Welche Fräser soll ich für Holz benutzen?

Dieser Beitrag fasst kurz und knapp zusammen, was die Holzzerspanung auszeichnet und welche Auswirkungen das auf die Wahl des Fräsers hat. Lerne, wie wie du Materialausrisse an den Kanten vermeiden kannst, mit welchen Fräsern du als Anfänger am besten starten solltest und viele weitere nützliche Tipps.

Was zeichnet die Zerspanung von Holz aus?

Die Zerspanung von Holz als Naturstoff ist gekennzeichnet durch dessen

• Variantenvielfalt
• Inhomogenität und
• Anisotropie (Richtungsabhängigkeit)

Das bedeutet, dass Eigenschaften wie Struktur und Dichte, die sich auf den Zerspanungsprozess auswirken, beim Fräsen von Hölzern stark variieren. Nicht nur unterscheiden sich die verschiedenen Holzarten voneinander, sondern auch jedes Werkstück einer Holzart ist individuell.

Daraus ergibt sich, dass die Zerspankraft und die Fertigungsqualität stark variieren, je nach dem wie das Werkstück beschaffen ist und in welcher Richtung das Werkstück in Bezug auf die Ausrichtung der Holzfasern bearbeitet wird.

Eine weitere Eigenschaft von Holz ist die Neigung zu Materialausrissen an den Schnittkanten. Auch dieses Phänomen hängt stark von der Beschaffenheit des Holzes und von der Bearbeitungsrichtung ab, lässt sich aber deutlich durch die Wahl des Fräser beeinflussen.

Wie beeinflusst der Fräser Materialausrisse?

Holzfräser können in 4 Kategorien eingeteilt werden:

• Spiralfräser mit Rechtsdrall
• Spiralfräser mit Linksdrall
• Spiralfräser mit wechselseitigem Drall und
• Fräser mit geraden Schneiden

Spiralfräser, oder auch Spiralnutfräser, sind Fräser bei denen die Schneiden bzw. die Spannuten spiralförmig sind. Und je nach Ausprägung der Spiralform kann der Zerspanungsprozess auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden.

Dabei interessiert uns hauptsächlich der Einfluss auf Materialausrisse an den Werkstückkanten, aber auch die Spanabfuhr.

Spiralfräser mit Rechtsdrall

Spiralfräser mit Rechtsdrall (auch "Upcut-Fräser") bewirken eine nach oben gerichtete Kraft und befördern die Späne nach oben aus dem Werkstück hinaus. Sie sorgen also für eine optimale Spanabfuhr.

Allerdings wirkt diese Kraft auch auf das Werkstück und führt dazu, dass Holzfasern an der Oberkante, die nicht durchtrennt wurden, nach oben ausfransen. Die Folge ist eine unschöne Kante, die händisch nachbearbeitet werden muss.

Außerdem kann die nach oben wirkende Kraft dazu führen, dass das Werkstück angehoben wird, wenn es dünn und flexibel ist, oder nicht ausreichend fest aufgespannt ist.

Spiralfräser mit Linksdrall

Spiralfräser mit Linksdrall (auch "Downcut-Fräser") verhalten sich genau anders herum: sie bewirken eine nach unten gerichtete Kraft.

Sie eignen sich somit besonders gut zum Fräsen dünner flexibler Werkstücke, weil diese beim Fräsen auf die Unterlage gedrückt werden. Außerdem können Materialausrisse an der Oberkante des Werkstückes vermieden werden.

Der Nachteil von Linksdrallfräsern ist eine schlechte Spanabfuhr, denn die Späne werden eher nach unten gedrückt und können nur zu den Seiten ausweichen.

Außerdem können an der Unterseite des Werkstückes Materialausrisse entstehen, wenn komplett durchgefräst wird. Das kann allerdings auch nur an Stellen passieren, wo das Werkstück nicht auf einer Unterlage aufliegt, weil diese das Ausfransen in der Regel auch verhindert.

Spiralfräser mit wechselseitigem Drall

Spiralfräser mit wechselseitigem Drall (auch "Compression bit") vereinen beides in einem. Die Schaftseite, welche nach oben aus dem Werkstück herausragt, hat einen Linksdrall und die Unterseite einen Rechtsdrall.

Dementsprechend treten bei der Verwendung von Compression Bits weder an der Oberkante, noch an der Unterkante des Werkstückes wesentliche Materialausrisse auf.

Aber auch diese Fräser zeichnen sich durch eine schlechte Spanabfuhr aus und dort wo am Fräser ein Wechsel von Links- auf Rechtsdrall ist, entsteht am Werkstück in der Regel ein sichtbarer Wechsel der Oberflächentextur.

 

Fräser mit geraden Schneiden

Fräser mit geraden Schneiden könnte man als Kompromiss bezeichnen. Da sie keine wesentliche vertikale Kraft auf das Werkstück bewirken, vermindern sie zwar auch Materialausrisse an den Ober- und Unterkanten des Werkstückes, allerdings nicht so effektiv wie beispielsweise ein Fräser mit wechselseitigem Drall.

Außerdem führen sie die Späne auch nicht optimal ab, da diese hauptsächlich zu den Seiten ausgeworfen werden.

Abschließend soll noch gesagt sein, dass der Einfluss der Schneidengeometrie auf die Kantenqualität auch von der Beschaffenheit des Holzes abhängig ist. Bei manchen Harthölzern treten fast gar keine Materialausrisse auf, egal welchen Fräser man benutzt. Bei anderen wiederum gibt es sehr große Unterschiede. Am Beispiel des Stückes Weichholz im Bild unten kann man die Unterschiede gut erkennen (links: Rechtsdrall, mitte: Linksdrall, rechts: gerade Schneide).

Wann soll ich also welchen Fräser auswählen?

Spiralfräser mit Rechtsdrall führen die Späne optimal ab und verhindern, dass die Späne die Spannut verstopfen und einen Fräserbruch bewirken. Dadurch eignen sie sich

• für tiefe Nuten
• zum Bohrfräsen
• für tiefe, enge Taschen
• zum Schruppen (grobe und schnelle Materialentfernung)
• als Universalfräser, wenn du dir nicht sicher bist

Spiralfräser mit Linksdrall verhindern Materialausrisse an den Oberkanten des Werkstückes und drücken es auf seine Unterlage. Dadurch eignen sie sich

• in Situationen, wo die Kantenqualität sehr wichtig ist
• für breite Taschen und zum Fräsen von Außenkonturen, wo die Späne zu den Seiten ausweichen können
• für dünne, flexible Werkstücke

Spiralfräser mit wechselseitigen Drall verhindern Materialausrisse an beiden Kanten des Werkstückes, erzeugen aber oftmals eine leicht unregelmäßige Oberflächentextur. Dadurch eignen sie sich

• in Situationen, wo die Kantenqualität sehr wichtig ist und die Unterseite des Werkstückes nicht auf einer Unterlage aufliegt
• zum Besäumen (Abfräsen der Außenkontur) von Plattenmaterialien

Fräser mit geraden Schneiden sind eine Kompromisslösung und eignen sich

• für breite Taschen und zum Fräsen von Außenkonturen, wo die Späne zu den Seiten ausweichen können
• als Universalfräser, wenn du dir nicht sicher bist

Fräser zum Planfräsen von Holz

Für eine optimale Oberflächenqualität setzt du zum Planfräsen am besten einen Fräser mit einem flachen Stirnanschliff ein. Im Bild unten siehst du zwei Fräser im Vergleich. Derjenige auf der rechten Seite hat einen flacheren stirnseitigen Anschliff.

Kleiner Tipp: VHM-Fräser für die CNC-Bearbeitung haben meistens eher geringe Durchmesser, sodass das Planfräsen lange dauert. Sofern sie laut Hersteller für die CNC-Bearbeitung freigegeben sind, kannst du auch Fräser mit angelöteten Hartmetallschneiden benutzen, so wie sie im Bereich der handgeführten Oberfräsen üblich sind. Diese sind auch in großen Durchmessern erhältlich.

 

Alternativ kannst du auch richtige Planfräser mit Wendeplatten und großen Durchmessern bis 35 mm einsetzen. Bedenke aber, dass diese der Spindel ein hohes Drehmoment abverlangen. Gehe also vorsichtig vor und starte mit geringen Tiefenzustellungen von weniger als 1 mm.

Fräser zum Gravieren von Holz

Zum Gravieren von Holz kannst du Gravierfräser und Gravierstichel einsetzen, so wie beispielsweise unseren VHM-Gravierstichel.

Gravierstichel haben meist einen kleinen Durchmesser von 1/8 Zoll (3,175 mm) und eignen sich daher nur für eher kleine Gravuren, die nicht sonderlich tief sind. Für größere und tiefere Gravuren kannst du auch V-Nut-Fräser mit angelöteten Hartmetallschneiden verwenden, sofern sie sich laut Hersteller für die CNC-Bearbeitung eignen.

Fräser für Innenradien und für das 3D-Fräsen

Zum Fräsen von Innenradien kannst du Kugelkopffräser verwenden. Diese eignen sich durch ihre abgerundete Spitze außerdem für das Schlichten von 3D-Oberflächen (Freiformflächen).

VHM oder HSS

Fräser aus Schnellarbeitsstahl (HSS) zeichnen sich gegenüber Fräsern aus Vollhartmetall (VHM) durch eine höhere Biegefestigkeit aus und sind in der Herstellung günstiger.

Aufgrund der hohen Biegefestigkeit lassen sich HSS-Fräser aggressiver und schärfer schleifen als VHM-Fräser. Allerdings stumpfen sie aufgrund der geringeren Härte schneller ab. Da HSS-Fräser außerdem über eine geringere Temperaturbeständigkeit verfügen, überhitzen sie schneller als VHM-Fräser, sobald sie stumpf geworden sind.

Im Umkehrschluss sind VHM-Fräser verschleißfester und verfügen über eine höhere Temperaturbeständigkeit. Der Einsatz von VHM-Fräsern ist aufgrund ihrer Vorteile auch im Hobbybereich üblich. Alle Fräser in unserem Shop bestehen aus VHM.

Womit kann ich als Anfänger starten?

Als Anfänger kannst du mit einer Auswahl an Fräsern mit Rechtsdrall und geraden Schneiden im Durchmesserbereich von 3 mm bis 6 mm starten. Damit kannst du bereits viele Projekte umsetzen und Erfahrungen sammeln. Wenn du eine eher einfache, instabile CNC-Maschine nutzt, fängst du am besten erst mal mit kleinen Fräserdurchmessern bis maximal 4 mm an.

Wenn die Kantenqualität deiner Teile sehr wichtig ist, kann es auch sinnvoll sein, einen Fräser mit Linksdrall auf Lager zu haben.

Für das Planfräsen lohnt es sich anfangs wahrscheinlich nicht, einen großen Planfräser zu kaufen. Stattdessen kannst du einfach einen Fräser mit angelöteten Hartmetallschneiden im Durchmesserbereich 10-20 mm benutzen.

Wenn du bereits erste Erfahrungen gesammelt hast und mal das 3D-Fräsen ausprobieren möchtest, kannst du beispielsweise mit einem Kugelkopffräser mit 4 mm Durchmesser starten.

Für die ersten Gravuren kannst du einen kostengünstigen Gravierstichel verwenden und dann später auf einen größeren Gravierfräser/V-Nutfräser umsteigen.