Die Oberfräse zum Fräsen von Nuten, Radien und Zinkenverbindungen

Die Oberfräse zum Fräsen von Nuten, Radien und Zinkenverbindungen

Sägen, Feilen oder schleifen stellt für viele Heimwerker keine große Herausforderung dar. Bei einer Oberfräse sind sich viele jedoch nicht sicher, ob sie diese wirklich benötigen und wofür sie sie einsetzen sollen.

Doch spätestens, wenn Nuten in Holz nötig sind, die nicht über den Rand hinaus gehen dürfen, ist der Einsatz einer Oberfräse nötig und unabdingbar. Nur eine Oberfräse kann in das Material eintauchen und gleichzeitig seitlich fräsen. Kommt hier das erste Mal die Fräse zum Einsatz, eröffnen sich mit dem ersten Einsatz ungeahnte Möglichkeiten und mit jeder Arbeit folgen neue Ideen, wofür die Oberfräse genutzt werden kann. Jetzt werden Kanten verrundet oder verziert und leicht entsteht aus einer eckigen Kiste eine verzierte Schachtel oder Truhe.

Die Oberfräse ist ein einfach aufgebautes Werkzeug. Dank vieler unterschiedlicher Fräserformen und besonderem Zubehör, ist sie jedoch vielseitig einsetzbar. Sie ist praktisch sinnvoll und kann auch "nur" zum Verzieren eingesetzt werden.

Was ist eine Oberfräse?

Die Oberfräse gehört zu den spanenden Werkzeugmaschinen, die mittels eines Fräser und mehrerer Schneiden Späne vom Werkstück abträgt und es so in die gewünschte Form bringt. Ihren Ursprung findet sie in großen stationären Fräsmaschinen, ist jedoch transportabel und lässt sich leicht von Hand führen.

Der Grundaufbau einer Oberfräse ist recht einfach und besteht aus einem Gehäuse, in dem ein Motor untergebracht ist, der das eingesetzte Werkzeug – den Fräser – antreibt. Die verstellbare Grundplatte ermöglicht es, die Oberfräse winklig auf dem Werkstück aufzusetzen und die Bearbeitungstiefe festzulegen. Ihre Flexibilität und den breiten Einsatzbereich gewinnt die Oberfräse hauptsächlich durch verschiedene Fräser und umfangreiches Zubehör. Dieses ermöglicht es, Rundungen und Nuten zu fräsen, Kanten zu profilieren und Zinkenverbindungen herzustellen. Dem Einsatz sind jedoch kaum Grenzen gesetzt und es gibt wahre Künstler mit diesem Werkzeug.

Aufbau und Funktionen der Oberfräse

Die Oberfräse ist in ihren Funktionen kein Meisterwerk. Zur Bedienung benötigt sie einen Schalter in Kombination mit Drehzahlregulierung, eine Werkzeugaufnahme und eine Höhenverstellung. Der eingespannte Fräser muss sich drehen und in der Höhe verstellen lassen. Bereits diese Funktionen sind ausreichend, um mit einer Oberfräse zu arbeiten.

Wie bei jedem Werkzeug, vereinfachen jedoch zusätzliche Ausstattungen die Arbeit. Die häufigsten Grundausstattungen, die heute an fast jeder Oberfräse zu finden sind, sollen hier kurz vorgestellt werden. 

Aufbau der Oberfräse
Aufbau der Oberfräse
  1. Optional aber an viele Oberfräsen verfügbar, ist eine Höhenverstellung mit Skala und Feinjustierung. Mit dieser lässt sich die Fräse jedoch nicht verstellen – sie dient als Tiefenanschlag. Der Anschlag, meist ein Stab aus Kunststoff, begrenzt, wie bei einer Tischbohrmaschine die Eintauchtiefe, indem er fixiert wird und mit der Spitze auf der Grundplatte aufsetzt. Zur groben Einrichtung lässt er sich lösen und verschieben, die Feinverstellung erfolgt mittels einem Gewinde, welches den Anschlag mit der Gewindesteigung justiert. Mit der Höheneinstellung sind zumeist zwei Skalen verbunden. Eine größere an der Oberfräse zeigt den direkten Hub in Millimeter an. Weitere Skaleneinteilungen an der Justierschraube dienen der Feinverstellung ohne Bezug auf die zweite Skala. Zumeist wird hier nur die Steigung des Gewindes unterteilt. Handelt es sich beispielsweise um ein Gewinde mit einer 1 mm Steigung, bedeutet eine Umdrehung der Stellschraube einen Höhenverstellung von 1 mm und eine halbe um 0,5 mm.
  2. Der Revolveranschlag dient der schnellen Verstellung des Tiefenanschlags in unterschiedlichen Stufen. Wie ein Trommelrevolver lässt er sich drehen und rastet in mehreren Punkten ein. Benötigt wird der Revolveranschlag, wenn Fräsarbeiten mit großer Frästiefe in mehreren Stufen ausgeführt werden müssen. Hiefür wird im Stillstand der Fräser auf der Materialoberfläche aufgesetzt, der Anschlag gelockert und nach oben gehoben. Nachdem der Revolveranschlag auf die höchste Position gedreht wurde, kann der Anschlag darauf abgesetzt und in der Position fixiert werden. Vor jedem Fräsvorgang wird nun der Revolveranschlag um eine Position verdreht und die Fräse auf die nächste Arbeitstiefe gesenkt. Eine Verstellung des Anschlages ist hierfür nicht nötig.
  3. Je nach Material und Durchmesser des Fräsers sind unterschiedliche Schnittwerte nötig, die vor dem Fräsvorgang grob mit der Drehzahlregulierung eingestellt und beim Fräsen nachjustiert werden können. Weiche Hölzer können mit einer höheren Drehzahl bearbeitet werden als harte Hölzer.
  4. Der Sicherheitsschalter besteht zumeist aus zwei mechanischen Einheiten. Ehe der Hauptschalter betätigt werden kann, muss seitlich mit einem kleinen Knopf eine Sperre entriegelt werden. Anders, als bei vielen Bohrmaschinen, dient der zweite Knopf nicht der Arretierung und damit dem dauerhaften Lauf der Oberfräse. Während des Fräsvorgangs muss der Einschalter dauerhaft betätigt werden.
  5. Das Werkzeug – der Fräser – wird in einer Spannzange aufgenommen. Zum Spannen muss eine Überwurfmutter gegen die Spindel gedreht werden. Um ein Mitdrehen der Spindel ohne den Einsatz eines zweiten Werkzeuges zu verhindern, wird die Spindelarretierung gedrückt, bis sie spürbar einrastet. Jetzt kann mit einem Schlüssel die Überwurfmutter gespannt oder gelockert werden.
  6. Der Hub einer Oberfräse ist auf Federn gelagert, damit sie sich nicht selbstständig in das Material senkt. Um dennoch eine eingestellte Zustellung beizubehalten, wird die Fräse in der Zustellung mit der Hubklemmung arretiert. Diese sitzt zumeist hinter dem linken Griff und kann mittels Mittelfinger bedient werden, ohne die Hand vom Griff zu nehmen.
Frästiefenanschlag
1. Frästiefenanschlag
Revolveranschlag
2. Revolveranschlag
Drehzahlregulierung
3. Drehzahlregulierung
Sicherheitsschalter
4. Sicherheitsschalter
Spindelarretierung
5. Spindelarretierung
Hubklemmung
6. Hubklemmung

Gleichlauffräsen oder Gegenlauffräsen?

Die Oberfräse arbeitet mit einer hohen Drehzahl, sodass der Materialabtrag sehr schnell vor sich geht und der eigentliche Schnittvorgang kaum wahrgenommen wird. Betrachtet man sich die Arbeitsweise aber langsam, wird deutlich, dass die Schneiden des Fräsers regelrecht in das Material hacken. Wer bereits versucht hat, mit einem Messer einen kleinen Span von Holz abzunehmen und dabei den Ein- und Austritt der Klinge genau zu bestimmen, weiß, welche Kraft hiefür nötig ist, mit dem Messer die Schnittrichtung zu bestimmen. Daher kann auch eine Oberfräse unter falscher Anwendung schnell zu einem gefährlichen Werkzeug werden.

Falsch angesetzt schneidet, der Fräser nicht richtig und sieht sich mit Gewalt an der Werkstückkante entlang. Gehalten werden kann die Oberfräse dann kaum noch und häufig ist anschließend nicht nur das Werkstück ruiniert. Um das zu vermeiden, ist die Fräsrichtung in Anhängigkeit von der Drehrichtung des Fräsers wichtig.

Gegenlauffräsen
Gegenlauffräsen
Gleichlauffräsen
Gleichlauffräsen

Gegenlauffräsen für eine sicher Bearbeitung

Gegenlauf bedeutet in diesem Fall, dass die Schneiden des Fräsers gegen die Bearbeitungsrichtung geschoben werden. Das bedeutet, dass immer ein gewisser Kraftaufwand nötig ist, damit die Schneiden in das Material eindringen. Ohne Druck bleibt die Fräse stehen und nimmt keinen Span. Vergleichbar wäre es mit einem Auto welches mit vorwärts drehenden Rädern rückwärts geschoben wird.

Der Vorteil liegt in der Sicherheit, dass der Fräser nicht selbstständig Material abträgt und die Fräsarbeit zu jeder Zeit leicht kontrolliert werden kann. Nachteilig ist dagegen die Form des Spanes. Wie auf dem Bild zu erkennen, beginnt der Materialabtrag flach und endet in einem dicken Span, der zu Ausplatzungen führen kann. Daher ist es ratsam, die gesamte Schnittiefe in einen Schrupp- und einen Schlichtspan zu teilen.

Gleichlauffräsen für eine glatte Schnittfläche

Gleichlauffräsen kennzeichnet sich im gleichen Lauf des Fräsers zur Berabeitungsrichtung. Diese Form der Bearbeitung ermöglicht eine sehr glatte Oberfläche, da der Fräser zwar mit einem großen Span in das Material eindringt, aber sanft ausläuft. Ausrisse am Material sind nicht befürchten. Gleichlauffräsen bürgt jedoch eine große Gefahr und sollte nie bei einer von Hand geführten Fräse genutzt werden. Wie das Antriebsrad eines Autos, versucht sich der Fräser auf dem Material vorwärts zu bewegen und die ins Material greifenden Schneiden bieten hierfür eine enorme Kraftübertragung, die nicht zu halten ist. 

Gleichlauffräsen bei großer Spantiefe sollte daher nur ausgeführt werden, wenn die Fräse und auch das Material sicher gespannt sind und der Vorschub mittels einer spielfreien Spindel erfolgt. Selbst auf einer stationären Fräsmaschine reicht ein wenig Spiel der Vorschubspindel aus, um ein unsauberes Schnittbild zu erzeugen. Nur bei minimaler Schnitttiefe (Schlichtspan) lässt sich Gleichlauffräsen auch mit einer Oberfräse nutzen. Auch hier sollte sehr vorsichtig gearbeitet werden.

Arbeiten mit dem Parallelanschlag oder Fräszirkel

Parallelanschlag und Fräszirkel gehören bei fast allen Oberfräsen zur Grundausstattung und erlauben bereits bei einer sehr simplen Ausführung viele verschiedene Fräsarbeiten auszuführen.

Parallelanschlag

Der Parallelanschlag ist recht einfach aufgebaut und ähnelt dem einer Stich oder Handkreissäge. Zwei Führungsstangen werden an der Grundplatte der Oberfräse befestigt und dienen gleichzeitig der Maßeinstellung. Da es hier selten eine Skala gibt und die Befestigungsstangen kein Raster oder ähnliches besitzen, gestaltet sich die Feineinstellung äußerst schwierig. Auch entsprechen Parallelanschläge selten einer besonderen Qualität, sodass sie eher für grobe Arbeiten gedacht sind. 

Von einigen Werkzeugherstellern, wie Bosch oder Makita sind jedoch auch Parallelanschläge mit Feinjustierung erhältlich, die einem gehobenen Qualitätsstandard entsprechen und eine Feinjustierung besitzen. Hier muss allerdings mit Kosten ab 40 € aufwärts gerechnet werden. Alternativ lassen sich auch Schienen (Wasserwaage, Richtscheit, Klemmschienen, gerade Holzleisten) als Parallelführung nutzen, die mittels Schraubzwingen befestigt werden. Die Ausrichtung ist zwar etwas komplizierter, ist jedoch weder seitlich noch im Abstand zur Holzkante oder einem gewünschten Winkel begrenzt.

Fräszirkel

Werden Kreisauschnitte oder große Verrundungen benötigt, kommt der Fräszirkel zum Einsatz. Dieser gibt mittels einer Zentrierspitze den Mittelpunkt des Kreisbogens vor und führt die Oberfräse entlang dem eingestellten Maß. Viele Oberfräsen bringen bereits einen Fräszirkel mit, der wie der Parallelanschlag an der Oberfräse befestigt wird. Die Zentrierspitze kann entweder mittels Spitze in das Material gestochen werden (nur für leichte Bearbeitungen empfehlenswert) oder mit einem Bolzen (Schraube) in ein vorgebohrtes Loch gesteckt werden. Beide Varianten hinterlassen jedoch Beschädigungen im Holz. Bei Kreisausschnitten ist diese jedoch irrelevant.

Besitzt die Oberfräse keinen eigenen Fräszirkel, so lässt sich dieser auch leicht selbst herstellen. Mehr, als ein Stück Hartholz und drei Bohrungen ist hierfür nicht nötig. Statt Rundmaterial, wie bei originalen Fräszirkeln, kann zu M8 Gewindestangen gegriffen werden, die in jedem Baumarkt erhältlich sind. Das rechte Bild zeigt einen solchen selbst gebauten Fräszirkel aus Stahl. Der linke ist ein Original-Zubehör welcher nur eine Haltestange nutzt.

Mit dem richtigen Fräser zur gewünschten Form

Ein wichtiger Punkt beim Einsatz der Oberfräse, ist die Wahl des richtigen Fräsers. Hier gibt es viele unzählige Formen in unterschiedlichen Größen.

Bearbeitung durch Formfräser
Bearbeitung durch Formfräser

Wichtig sind in erster Linie natürlich Nutfräser, mit denen sich einfache Nuten und Ausschnitte herstellen lassen. Doch bereits hierbei gibt es feine Unterschiede, denn nicht jeder Fräser ist zum Eintauchen in das Material geeignet. Hierzu muss der Fräser von unten betrachtet werden. Treffen sich die beiden Hauptschneiden in der Mitte (ähnlich den Querschneiden eines Bohrers) kann mit diesem Fräser senkrecht in das Material eingetaucht werden. Nutfräser mit einem größeren Durchmesser besitzen jedoch häufig nur sehr kurze Hauptschneiden, die nicht aufeinander treffen. Solche Fräser lassen sich nur von außen oder mittels einer entsprechend großen Bohrung in das Material eintauchen. Für die ersten Aufgaben und dem Einarbeiten in die Materie sind bereits günstige Fräser-Sets erhältlich und ausreichend.

Mit oder ohne Anlaufring?

Häufig besitzen Fräser am Ende ein kleines Kugellager, welches einen besonderen Zweck erfüllt. Werden äußere Kanten an einem Werkstück bearbeitet, ließe sich der Fräser ohne Anschlag oder einer Führung einfach in das Material schieben, was bei Formfräsen nicht wünschenswert ist. Hier dient der Anlaufring als Anschlag an der Materialkante. Gerade beim Abrunden oder Fasen der Werkstückkante wird nur die obere Ecke bearbeitet, ein Großteil der Werkstückkante bleibt unbearbeitet. Diese unbearbeitete Fläche dient als Lauffläche für den Fräser (Anlaufring) und garantiert einen stetig gleichbleibenden Abstand zur Außenkante. Daher können sogar Konturen und Rundungen exakt und gleichmäßig abgerundet und profiliert werden. Fräser mit Anlaufring können jedoch nur Kanten und seitliche Flächen bearbeiten, Nuten lassen sich damit nicht herstellen.

Spannzangen garantieren einen perfekten Rundlauf

Bohrmaschinen nutzen zur Werkzeugaufnahme ein Dreibackenfutter, welches das Werkzeug, wie der Name sagt, auf drei Punkten spannt. Vorteilhaft ist hierbei natürlich, dass sich verschiedene Durchmesser spannen lassen. Der Rundlauf ist jedoch nur selten perfekt. Die Oberfräse arbeitet mit enorm hohen Drehzahlen, sodass bereits eine kleine Unwucht, durch nicht exaktes Spannen, zu Vibrationen und unsauberen Bearbeitungen führen kann. Daher findet hier die Spannzange ihren Einsatz. Sie ist genau für den Schaftdurchmesser des Fräsers  gefertigt und umschließt diesen zu fast 100 %. Das garantiert einen exakten Rundlauf und eine perfekte Laufruhe. Nachteilig ist jedoch, dass für jeden unterschiedlichen Schaftdurchmesser eine passende Spannzange benötigt wird. Um hierbei nicht eine Unmenge an Spannzangen zu benötigen, werden Fräser in einheitlichen Schaftdurchmessern hergestellt. Je nach Größe besitzen sie einen Durchmesser von 6, 8 und 12 mm oder 3/8, 1/4 und 1/2 ". Eingebürgert haben sich im Heimwerkerbereich Schaftdurchmesser von 6 und 8 mm. Da Spannzangen stets passgenau in ihrer Aufnahme sitzen müssen, dürfen nur vom Hersteller vorgegebene oder baugleiche Spannzangen verwendet werden. 

Verschiedene Fräserformen
Verschiedene Fräserformen
Spannzangen für 6 und 8 mm
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Bildnachweis
1. "Die Oberfräse zum Fräsen von Nuten, Radien und Zinkenverbindungen": © Riccardo Düring - heimwerker.de
2. "Aufbau der Oberfräse": © Riccardo Düring - www.heimwerker.de
3. "Frästiefenanschlag": © Riccardo Düring - heimwerker.de
4. "Revolveranschlag": © Riccardo Düring - heimwerker.de
5. "Drehzahlregulierung": © Riccardo Düring - heimwerker.de
6. "Sicherheitsschalter": © Riccardo Düring - www.heimwerker.de
7. "Spindelarretierung": © Riccardo Düring - heimwerker.de
8. "Hubklemmung": © Riccardo Düring - heimwerker.de
9. "Gegenlauffräsen" (Gegenlauffräsen) von keine Angaben zum Autor, Lizenz: CC BY-SA 3.0
10. "Gleichlauffräsen" (Gleichlauffräsen) von Tobias Gaschnitz, Lizenz: CC BY-SA 3.0
11. "": © Riccardo Düring - www.heimwerker.de
12. "": © Riccardo Düring - www.heimwerker.de
13. "": © Riccardo Düring - heimwerker.de
14. "": © Riccardo Düring - heimwerker.de
15. "Bearbeitung durch Formfräser" (Originalbild) von Snowman25, Lizenz: CC BY-SA 4.0, Umwandlung in JPG
16. "Verschiedene Fräserformen": © Riccardo Düring - heimwerker.de
17. "Spannzangen für 6 und 8 mm": © Riccardo Düring - www.heimwerker.de

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