Freseprosesser i trebearbeiding

Planfresing, profilfresing, klatrefresing, CNC – mange begreper sirkulerer rundt fresing, og de blandes ofte sammen: prosesser, maskiner og kontroller ender opp i klump, selv i kataloger. Den som da velger feil prosess eller materetning, risikerer å rive ut og brenne merker – eller i verste fall et arbeidsstykke som rives ut av hånden deres.

Denne artikkelen tydeliggjør terminologien. Du lærer om de ulike freseprosessene og hvordan de skiller seg, hvorfor CNC-fresing ikke er en egen prosess, hva stigningsfresing og konvensjonell fresing betyr, og hvordan du finner ut hvilken prosess som er riktig for oppgaven din. Det meste av dette gjelder alle maskiner: fra en håndholdt freser til en bordfreser eller et CNC-maskineringssenter.

Definisjon: Hva er freseprosesser?

Fresing er en maskineringsprosess: Et roterende verktøy, vanligvis med flere skjærekanter, fjerner materiale fra arbeidsstykket. Skjærebevegelsen er sirkulær, og matebevegelsen går vinkelrett på rotasjonsaksen – dette skiller fresing fra boring, hvor matingen er orientert langs aksen. Hver skjærekant dykker inn og ut av treverket med hver omdreining. Dette avbrutte kuttet produserer den typiske fresestøyen – og det forklarer hvorfor skarphet, hastighet og matehastighet er så avgjørende for overflatefinishen.

En «freseprosess» er en spesifikk type fresing – klassifisert etter typen overflate som skal lages, hvordan verktøyet griper inn og forholdet mellom rotasjonsretning og matehastighet. Fresing utføres på tre, metall og plast. I trebearbeiding er fresing prosessen for nesten alt som går utover et rett kutt: profiler på kanter og lister, spor og falser, trefunser, flate overflater på arbeidsstykker som ikke kan høvles, og frie former i møbler, interiør og vinduskonstruksjon.

Oversikt: Hvilke freseprosesser finnes?

DIN 8589-3-standarden kategoriserer fresing i seks prosesser basert på overflaten som skal lages: planfresing, sylindrisk fresing, skruefresing, tannhjulsfresing, profilfresing og formfresing. Skrue- og tannhjulsfresing lager gjenger og tannhjulstenner – det er metallbearbeidingens verden. For trebearbeiding gjenger det fire prosesser, pluss en egen bruksgruppe med eget navn:

Planfresing – å lage flate overflater
Profilfresing – konturen er i verktøyet
Profilfresing – formen er iboende i matebevegelsen
Fresing av sylindriske overflater og kurver
Fugefresing – svalehale, not og fjær, motprofil

CNC-fresing og 3D-fresing er med vilje utelatt fra denne listen – neste avsnitt forklarer hvorfor.

Prosess, maskin, kontroll – tre nivåer som ofte forveksles

Mange prosesser som ofte omtales som «freseprosesser» er egentlig ikke freseprosesser. Det hjelper å skille mellom tre nivåer:

Prosessen beskriver hva som skjer med arbeidsstykket: Det lages en plan overflate (planfresing), en profil (profilfresing), en friform (formfresing) eller en sylindrisk overflate (rundfresing).
Maskinnavnet beskriver hva du jobber med: fres, kantfres, bordfres, fresebord eller CNC-maskineringssenter. Hver av disse maskinene kan utføre flere prosesser.
Kontrollen beskriver hvem som styrer matebevegelsen: hånden din, en mekanisk mateenhet eller et dataprogram (CNC, «Computerized Numerical Control»).

«CNC-fresing» er derfor ikke en separat freseprosess, men en type kontroll: Selve fresingen involverer fortsatt overflate-, profil- eller formfresing – bare datastyrt. Og «3D-fresing» er verkstedsjargong for formfresing med kontrollert bevegelse i tre akser. Å skille disse tre nivåene gjør lesing av kataloger og datablader betydelig raskere – og avslører at grunnleggende prinsipper for arbeid med en fres er de samme som for et maskineringssenter.

Tips: Mellom håndholdte og stasjonære maskiner ligger det halvstasjonære arbeidet: RUWI fresebordet er en mobil bordfresemaskin – fresearbeidet flyttes fra den håndholdte maskinen til et stabilt bord med gjerde.

Fresing ved RUWI fresebord

Fresing ved RUWI fresebord

Hvordan kategoriseres freseprosesser?

Tre kategorier organiserer emnet. Du kjenner allerede den første fra oversikten: overflaten som skal lages – flat, rund, profilert eller friformet. To til er lagt til:

Etter at verktøyet griper inn. Ved periferifresing arbeider skjærekantene på verktøyets omkrets, den maskinerte overflaten er parallell med rotasjonsaksen – slik lages kantprofiler og falser på en bordfres. Ved planfresing skjærer verktøyets endeflate, overflaten lages vinkelrett på aksen – slik fungerer en planfres. Ved notfresing med en endefres griper omkretsen og endeflaten inn i hverandre: plan- og periferifresing.

I henhold til rotasjonsretningen. Konvensjonell fresing og medfresing beskriver forholdet mellom verktøyets rotasjonsretning og materetningen. Dette skillet er avgjørende for sikkerheten under manuell mating – derfor har det sin egen seksjon nedenfor.

Freseprosesser i trebearbeiding i detalj

Planfresing

Ved høvling fjernes en ujevn overflate i overlappende strøk til den er flat. Ved trebearbeiding er dette metoden for arbeidsstykker som ikke passer gjennom en avretningsfres eller tykkelseshøvel – for brede, for uregelmessige eller ikke engang rektangulære: treskiver, bredlimte paneler, endetreoverflater. Avgjørende faktorer er en liten skjæredybde per strøk og rent overlappende strøk; resten tas hånd om ved sliping.

Profilfresing

Ved profilfresing er konturen iboende i verktøyet: Skjærekanten bærer profilen som et negativ, og en enkelt bevegelse overfører den til arbeidsstykket. Typiske bruksområder inkluderer kantprofiler som avfasninger og avrundinger, dekorative profiler på lister og fronter, og vindusprofiler – vanlige radier varierer fra 4 til 18 mm. Spor og falser lages også på denne måten: Verktøyformen bestemmer tverrsnittet. Fordi nøyaktigheten ligger i verktøyet, er skarpheten til skjærekanten og en jevn matingshastighet avgjørende for resultatet.

Formfresing

Ved formfresing er det omvendt: formen defineres ikke av verktøyet, men av matebevegelsen. Et enkelt verktøy føres langs en bane, og denne banen skaper konturen – buede kanter, bøyde deler, utskjæringer. Ved tradisjonell fresing gir en mal med en føringsring eller kopihylse føring, mens CNC-programmet kjører på den. Kopieringsfresing, dvs. replikering av en eksisterende prøvedel, tilhører også denne kategorien.

Rundfresing

Rundfresing skaper sylindriske overflater: runde tapper, utvendige og innvendige radier, og finpussing av runde sagutsparinger. Det er mindre vanlig som en frittstående prosess i trebearbeiding – vanligvis håndterer en jigg rotasjonen av arbeidsstykket eller styrer verktøyet langs en sirkulær bane. En egen artikkel forklarer hvordan man freser kurver i tre .

Sammenføyning av fresing

Trefunger lages også ved hjelp av fresing: svalehale- og tappefreser for hjørnefuger på skuffer, not- og fjærprofiler for hyller og bakpaneler, og benkeprofilsett for karmdører. Teknisk sett kalles dette vanligvis profilfresing – i verkstedet har prosessen sitt eget navn fordi to profiler må gripe inn i hverandre. Det er nettopp derfor det er viktig å kjøpe profilen og den motstående profilen som et matchende sett og få dem slipt sammen – ellers vil ikke paringen passe ordentlig senere.

Og hva med CNC-fresing og 3D-fresing?

Som forklart ovenfor er dette ikke separate prosesser, men snarere datastyrt utførelse av overflate-, profil- og formfresing. Styrken deres ligger i repeterbarhet: Når den er programmert, produseres den hundrede delen akkurat som den første – og det er derfor CNC-maskinering utmerker seg i serieproduksjon, gjentatte deler og friformsformer som ville være vanskelige å kontrollere manuelt. Det er imidlertid også sant at for individuelle deler er en manuelt betjent maskin ofte raskere fordi programmering og oppsett elimineres. Begge systemene bruker de samme prosessene og den samme fysikken.

Freseprosess i henhold til kjøreretning

Bevegelsesretningen bestemmes av forholdet mellom materetningen og verktøyets rotasjonsretning. Det er ikke det samme som treets åreretning – begge påvirker resultatet, men uavhengig av hverandre. Det skilles mellom:

Konvensjonell fresing

Skjærekanten går i motsatt retning av matingen ved inngrepspunktet. Sponen starter ved null og blir tykkere mot utgangspunktet; friksjonsfasen i begynnelsen av kuttet genererer varme og reduserer verktøyets levetid. Skjærekraften virker imidlertid mot matingsretningen, og arbeidsstykket forblir kontrollerbart. Med manuell mating er dette arbeidsretningen.

Klatrefresing

Rotasjonsretningen og matehastigheten til freseverktøyet er identiske, og skjærekraften virker i materetningen. Verktøyet trekker inn arbeidsstykket. Denne selvmatingen er ukontrollerbar med manuell mating – uavhengig av operatørens erfaring. Medfresing tilhører derfor maskinelle matesystemer der arbeidsstykket føres – for eksempel på gjennommatingsmaskiner eller CNC-systemer. Viktig: I henhold til forskriftene fra den tyske ulykkesforsikringen (DGUV) regnes selv matemekanismen på en bordfresemaskin som manuell mating. Artikkelen «Medfresing » avklarer når og under hvilke forhold medfresing er tillatt.

Freseprosess ved RUWI fresebord

Freseprosess ved RUWI fresebord

Treretningen er ikke fiberretningen

Oppriving skjer der skjærekanten stikker ut av fiberretningen i stedet for å skjære inn i den. Derfor bør du frese med fiberretningen der det er mulig – og når du freser rundt hele overflaten, først endefiberkantene, deretter de lange kantene: den andre omgangen vil fjerne opprivingen fra den første.

For en håndholdt overfres kan prinsippet om klatrefresing oversettes til en enkel tommelfingerregel: Når du arbeider på ytterkanter, fører du maskinen – sett ovenfra – mot klokken rundt arbeidsstykket; for innvendige utsparinger, med klokken. På denne måten arbeider skjærekanten alltid mot matingshastigheten.

Det som virkelig betyr noe når man freser

Uansett prosess: De samme faktorene bestemmer overflatefinish, levetid og sikkerhet på alle manuelt matede maskiner.

Skarphet. En sløv skjærekant skjærer ikke lenger; den skyver og gnir – noe som resulterer i ru overflater, brennmerker og rifter. For massivt tre er karbid (HW) standarden; hurtigstål (HSS) skjærer finere, men blir sløvere raskere. I slipende platematerialer som MDF eller belagte paneler varer diamant (DP) mange ganger lenger enn karbid.

Rotasjonshastighet og diameter. Ved skjærekanten er det periferihastigheten som teller – og dette avhenger av både rotasjonshastigheten og fresediameteren. Et stort fresehode på en bordfres oppnår samme skjærehastighet ved noen få tusen omdreininger per minutt som en liten endefres i en håndholdt fres ved over 20 000 omdreininger per minutt. Maksimal hastighet, som alltid er angitt på verktøyet, er den definitive.

Matehastighet. Avstanden arbeidsstykket beveger seg med hver skjærebevegelse bestemmer overflatefinishen: Hver skjærekant etterlater et lite merke, og jo større mating per skjærebevegelse, desto mer synlige blir krusningene. For raskt resulterer i en ru overflate, for sakte fører til at skjærekanten gnir og brenner treverket. En jevn og rask matehastighet er nøkkelen – overflaten vil fortelle deg hvor du står.

Mating. Del opp materialfjerningen: først et grovt kutt, deretter en tynn siste spon. Finslipingen med grunn mating gir en ren overflate og reduserer belastningen på verktøyet og motoren.

Varme. I motsetning til metallfresing kjøles ikke trefresing ned med væske. Varmen må avledes via spon- og støvavsug – enda en grunn til skarpe skjærekanter og raske matehastigheter, spesielt i hardtre og harpiksholdige materialer.

Verktøymerking. Freseverktøy for manuell mating har merkingen «MAN» i henhold til EN 847-1 – eldre verktøy kan ha «HANDVORFUB» eller BG-TEST-merket – og er konstruert med en begrenset spontykkelse: Skjærekanten kan bare gripe en liten mengde materiale om gangen, og begrenser dermed kraften fra kast. Verktøy merket «MEC» hører utelukkende hjemme på maskiner med mekanisk mating – de har ingen plass på en manuell matet maskin, selv med en tilkoblet kraftmater.

Hvilken freseprosess er egnet for hvilken oppgave?

En kort oversikt fra workshopen:

Flat overflate på et arbeidsstykke som ikke passer gjennom høvelen – høvling i overlappende passeringer.
Kantprofil, not eller fals – profilfresing: Verktøyet bestemmer formen, du kontrollerer matingen.
Hjørnefug, ramme, gulv – fugefresing med passende fresesett.
Buede og bøyde deler – formfresing ved hjelp av en mal eller som et program på CNC-en.
Runde tapper og sylindriske overflater – fresing av runde overflater med en jigg.
Gjentatte deler og serieproduksjon – de samme prosessene, CNC-styrt.

Generelt sett bruker man klatrefresing med verktøy som er spesielt utviklet for det når man arbeider manuelt – konvensjonell fresing er for mekanisk mating. Hvis du vil gå dypere i det: konvensjonell fresing og klatrefresing bryter ned rotasjonsretningen i detalj, mens planfresing og profilfresing utforsker de enkelte prosessene i større dybde.

Vanlige spørsmål

Hvilke freseprosesser finnes det?

DIN 8589-3 skiller mellom seks prosesser basert på den produserte overflaten: planfresing, rundfresing, skruefresing, tannhjulsfresing, profilfresing og formfresing. Innen trebearbeiding spiller planfresing, profilfresing, formfresing og rundfresing hovedrollen; fugefresing er en ytterligere bruksgruppe.

Er CNC-fresing en separat freseprosess?

Nei. CNC refererer til kontrollsystemet, ikke prosessen: Datamaskinen styrer matebevegelsen, men selve maskineringen involverer fortsatt overflate-, profil- eller formfresing. Det samme gjelder «3D-fresing» – verkstedsjargong for datastyrt formfresing.

Hva er forskjellen mellom konvensjonell fresing og klatrefresing?

Ved konvensjonell fresing beveger skjærekanten seg i motsatt retning av matingen, og skjærekraften virker mot matingsretningen – arbeidsstykket forblir kontrollerbart. Ved medfresing virker skjærekraften i matingsretningen og trekker arbeidsstykket innover. Derfor brukes konvensjonell fresing med manuell mating, mens medfresing brukes med mekanisk mating.

Hva er riktig rotasjonshastighet for fresing?

Dette avhenger av fresdiameteren: Ved skjærekanten er periferihastigheten avgjørende, og det er derfor små freser krever høye hastigheter og store freser krever lave hastigheter. Maksimalhastigheten som er angitt på verktøyet er obligatorisk – den må ikke overskrides.