Edelstahlfräsen optimieren: Schneidwerkzeugauswahl & Kernbearbeitungseinblicke

Welcher Fräser für Edelstahlbearbeitung? Häufiges Problem. Wenn Kunden bei Edelstahlbearbeitung Ausbrüche & Kaltverfestigung erleben. Dieser Artikel kombiniert 18 Jahre Branchenpraxis & Fachwissen von SANS Machining zur Lösung.

Merkmale des Edelstahlfräsens

Verglichen mit 45er-Stahl-Zerspanbarkeit (Referenz = 1): Austenitisch = 0,4, Ferritisch = 0,48, Martensitisch = 0,55. Austenit-Ferrit-Mischung = noch schlechter.

1. Starke Kaltverfestigung (Work Hardening)

Edelstahl verfestigt stark. Austenit-Ferrit-Mischung am stärksten. Gehärtete Schicht: Härte 1,4–2,2× Matrixhärte, Festigkeit R = 1470–1960 MPa. Hohe Plastizität, hoher Verfestigungskoeffizient. Austenit instabil → unter Schnittkraft in Martensit umwandelbar.

2. Hohe Schnittkräfte

Hohe Plastizität, besonders Austenit: Verformungsgrad 2,5× 45er-Stahl. Beim Fräsen: große plastische Verformung → höhere Schnittkraft, starke Kaltverfestigung, hohe Warmfestigkeit, schweres Spanbrechen.

3. Hohe Schnittemperaturen

Große plastische Verformung → erhöhte Reibung, geringe Wärmeleitfähigkeit → unter gleichen Bedingungen: Frästemperatur Edelstahl ~ 200 °C höher als 45er-Stahl.

4. Schwerer Spanbruch

Bei Edelstahl: leichtes Aufkleben & Aufbauschneidenbildung. Hohe Plastizität & Zähigkeit → Span bricht schwer. Unter Hochtemperatur/Hochdruck: Werkzeug neigt zu Anhaftungsverschleiß & Aufbauschneide.

5. Hoher Werkzeugverschleiß

Edelstahlfräser nötig, da TiC-Hartpunkte im Edelstahl heftigen Schleifverschleiß verursachen. Unter Hochgeschwindigkeit/-temperatur/-druck: Schneidwerkzeug → Anhaftung, Diffusion, Kraterverschleiß.

Welcher Fräser für Edelstahlbearbeitung?

Bei Edelstahlbearbeitung: Material mit hoher Härte, guter Verschleißfestigkeit, Festigkeit, Zähigkeit, guter Wärmeleitfähigkeit wählen.

Hartmetalle: YG, YW. TaC- oder NbC-haltige Wolfram-Kobalt-Feinkorn-/Ultrafeinkorn-Hartmetalle. Z. B. YG6X, YG813, YW4, YD15.

HSS (High Speed Steel): W6Mo5Cr4V2Al, W10Mo4CrV3Al.

Für gängige Edelstähle (201, 304): gewöhnliche beschichtete Hartmetallfräser, 4 Schneiden → gut. Alle großen CNC-Werkzeughersteller bieten spezielle Edelstahlfräser. Preisunempfindliche Kunden → diese Wahl. Für 316, gehärteten/gewärmten Edelstahl, importierte/hartharte Güten: neben hochharten Schneiden müssen Schneiden schärfer sein → Marken-Edelstahlfräser bevorzugen.

Sinnvolle Schnittparameter für Edelstahlbearbeitung

Edelstahlbearbeitung: Schruppen & Schlichten. Schruppen: YW/YT Hartmetall mit niedrigerem TiC-Gehalt. Schlichten: YW/YT mit hohem TiC-Gehalt.

Zur Ausbruchvermeidung: Schneidenfestigkeit erhöhen, Spanwinkel kleiner oder negativ wählen. Hartmetall: Wendewinkel (Helixwinkel) 5–10°. HSS-Schaftfräser: 35–45°. Beim Edelstahlfräsen: größeren Helixwinkel wählen. Bei Rohren/Dünnwandteilen: Maiskolbenfräser (Corn End Mill) einsetzen.

Gängige Verbrauchswerte Edelstahlfräsen:

Hartmetall-Edelstahlfräser: Schnittgeschwindigkeit vc = 40–60 m/min. Um Schneide in gehärteter Schicht & beschleunigten Verschleiß zu vermeiden: Vorschub fz > 0,1 mm.

HSS-Schaftfräser: vc = 8–40 m/min, fz = 0,013–0,15 mm/Z.

Weiteres Wissen zur Edelstahlbearbeitung

1. Bei hochhartem Edelstahl: HSS-Schaftfräser vermeiden.
2. Je höher Stahlhärte, desto niedriger Schnittdaten wählen.
3. Bei großem Seitenschneiden: niedrigere Schnittgeschwindigkeit.
4. Beschichtete Hartmetallwerkzeuge: Schnittgeschwindigkeit um ~50 % erhöhbar.
5. Beim Schneiden: vollständige Kühlung beachten. Hartmetall + Edelstahl: keine wasserlöslichen KSS → Schneide thermischem Schock ausgesetzt → Ausbruchgefahr.