Warum hat meine Platte nach dem Planfräsen Rillen?

Ein Planfräser schneidet mit seiner flachen Stirnseite. Die Schneiden beschreiben eine Kreisfläche mit dem Durchmesser D. Jede Bahn hinterlässt einen Streifen, der so breit ist wie der Fräser. Die nächste Bahn setzt um den Versatz s daneben an, also s = D × (1 − Überlappung). Bei 35 mm und 20 % Überlappung sind das 28 mm.

Steht alles perfekt, liegen alle Streifen in einer Ebene. Jeder Fehler zeigt sich an den Übergängen zwischen den Bahnen. Am Muster erkennst du, welcher es ist.

Im Simulator laufen die Bahnen längs über die Platte, die Brücke spannt über die Breite. Bei der Durchbiegung kippt die Fräse mit der Brücke mit, so wie ein Schlitten auf einer gebogenen Schiene. Dann bleibt vor allem der Bogen und kaum eine Stufe. Nimm den Haken bei „Fräse kippt mit der Brücke mit“ weg, dann liegt jede Bahn eben, nur unterschiedlich tief, und an den Bahngrenzen entstehen Stufen. Fährt die Fräse dagegen auf der Brücke quer über die Platte, hängt jede Bahn in der Mitte gleich tief durch. Auch dann entsteht der Bogen, aber keine Stufe.

Vier Platten im Streiflicht, gezeichnet vom selben Simulator. Tipp auf die Ursache, die du vermutest.

Die Fräse muss in zwei Richtungen stimmen: quer zur Bahn, also in Richtung des Versatzes, und längs zur Bahn. Quer ist wichtiger, weil daraus die Stufen werden. Den Fehler gibst du am besten in Millimetern auf 100 mm an. 0,1° sind 0,17 mm auf 100 mm.

Methode 1: Umschlagmessung mit Stab und Messuhr

1. Netzstecker ziehen. Du drehst die Spannzange gleich von Hand.
2. Stab einspannen. Spann einen Rundstab ein, an dessen Ende ein Arm im rechten Winkel absteht. Ein Stück Silberstahl mit einem geschraubten Querarm geht genauso wie ein Z-förmig gebogener, kräftiger Draht. Der waagrechte Abstand von der Mitte der Spannzange bis zur Spitze heißt r, zum Beispiel 100 mm.
3. Festen Messpunkt setzen. Stell eine Messuhr auf einem schweren Stativ oder einen festen Klotz auf die Platte, sodass die Spitze des Arms ihn von oben berührt.
4. Erste Messung. Dreh die Spitze quer zur Bahn auf eine Seite und lies die Messuhr ab, oder miss den Spalt zum Klotz mit der Fühlerlehre.
5. Umschlagen. Dreh die Spitze um 180° auf die andere Seite und verschieb die Fräse in Richtung des Versatzes um 2 × r, bis die Spitze wieder über demselben Messpunkt steht. Lies erneut ab.
6. Umrechnen. Unterschied der beiden Werte × 100 ÷ (2 × r) ergibt mm auf 100 mm. Bei 0,2 mm Unterschied und r = 100 mm sind das 0,1 mm auf 100 mm.
7. Dasselbe längs zur Bahn. Spitze nach vorn, messen, um 180° nach hinten drehen, die Fräse entlang der Bahn um 2 × r weiterschieben, messen.

Der Trick dabei: Weil die Spitze beide Male denselben Punkt berührt, spielt es keine Rolle, ob die Unterlage eben ist. Du misst nur, wie schief die Fräse zu ihrem eigenen Fahrweg steht.

Methode 2: Probefräsung

Fräs zwei Bahnen nebeneinander in ein Reststück und miss die Stufe mit einer Messuhr. Daraus rechnest du zurück: mm auf 100 mm = Stufe × 100 ÷ Versatz. Bei 0,05 mm Stufe und 28 mm Versatz sind das 0,18 mm auf 100 mm. Welche Bahn höher liegt, zeigt dir die Richtung.

Unterlegen

Korrigiert wird mit dünnem Material unter der Fräsenaufnahme. Die nötige Dicke ist der Fehler in mm auf 100 mm × Schraubenabstand ÷ 100. Bei 0,18 mm auf 100 mm und 120 mm zwischen den Schrauben sind das rund 0,2 mm an einer Seite. Gut geeignet ist Passband aus Stahl oder Messing in 0,05 oder 0,1 mm. Papier drückt sich mit der Zeit zusammen. Welche Seite du unterlegen musst, hängt davon ab, wie deine Fräse montiert ist. Miss nach dem Unterlegen noch einmal nach.

[Jonas: Wie richtet man die Oberfräse am Fräsus Maximus aus? Hier kurz ergänzen.]

Zieh vor jedem Messen und Unterlegen den Netzstecker. Ein Stab oder Arm in der Spannzange darf nie mit laufendem Motor drin bleiben.

Eine schiefe Fräse kannst du ausrichten. Durchbiegung und Spiel stecken dagegen in der Vorrichtung selbst.

Durchbiegung wächst mit der dritten Potenz der Spannweite. Für einen Träger auf zwei Auflagern mit einer Last in der Mitte gilt:

Doppelt so breit heißt bei gleicher Last achtmal so viel Durchbiegung. Stahl hat mit rund 210 000 N/mm² etwa den dreifachen Elastizitätsmodul von Aluminium mit rund 70 000 N/mm². Bei gleichem Profil und gleicher Last biegt sich Stahl also nur ein Drittel so weit durch. Unter dem Eigengewicht gleicht sich das fast aus, weil Stahl auch rund dreimal so schwer ist. Die Rechnung für echte Profile findest du in Biegesteifigkeit von Planfräsvorrichtungen und Aluminium oder Stahl bei Planfräsvorrichtungen?

Spiel ist tückischer. Die Durchbiegung macht einen gleichmäßigen Bogen, den man kaum sieht. Spiel macht Stufen, und zwar jedes Mal andere. Die Schnittkraft drückt den Schlitten mal an die eine, mal an die andere Seite seiner Führung, je nach Holz, Zustellung und Fräsrichtung. Im Simulator siehst du, dass schon ± 0,05 mm Spiel mehr Stufe macht als ein halber Millimeter Durchbiegung. Wie du mit der Fräsrichtung umgehst, steht in Planfräsvorrichtung richtig bedienen.

1. Erst die Ursache beheben. Sonst sind die Stufen beim nächsten Durchgang genauso wieder da.
2. Letzte Bahn mit wenig Zustellung. Eine flache letzte Bahn hilft gegen alles, was aus der Schnittkraft kommt: Durchbiegung unter Last, Spiel, das die Kraft aufdrückt, Ausrisse. Gegen eine schief stehende Fräse hilft sie nicht. Die Stufe s × tan α bleibt bei jeder Zustellung gleich groß.
3. Schleifen mit hartem Teller. Ein harter Schleifteller nimmt die Grate weg, ein weicher folgt ihnen. Für Stufen bis etwa 0,05 mm reicht der Start mit Körnung 120, für größere mit Körnung 80. Danach in Stufen feiner bis zur Endkörnung, ohne eine Körnung zu überspringen.
4. Neu fräsen statt schleifen. Bei Stufen über 0,1 mm ist eine neue Bahn schneller: Fräse ausrichten, flach zustellen und die ganze Fläche noch einmal fräsen. Wie viel du dafür abnehmen musst, rechnest du im Abtrag-Rechner aus.

Beim Schleifen entsteht feiner Staub. Holzstaub ist gesundheitsschädlich, Staub von Hartholz wie Eiche und Buche gilt als krebserzeugend. Saug direkt am Schleifer ab, nimm dafür einen Sauger mindestens der Staubklasse M und trag Atemschutz. Der Wirbelwerk hat dafür einen eigenen Schleifmodus für feinen Schleifstaub.

Für einzelne Fehler reichen zwei Formeln. R ist der Radius des Planfräsers, also D ÷ 2.

Durchgerechnet mit einem 35-mm-Planfräser, 20 % Überlappung und je 0,1° Neigung:

Treten beide Neigungen zusammen auf, darfst du die Werte nicht addieren. Der Simulator zeigt für 0,1° quer und 0,1° längs 0,037 mm statt 0,061 mm, weil der tiefste Punkt des Schneidenkreises dann an einer anderen Stelle liegt. Stell es oben selbst ein.