Kunststoff fräsen leicht gemacht!

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Wenn Du für den Modellbau, für Dein Hobby oder im Beruf Kunststoff fräsen möchtest, kannst Du bei der Bearbeitung des weichen Werkstoffes schnell auf einige Probleme stoßen. Zum Beispiel können bei falscher Auswahl der Zerspanungsparameter aufgrund der Wärmeentwicklung schnell geschmolzene Kanten an deinen Werkstücken entstehen. Auch Verzug ist ein häufiges Problem bei der Bearbeitung von Kunststoffbauteilen.

Dieser Artikel gibt dir auf folgende Fragen, die du schon immer über das Fräsen von Kunststoff wissen wolltest eine Antwort:

  • Welche Kunststoffe können bearbeitet werden?
  • Wie kannst Du Werkstücke aus Kunststoff einspannen?
  • Was sind die 7 wichtigsten Punkte die beim Fräsen von Kunststoff berücksichtigt werden müssen?
  • Worauf muss man beim Fräsen von Kunststoff besonders achten?

Also bitte schnell weiterlesen…

 

Worauf es beim Kunststoff fräsen ankommt

Kunststoff Fräsen eines Schriftzugs

Kunststoff Fräsen leicht gemacht

Die Schärfe des Kunststofffräsers

Die Schärfe des Fräsers ist sehr wichtig, da ein stumpfer Fräser zum Schmelzen des Werkstoffs und damit zu unsauberen Schnittkanten führt. Am besten nutzt Du zum Fräsen von Kunststoff Spezialfräser. Mit einem Fräser für Alu bist Du am besten beraten, da dieser filigran und präzise einsetzbar ist und aufgrund der guten Schneide nicht zur Wärmeentwicklung führt. Die besten Erfahrungen habe ich mit neuen Ein-Schneiden Fräsern gemacht. Diese verwende ich dann aber auch nur für Kunststoffe und niemals für Metalle, damit sich die Schneide nicht abnutzt.

Die richtige Schnittgeschwindigkeit

Auch die Arbeitsgeschwindigkeit hat einen gehörigen Einfluss, sodass ein schnelles Fräsen weniger Wärme erzeugt, als wenn Du mit dem Fräser langsam durch das Material schmierst. Grund ist, dass bei zu geringer Schnittgeschwindigkeit der Span nicht mehr richtig geschnitten sondern eher abgerissen wird. Der Wärmeeintrag in das Grundmaterial lässt sich durch eine geeignete Kühlung (z.B. Bohremulsion oder Druckluftkühlung) reduzieren.

7 wichtige Punkte für das Zerspanen von Kunststoffen:

Du kennst es vielleicht: Gerade hast du an Deiner Fräse ein Kunststoffbauteil mit den richtigen Schnittparametern fertig gefräst, ausgespannt und schon verzieht sich das Teil nach der Entnahme aus der CNC Maschine. Eine gute Kenntnis der Materialeigenschaften, der Einsatz von geeignetem Werkzeug und die richtige Arbeitsvorbereitung können dir an dieser Stelle weiterhelfen.

  1. Schmelztemperatur
    Die Schmelztemperatur thermoplastischer Kunststoffe berücksichtigen (ca. 150°C). Hierfür die richtigen Schnittdaten und Fräser verwenden. Als Hilfestellung findest du hier ein PDF von Licharz: Hilfe für die Fräserauswahl beim Fräsen von Kunststoffen.
  2. Kühlung
    Kühlung mit Pressluft oder Bohremulsion vermindert temperaturbedingte Probleme.
  3. Einspannung:
    Um Kunststoffplatten spannungsfrei zu halten diese am besten mit Vakuum festspannen. Alternativ kann das Kunststoff-Halbzeug mit gutem doppelseitigem Klebeband (z.B. Tesafix 4959) auf eine steife Kunststoff-Opferplatte geklebt werden. Die Opferplatte kann dann angefräst werden und wird beim nächsten Einsatz einfach ausgetauscht. Den Kunststoff an der Auflage vollständig unterstützen da er sich sonst beim Bearbeiten durchbiegt.
  4. Werkzeugwahl
    Nur sehr scharfes Werkzeug verwenden (Einschneider oder Zweischneider).
  5. Entgraten
    Beim Fräsen von Kunststoffen entsteht oft ein unschöner Grat, dieser kann am einfachsten mit einem scharfen Entgratmesser entfernt werden.
  6. Verzug:
    Ähnlich wie bei Stahlblechen können sich auch Kunststoffplatten nach dem Bearbeiten Verziehen. Grund ist, dass extrudierte Kunststoffplatten innere Spannungen besitzen. Wird jetzt eine Seite überfräst, werden die Spannungen frei und die Platte wölbt sich.
    Vermeiden lässt sich das durch vorhergehendes Tempern oder durch ein ausreichendes Aufmaß vor der Bearbeitung und einen nachträglichen Schlichtvorgang um die Wölbung auszugleichen. Bei Platten hilft oft auch eine wechselseitige Bearbeitung. Halbzeug-Scheiben aus einem Rundmaterial neigen generell weniger zu Verzug als ganze Kunststoff-Platten.
    Auch sollte die Bearbeitung der Platten bei Raumtemperatur erfolgen, also nach dem Holen aus dem kalten Lager im Winter erst mal aufwärmen lassen.
  7. Gesundheit:
    Beim Zerspanen von Faserverstärkten Kunststoffen können feinste Fasern in die Lunge gelangen und zu dauerhaften Gesundheitsbeeinträchtigungen führen. Bitte geeignete Sicherheitsmaßnahmen (Absaugung, Kapselung…) vorsehen.

Welche Kunststoffe lassen sich fräsen?

Kunststoff ist nicht gleich Kunststoff. Es gibt in der Dichte des Materials gravierende Unterschiede, die sich bei der Zerspanung von Plastik auswirken.

Gängige Kunststoffe die gefräst werden sind POM, PA, PP, PS, PET, PTFE sowie der Hochleistungskunststoff PEEK. Im Modellbau werden häufig auch faserverstärkte Kunststoffe bearbeitet.

Je höher die Schmelztemperatur bzw. auch die Wärmekapazität des Kunststoffes ist, umso besser wird er sich tendentiell verarbeiten lassen. Den geringsten Temperatureinfluss unter den mir bekannten Kunststoffen hat PEEK. Mit seiner hohen Schmelztemperatur und der geringen Temperaturausdehnung im Vergleich zu anderen Thermoplasten lässt sich PEEK vergleichsweise gut bearbeiten.

Beispielvideo zum Zerspanen von Acryl (Plexiglas bzw. PMMA)

Zusammenfassung und Fazit

Ein scharfer Fräser ist das A und O beim Kunststofffräsen! Solltest du Probleme mit geschmolzenen Schnittkanten haben, versuche deine Schnittgeschwindigkeit anzupassen und verwende eine Bohremulsion zur Kühlung. Verzug kannst du durch vorangehendem Tempern oder durch Kauf von Rundmaterial entgegenwirken. Auch die Einspannung deines Werkstücks sollte möglichst spannungsfrei erfolgen. Und nochmals: Verwende einen neuen scharfen Fräser!

 

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