Werkstoffe II: Titan, Kunststoffe, Stähle
Kann man gehärteten Stahl noch fräsen?
Ja. Hartfräsen ist ein etabliertes Verfahren und wird bis etwa 63 HRC eingesetzt, in Sonderfällen darüber. Voraussetzung sind geeignete Schneidstoffe — beschichtetes Feinkornhartmetall im unteren Härtebereich, CBN oder Schneidkeramik darüber —, kurze steife Werkzeuge, kleine Zustellungen bei hoher Schnittgeschwindigkeit und eine schwingungsarme Maschine. Gehärtet wird das Bauteil zuvor in einer Härterei.
Passende Leistungen
Bis zu welcher Härte es geht
Die Grenze verläuft nicht bei einer festen Zahl, sondern beim Schneidstoff. Bis in den Bereich um 55 HRC arbeiten beschichtete Vollhartmetallfräser zuverlässig. Darüber übernehmen kubisch kristallines Bornitrid und Schneidkeramik, mit denen Bearbeitungen bis etwa 63 HRC und in Sonderfällen darüber üblich sind.
Entscheidend ist nicht nur die Härte, sondern auch der Schnittverlauf. Ein durchgehender Schnitt in einer ebenen Fläche ist beherrschbar; unterbrochene Schnitte über Bohrungen und Nuten belasten spröde Schneidstoffe stark und führen schnell zu Ausbrüchen an der Schneidkante.
Werkzeug, Strategie, Maschine
- Werkzeug: kurze Auskraglänge, verstärkter Kern, negative oder neutrale Geometrie, ausgewuchtete Aufnahmen — idealerweise Schrumpffutter.
- Strategie: kleine radiale und axiale Zustellung bei hoher Schnittgeschwindigkeit, gleichmäßige Spanungsdicke, Gleichlauf, weiche Ein- und Austritte statt senkrechtem Eintauchen.
- Maschine: steifer Aufbau, spielfreie Antriebe, hohe Bahngenauigkeit und thermische Stabilität; Ratterneigung ist der häufigste Grund für Ausbrüche.
- Kühlung: häufig trocken oder mit Druckluft. Emulsion kann bei CBN im unterbrochenen Schnitt Thermoschocks auslösen — die Empfehlung des Werkzeugherstellers ist maßgeblich.
- Aufmaß: gleichmäßig und klein halten, damit die Schneide nicht in wechselnde Spandicken läuft.
Wann Schleifen oder Erodieren besser ist
Hartfräsen lohnt sich, wenn Freiformflächen, Konturen im Formenbau oder Korrekturen nach dem Härten gefragt sind — dort ist es oft die einzige wirtschaftliche Lösung und ersetzt aufwendiges Elektrodenschleifen.
An seine Grenzen stößt es bei sehr engen Toleranzen und feinsten Oberflächen, bei tiefen schmalen Taschen mit langen Auskraglängen und bei scharfen Innenecken, die kein rundes Werkzeug erzeugen kann. Hier sind Schleifen oder Erodieren im Vorteil, beides typischerweise durch spezialisierte Betriebe. Häufig ist eine Kombination am wirtschaftlichsten: hartfräsen, was gefräst werden kann, und nur die kritischen Merkmale nachbearbeiten. Die Entscheidung fällt damit über Toleranz, Zugänglichkeit und Stückzahl, nicht allein über die Härte.
Das Wichtigste in Kürze
- Hartfräsen ist bis etwa 63 HRC etabliert, in Sonderfällen auch darüber.
- Bis rund 55 HRC genügt beschichtetes Hartmetall, darüber übernehmen CBN und Keramik.
- Kleine Zustellungen, kurze steife Werkzeuge und eine schwingungsarme Maschine sind Pflicht.
- Scharfe Innenecken, tiefe Taschen und feinste Oberflächen bleiben Domäne von Schleifen und Erodieren.
Weitere Fragen dazu
Warum wird überhaupt hart gefräst statt vorher weich?
Weil das Härten Verzug erzeugt. Wer die Endkontur vor der Wärmebehandlung fertigstellt, hat danach Maßabweichungen, die sich nicht mehr korrigieren lassen. Hartfräsen erlaubt es, nach dem Härten mit kleinem Aufmaß auf Endmaß zu gehen.
Lässt sich gehärteter Stahl auch bohren und mit Gewinde versehen?
Bohren ist mit Vollhartmetallbohrern für gehärtete Werkstoffe bis in den Bereich um 60 HRC möglich, wenn die Maschine steif genug ist. Gewinde werden dagegen meist vor dem Härten gefertigt oder anschließend erodiert. Alternativ sieht die Konstruktion Gewinde in weicheren Zonen oder Gewindeeinsätze vor.
Welche Oberflächengüte ist beim Hartfräsen erreichbar?
Mit kleinen Zustellungen, engen Bahnabständen und stabilen Werkzeugen sind Oberflächen erreichbar, die im Formenbau oft ohne Polieren auskommen. An die Güte einer geschliffenen Fläche reicht das Verfahren jedoch nicht heran. Wo Feinstoberflächen gefordert sind, folgt ein Schleif- oder Polierschritt.
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