Achtung: Für die handelsüblichen Spiral- bzw. Wendelbohrer (für Me-tall) gilt bei deren Verwendung mit Acrylglas grundsätzlich, dass sie zu-vor werkstoffgerecht umgeschliffen werden (siehe auch 1.7 Werkzeuge).
3.1 Spiral- bzw. Wendelbohrer Um Spiral- bzw. Wendelbohrer bei PLEXIGLAS® werkstoffgerecht ein-setzen zu können, muss der Spitzen-winkel von normalerweise 120° auf 60° bis 90° verringert werden. Der Spanwinkel muss auf einen Wert zwischen 4° und 0° zurückgeschlif-fen werden. Nur dann kann der Boh-rer richtig arbeiten: Er schabt, statt zu schneiden, Ausbrüche der Boh-rung beim Austritt aus der Platte werden somit vermieden (siehe Abb.
12). Der Freiwinkel sollte mindestens 3° betragen. Bei größeren Bohrdurch-messern – etwa ab 8 mm – ist es vorteilhaft, die Querschneide anzu-spitzen, damit der Anpressdruck bei Beginn der Bohrung vermindert wird.
Um jede Kerbwirkung auszuschließen, werden die Bohrungen leicht ange-fast bzw. gesenkt. Spiralbohrer-Typen mit kleinerem Drallwinkel (β = 12 ° bis 16 °) zur besseren Spanabführung sind vorteilhaft, müssen aber – wie bereits beschrieben – ebenfalls um-geschliffen werden.
Ab einer Materialdicke von mehr als 5 mm sollte mit Kühlschmierstoff oder acrylglasverträglichem Bohröl (Emulsion in Wasser) gekühlt bzw.
geschmiert werden. Bei tiefen Boh-rungen kann es vorteilhaft sein, nur mit Bohröl zu arbeiten.
Abb. 13 verdeutlicht die optimalen Bohrbedingungen: Bei einem Vor-schub zwischen 0,1 und 0,3 mm/
Umdrehung und einem Durchmes-ser des Bohrers von 25 mm liegt die günstigste Drehzahl bei 510 U/min.
Unter diesen Bedingungen und der Verwendung von Bohröl entstehen seidenmatte, fast durchsichtige Bohrungswand-Oberflächen. Eine weitere Verbesserung der Ober-flächenqualität ist durch Verwendung der in der Metallbearbeitung
bekannten Reibahlen möglich.
Die Fotos von Abb. 14 verdeutlichen den Einfluss von Drehzahl bzw.
Schnittgeschwindigkeit und Vorschub auf die Qualität der Bohrung, hier PLEXIGLAS® GS:
Oben: Zu hohe Drehzahl und/oder zu großer Vorschub: krümeliger Span, unsaubere Bohrung.
Mitte: Zu niedrige Drehzahl und/oder zu geringer Vorschub: Überhitzung, Zersetzungserscheinungen im Bohr-loch, verschmolzener Span.
Unten: Optimale Drehzahl und richtiger Vorschub: Glatte Bohr- oberfläche, gleichmäßig zusammen-hängender Fließspan.
Beim Bohren dünner Platten ist es vorteilhaft, sie mit einer festen, planen Unterlage zusammen zu spannen, um das „Ausmuscheln“ oder Ausbrechen der unteren Lochkante zu vermeiden. Bei Bohrbeginn sollte der Bohrer langsam und vorsich-tig aufgesetzt werden. Sobald die Schneiden das Material voll erfasst haben, kann der Vorschub erhöht werden. Unmittelbar vor dem Durch-stoßen der Unterkante wird der Vorschub wieder zurückgenommen.
Schliff- und Arbeitsdaten PLEXIGLAS® GS und XT
Freiwinkel α 3° bis 8°
Spanwinkel γ 0° bis 4°
Spitzenwinkel σ 60° bis 90°
Drallwinkel β 12° bis 16°, meist 30°
Schnittge-
schwindigkeit vc 10 bis 60 m/min Vorschub f 0,1 bis 0,3 mm/U
Abb. 12: Richtiger Anschliff von HSS-Bohrern für PLEXIGLAS® (Schneidkanten müssen schaben statt schneiden!)
3–8°
12–16°
0–4°
60–90°
Abb. 13: Empfohlene Schnittgeschwindigkeiten, Durchmesser und Drehzahlen beim Bohren von PLEXIGLAS®
100
Durchmesser d in mm
100 200 400 510 800 1000 2000 4000
Drehzahl der Arbeitsspindel n in min-1
vmin = 10 m/min
vmax = 60 m/min
v = 40 m/min
Abb. 14: Verschiedene Späne
a), b), c), e) werden bei allen Werk-stoffen dem Einzelfall angepasst langsam laufend verwendet. Beim Typ d) sind dagegen – dem Fräsen ähnlich – Drehzahlen oft oberhalb 10.000 U/min üblich.
3.3 Auskreisen
Große Bohrungen in dünnen Platten lassen sich bei PLEXIGLAS® mit folgenden Werkzeugen herstellen:
• Kreisschneider (Abb. 16)
• Sägeglocke und Lochsäge (Abb. 17)
• Fingerfräser (Abb. 18) in Fräsmaschine oder vergleichbarer Maschine mit drehbarem Spannteller.
Besonders beim Auskreisen ist die Schnittgeschwindigkeit dem jeweili-gen Einzelfall anzupassen. Verwendet werden handelsübliche Werkzeuge, wie sie auch bei der Metallverarbei-tung eingesetzt werden.
Bei PLEXIGLAS® XT ist Wasser-kühlung vorteilhaft, wenn mit der Sägeglocke oder der Lochsäge gearbeitet wird.
Kreisschneider müssen für PLEXIGLAS® einen Spanwinkel von 0° aufweisen. Wie beim Bohren, ist es auch beim Auskreisen dünner Platten vorteilhaft, sie mit einer festen, planen Unterlage zusammen- zuspannen, um an der Schnittfläche auch eine saubere Unterkante sicherzustellen.
Auskreisungen bis ca. 60 mm Durchmesser können mit einer Sägeglocke oder Lochsäge vor-genommen werden. Beide haben gegenüber dem Kreisschneider den Vorteil, dass sie auch in Verbindung mit einer Handbohrmaschine zu verwenden sind.
Der Mittelpunkt der Auskreisung wird normalerweise mit einem Zentrier-bohrer vorgebohrt, so dass sich der Auskreisvorgang stabilisiert.
Bei dickwandigem Material, bei tieferen Bohrungen und Sacklöchern sollte, wenn der Vorschub mit der Hand vorgenommen wird, der Bohrer wiederholt „gelüftet“ werden, um Überhitzung auszuschließen.
Bohrungen in Drehteilen oder in langen Werkstücken lassen sich vor-teilhaft auf Drehbänken herstellen.
3.2 Spezialbohrer und Senker Spezialwerkzeuge sind für PLEXIGLAS® zu empfehlen, wenn neben der normalen Werkstattarbeit – beispielsweise an der Baustelle – an Formteilen oder eingebauten Teilen mit der Handbohrmaschine gearbeitet wird. Ihre konstruktiven Eigenschaften tragen dazu bei, dass das Material nicht flattert oder einreißt.
Die gebräuchlichen Spezialbohrer und Senker sind:
a) Stufenbohrer
Dieser einschneidige Bohrer arbei-tet rattermarkenfrei und garantiert eine saubere riefenfreie zylindrische Bohrung. Mit der jeweils nächsten Bohrstufe wird das Loch zugleich angefast und die Wirtschaftlichkeit des Arbeitsvorgangs erhöht.
b) Kegelbohrer
Es entstehen leicht konische Boh-rungen, aber das „Ausmuscheln“ des Bohrlochs an der Austrittseite wird verhindert. Dreischneidige Ausführung.
c) Spezialsenker
Eignet sich besonders zum Entgraten vorhandener Löcher, gute Spanführung durch schräge Bohrung, keine Ratter-marken, einschneidig.
d) Fräsbohrer
Mit ihm können sehr einfach auch Langlöcher herausgearbeitet werden.
e) Bohrsenker
Dieser mehrschneidige Senker empfiehlt sich beim Entgraten, Anfasen und Senken.
Bei allen Spezialbohrern muss auf die einwandfreie Beschaffenheit ihrer Spitze geachtet werden.
Die Drehzahlen dieser Werkzeuge unterscheiden sich meist deutlich von denen der Spiralbohrer. Die Werkzeuge
Das Auskreisen mit einem Finger-fräser wird mit hochtourig laufenden Fräsmaschinen (ab ca. 10.000 U/min) vorgenommen oder mit einfacheren Vorrichtungen, die mit einem (Hand-) Fräsmotor ausgerüstet sind. Mit diesem Werkzeug können in planes Material große Löcher gefräst oder – da keine Zentrierbohrung erforderlich ist – runde Scheiben herausgearbeitet werden. Voraussetzung ist, dass die Maschinen mit drehbaren Tischen ausgerüstet sind. Das Aufspannen der Platte erfolgt mechanisch oder durch Ansaugen mit Vakuum. Auf jeden Fall muss eine feste Verbindung sichergestellt sein, denn nur so wird ein Flattern oder Einreißen des Materials vermieden.
3.4 Gewindeschneiden
Zum Schneiden von Innen- und Außengewinden in PLEXIGLAS®
werden die handelsüblichen Gewinde- bohrer und Schneideisen eingesetzt.
Bei PLEXIGLAS® sind acrylglas- verträgliche Kühlschmierstoffe emfehlenswert.
Auch beim späteren Verschrauben muss unbedingt darauf geachtet werden, dass beispielsweise die Metallschrauben keinen Ölfilm haben oder das Öl kunststoffverträglich ist.
In Innengewinden ist die Verwendung von Kunststoff-Schrauben, z. B. aus Polyamid, vorteilhaft.
Grundsätzlich besteht für alle Kunststoffe beim Gewindeschnei-den Bruchgefahr durch Kerbwirkung.
Dies gilt besonders für extrudiertes Acrylglas; daher bei PLEXIGLAS® XT besser vermeiden. Deshalb sollte die Befestigungsart der Verschraubung an in die Platten geschnittenen Gewin-den nur dann gewählt werGewin-den, wenn keine andere – beispielsweise Kleben, Klemmen oder Verschrauben durch ein Durchgangsloch – möglich ist.
Die Kernbohrung wird etwa 0,1 mm größer ausgeführt als bei Stahl. Um den Verschleiß der Gewinde gering zu halten, bei ihrer Reparatur, oder um die Stabilität des Geräteteils zu erhöhen, ist es von Vorteil, das Innen-gewinde durch einen Gewindeeinsatz aus Metall zu verstärken, der mit unterschiedlichen Verfahren einge-bracht werden kann.
Abb. 16: Kreisschneider Abb. 17: Sägeglocke und Lochsäge
Abb. 18: Fingerfräser
Abb. 15: Verschiedene Spezialbohrwerkzeuge (siehe Erläuterungen im Text)
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Bei PLEXIGLAS® wird die Frästechnik angewendet, um Sägekanten oder Stanz- und Scherschnitte nach-zuarbeiten, Rundungen bzw. Kurven-linien zu erzeugen und Formteile zu besäumen.
Gegenüber dem Sägen werden dabei zwei Vorteile besonders deutlich:
Aus dem Plattenmaterial kann fast jeder beliebige Umriss sehr genau herausgearbeitet werden, ohne dass Ausbrüche an der Unterkante der Schnittstelle drohen. Die wesentlich bessere Schnittqualität reduziert außerdem den Aufwand für die Nachbearbeitung.
Zur Bearbeitung können grundsätzlich alle handelsüblichen Arten von Fräsmaschinen angewendet werden.
Die Palette reicht von der einfachen Handfräsmaschine bis zum nume-risch gesteuerten Automaten. Bei den Werkzeugen sind zwar auch mehrschneidige Walzenfräser üblich, doch sollten beim Fräsen mit klei-neren Durchmessern stets ein- oder zweischneidige Fingerfräser mit guter Spanabführung eingesetzt werden, um eine hohe Schnittgeschwindig-keit und damit ein gutes Fräsbild zu erzielen. Bei mehrschneidigen Fräsern und hoher Schnittgeschwindigkeit besteht die Gefahr, dass sich die Zähne zusetzen. Allerdings muss bei einschneidigen Fräsern das
Span-futter mit Hilfe von Justierschrauben sorgfältig ausgewuchtet werden.
Geschieht dies nicht, kann die Unwucht zu Rattermarken am Werk-stück und/oder zu Schäden an der Maschine führen.
Abb. 19 zeigt, dass beim Fräsen gute Ergebnisse erzielt werden z. B. sowohl mit einem Besäumfräser von 8 mm Durchmesser bei 11000 U/min als auch mit einem Diamantfräskopf mit 90 mm Durchmesser, der mit 15.000 U/min arbeitet, da die jeweiligen Schnittgeschwindigkeiten dann noch im empfehlenswerten Bereich liegen.
Zwar richtet sich die Wahl der Fräser nach der jeweiligen Bearbeitungsauf-gabe, doch in jedem Fall ist sicherzu-stellen, dass folgende Voraussetzun-gen erfüllt sind:
Schliff- und Arbeitsdaten PLEXIGLAS® GS und XT Freiwinkel α 2 ° bis 10 ° Spanwinkel γ 0 ° bis 5 ° Schnittge-
schwindigkeit vc 200 bis 4500 m/min Vorschub f bis 0,5 mm/U Spantiefe a bis 6 mm
Wie beim Sägen kommt es auch beim Fräsen auf die richtige Schnei-den-Geometrie an. Mit den nachfol-gend genannten Fräser-Typen lassen
sich einwandfreie Fräskanten beim Besäumen und Nutenfräsen bei PLEXIGLAS® XT erzielen, wobei gleiches für PLEXIGLAS® GS gilt.
Kennzeichen dieser zweischneidigen Voll-Hartmetall-Fräser (Abb. 22, a + b) ist für das Besäumen:
• der große Spanwinkel für gute Spanabfuhr
• und für das Nuten:
• eine Schneide bis Fräsermitte erleichtert das
„Eintauchen-ins-Material“.
Zum Besäumen von Plattenpaketen (mit auf den Platten belassenen PE-Oberflächenschutzfolien) haben sich Fräser ohne Drall als optimal erwie-sen, z. B. PLECUT (Abb. 22, c). Mit diesem Fräser-Typ wird das Auseinanderspreizen der Einzel- platten vermieden.
Im Normalfall muss beim Fräsen von Acrylgläsern nicht gekühlt werden.
Beim Einsatz von mehrschneidigen Werkzeugen größeren Durchmessers ist Kühlen vorteilhaft, bei Walzen-fräsern oft erforderlich. Zu verwenden sind acrylglasverträgliche Kühl-schmierstoffe.
Bei zahlreichen Verarbeitungsver-fahren müssen die Plattenkanten angeschrägt oder angefast sein, beispielsweise beim Kleben mit Poly-merisationsklebstoffen. Dies gelingt mit einem Fräser oft besser als mit einer schwenkbaren Kreissäge.
Auch bei Rohren ist Anfasen mit dem Fräser möglich (sinngemäß zu Abb. 20).
Nach dem Kleben oder Umformen müssen oft Wülste oder Flansche auf gleiche Breite abgearbeitet oder ganz entfernt werden. Auch dazu eignen sich Fräser mit entsprechenden Distanzrollen, z. B. Kugellagern, an denen das Werkstück entlang geführt wird (siehe Abb. 21).
Das Fräsen mit Diamantwerkzeugen ist zu empfehlen, wenn – ähnlich wie beim Polieren – hochglänzende Oberflächen erzielt werden sollen (siehe 7.2 Polieren).
Fräserdurchmesser d in mm
2000 4000 8000 10000 20000 40000
Drehzahl der Arbeitsspindel n in min-1
Abb. 19: Empfohlene Schnittgeschwindigkeiten, Durchmesser und Drehzahlen beim Fräsen von PLEXIGLAS®
vmax = 4500 m/min
vmin = 200 m/min
15000 11000