt i tre kategorier. Den første kender du allerede fra oversigten: den flade, der skal skabes – flad, rund, profileret eller frit formet. Derudover kommer to yderligere:

Efter værktøjets indgreb. Ved omkredsfræsning arbejder skærene på værktøjets omkreds, og den bearbejdede flade ligger parallelt med drejeaksen – på denne måde fremstilles kantprofiler og falser på bordfræseren. Ved endefræsning skærer værktøjets endeflade, og fladen dannes vinkelret på aksen – sådan fungerer en planfræser. Ved notfræsning med en skaftfræser arbejder både omkredsen og enden sammen: ende-omkredsfræsning.

Efter fremskubningsretningen. Begre berne »modløbsfræsning« og »samløbsfræsning« beskriver forholdet mellem værktøjets rotationsretning og fremskubningsretningen. Denne skelnen er afgørende for sikkerheden ved manuel fremskubning – derfor får den sit eget afsnit nedenfor.

Fræseprocesserne inden for træbearbejdning i detaljer

Planfræsning

Ved planfræsning fjernes en ujævn overflade i overlappende baner, indtil den er plan. Inden for træbearbejdning er dette metoden til emner, der ikke passer gennem en høvl eller tykkelseshøvl – fordi de er for brede, for uregelmæssige eller slet ikke rektangulære: træskiver, brede limede plader, endetræsoverflader. Det afgørende er en lille fræsedybde pr. gennemgang og pænt overlappende baner; resten klarer slibningen.

Profilfræsning

Ved profilfræsning er konturen indgraveret i værktøjet: Skæret bærer profilen som et negativ, og ved en gennemgang overføres den til emnet. Typiske anvendelser er kantprofiler som affasninger og afrundinger, dekorative profiler på lister og fronter samt vinduesprofiler – de gængse radier ligger mellem 4 og 18 mm. Også riller og falser fremstilles på denne måde: Værktøjets form bestemmer tværsnittet. Da nøjagtigheden ligger i værktøjet, er det især skærekantens skarphed og en jævn fremføring, der er afgørende for resultatet.

Formfræsning

Ved formfræsning er det omvendt: Formen ligger ikke i værktøjet, men i fremføringsbevægelsen. Et simpelt værktøj føres langs en bane, og denne bane skaber konturen – buede rammer, buede emner, udskæringer. I håndværket varetages styringen af en skabelon med anslagsring eller kopieringshylster, mens CNC-maskinen varetager programmet. Også efterformfræsning, altså kopiering af et eksisterende mønsteremne, hører til denne gruppe.

Rundfræsning

Rundfræsning skaber cylindriske overflader: runde tapper, udvendige og indvendige rundinger samt afslibning af runde savudskæringer. Som selvstændig proces forekommer den sjældnere i træ – oftest varetager en anordning emnets drejebevægelse eller fører værktøjet langs en cirkelbane. I en separat artikel vises, hvordan man fræser rundinger i træ.

Sammenføjningsfræsning

Træsamlinger fremstilles ligeledes ved fræsning: Tand- og svalehalefræsere til hjørnesamlinger på skuffer, not- og fjerprofiler til bunde og bagvægge, modprofil-sæt til rammedøre. Teknisk set drejer det sig oftest om profilfræsning – i værkstedet har gruppen sit eget navn, fordi to profiler her skal gå i indgreb med hinanden. Netop derfor gælder det: Køb profil og modprofil som et samordnet sæt og få dem slebet sammen – ellers passer de ikke længere sammen senere.

Og hvad med CNC-fræsning og 3D-fræsning?

Som nævnt ovenfor er ingen af delene egentlige processer, men derimod den computerstyrede udførelse af plan-, profil- og formfræsning. Deres styrke ligger i gentagelsesnøjagtigheden: Når de først er programmeret, bliver den hundrede del præcis som den første – derfor kommer CNC’en virkelig til sin ret ved serieproduktion, gentagne emner og friformer, som næppe ville kunne udføres manuelt. Men det er også sandt, at for enkeltstykker er den manuelt ilagte maskine ofte hurtigere, fordi programmering og opsætning ikke er nødvendigt. Begge verdener anvender de samme processer og den samme fysik.

Fræseprocesser efter kørselsretning

Kæringsretningen bestemmes af forholdet mellem fremføringsretningen og værktøjets drejeretning. Den er ikke det samme som træets fiberretning – begge påvirker resultatet, men uafhængigt af hinanden. Man skelner mellem:

Modløbsfræsning

Skærekanten bevæger sig mod fremføringen ved indskæringspunktet. Spånen starter fra nul og bliver tykkere mod udgangen; friktionsfasen ved skærets begyndelse genererer varme og forkorter standtiden. Til gengæld virker skærekraften mod din fremføringsretning, og emnet forbliver under kontrol. Ved manuel fremføring er dette arbejdsretningen.

Synkronfræsning

Fræserens drejeretning og fremføringen stemmer overens, og skærekraften virker i fremføringsretningen. Værktøjet trækker selv emnet ind. Denne selvindtrækning kan ikke kontrolleres ved manuel fremføring – uanset operatørens erfaring. Synkronisering hører derfor hjemme ved maskinel fremføring, hvor emnet føres tvungent – f.eks. på gennemløbsmaskiner eller CNC-anlæg. Vigtigt: Også fremføringsanordningen på bordfræseren regnes ifølge arbejdsulykkesforsikringens regler som manuel fremføring. Hvornår og under hvilke betingelser synkronisering er tilladt, afklares i artiklen »Synkroniseret fræsning«.

Fræsning på RUWI -fræsebordet

Fræsning på RUWI -fræsebordet

Løbsretningen er ikke den samme som fiberretningen

Der opstår udrevninger der, hvor skæret træder ud af fiberen i stedet for at skære ind i den. Derfor skal du, hvor det er muligt, fræse i fiberretningen – og ved rundfræsning først fræse tværsnittene og derefter langsnittene: Det andet fræsningstog fjerner samtidig udrevningerne fra det første.

For den håndførte overfræser kan princippet om modsat drejning oversættes til en enkel retningsregel: Ved udvendige kanter fører du maskinen – set ovenfra – mod uret rundt om emnet, og ved indvendige udskæringer med uret. På den måde arbejder skæret altid mod din fremføring.

Hvad der virkelig tæller ved fræsning

Uanset hvilken proces der er tale om: Det er de samme faktorer, der er afgørende for overflade, levetid og sikkerhed på enhver håndbetjent maskine.

Skarphed. En sløv skærekant skærer ikke længere, men trykker og gnider – hvilket giver ru overflader, brændemærker og udrevne stykker. Til massivt træ er hårdmetal (HW) standarden; hurtigstål (HS) skærer finere, men bliver hurtigere sløvt. I slidende pladematerialer som MDF eller belagte plader holder diamant (DP) mange gange længere end hårdmetal.

Omdrejningstal og diameter. Ved skæret er det omkredsningshastigheden, der tæller – og den afhænger af både omdrejningstal og fræserdiameter. Et stort fræsehoved på bordfræseren opnår ved nogle få tusinde omdrejninger i minuttet den samme skærehastighed som en lille skaftfræser i overfræseren ved over 20.000 omdrejninger. Det er altid det maksimale omdrejningstal, der er angivet på værktøjet, der er gældende.

Fremføring. Den afstand, som emnet tilbagelægger pr. skærekant, bestemmer overfladens udseende: Hver skærekant efterlader et lille skærespor, og jo større fremføringen er pr. skærekant, desto tydeligere bliver bølgerne. Er fremføringen for hurtig, bliver overfladen ru; er den for langsom, gnider skærekanten mod træet og får det til at brænde. Jævn og hurtig fremføring er reglen – overfladen viser dig, hvor du ligger.

Fremføring. Opdel afskæringen: først groft, derefter et tyndt sidste spån. Finbearbejdningen med lille fremføring giver en pæn overflade og skåner værktøjet og motoren.

Varme. I modsætning til ved bearbejdning af metal anvendes der ikke væske til afkøling ved fræsning af træ. Varmen skal ledes væk via spånerne og udsugningen – endnu en grund til at bruge skarpe skær og en hurtig fremføring, især i hårdttræ og harpiksrigt materiale.

Værktøjsmærkning. Fræseværktøjer til manuel fremføring er i henhold til EN 847-1 mærket med »MAN« – på ældre værktøjer står der »HANDVORSCHUB« eller BG-TEST-mærket – og er konstrueret med en begrænset spåntykkelse: Skæret kan kun fjerne en lille mængde materiale ad gangen, hvilket begrænser styrken af et tilbageslag. Værktøjer med mærkningen »MEC« hører udelukkende hjemme på maskiner med mekanisk fremføring – de hører ikke hjemme på en håndbetjent maskine, heller ikke med en påmonteret fremføringsanordning.

Hvilken fræsemetode passer til hvilken opgave?

En kort orientering fra værkstedet:

En plan overflade på et emne, der ikke passer gennem høvlen – planfræsning i overlappende baner.
Kantprofil, rille eller fals – profilfræsning: Værktøjet bestemmer formen, du styrer fremføringen.
Hjørnesamling, ramme, bund – fræsning af samlinger med det rigtige fræsersæt.
Svingede og buede emner – formfræsning efter skabelon eller som program på CNC-maskinen.
Runde tapper og cylindriske flader – rundfræsning med fastspændingsanordning.
Seriefremstillede emner og serier – de samme processer, CNC-styret.

Uanset hvad gælder følgende: Ved manuel fremføring arbejder du i modkørsel og med værktøjer, der er mærket til dette formål – fremkørsel i samme retning hører til den mekaniske fremføring. Hvis du vil dykke dybere ned i emnet: Modkørselsfræsning og fremkørselsfræsning gennemgår kørselsretningen i detaljer, mens planfræsning og profilfræsning uddyber de enkelte fremgangsmåder.

Ofte stillede spørgsmål

Hvilke fræsemetoder findes der?

DIN 8589-3 skelner mellem seks fremgangsmåder ud fra den fremstillede overflade: planfræsning, rundfræsning, skruefræsning, rullefræsning, profilfræsning og formfræsning. Inden for træbearbejdning spiller planfræsning, profilfræsning, formfræsning og rundfræsning hovedrollen; hertil kommer sammenføjningsfræsning som en særskilt anvendelsesgruppe.

Er CNC-fræsning en særskilt fræseproces?

Nej. CNC henviser til styringen, ikke til fremgangsmåden: Computeren styrer fremføringsbevægelsen, mens der fortsat udføres plan-, profil- eller formfræsning. Det samme gælder for »3D-fræsning« – et udtryk i værkstedssproget for computerstyret formfræsning.

Hvad er forskellen mellem modløbs- og medløbsfræsning?

Ved modstrømsfræsning bevæger skæret sig mod fremføringen, og skærekraften virker mod din fremføringsretning – emnet forbliver dermed let at kontrollere. Ved medstrømsfræsning virker skærekraften i fremføringsretningen og trækker emnet af sig selv ind. Ved manuel fremføring arbejdes der derfor med modstrømsfræsning; medstrømsfræsning hører til den mekaniske fremføring.

Hvilket omdrejningstal er det rigtige ved fræsning?

Det afhænger af fræserdiameteren: Ved skærekanten er det omkredsningshastigheden, der tæller, og derfor kræver små fræsere høje omdrejningstal, mens store fræsehoveder kræver lave omdrejningstal. Det afgørende er det maksimale omdrejningstal, der er angivet på værktøjet – dette må ikke overskrides.