Zerspanung

Wirtschaftliche Zerspanung – gewusst wie!

Viele Faktoren bestimmen die Zerspanbarkeit eines Werkstoffs – und es lohnt sich, sich hierüber möglichst umfassende Kenntnisse anzueignen. Denn je genauer die Fertigungskosten eines Bauteils ermittelt werden, desto wirtschaftlicher lassen sich Zerspanungsaufgaben lösen.

Werkstoffe auf Kupferbasis zeichnen sich durch ihre hervorragende Zerspanbarkeit aus. Darin sind sie den meisten metallischen Konstruktionswerkstoffen überlegen. Vor allem die Messinglegierung CuZn39Pb3, das sogenannte Automatenmessing, hat sich in der Fertigung von Form- und Fassondrehteilen sehr bewährt. Seine guten Zerspanungseigenschaften werden deshalb auch häufig als Vergleichsmaßstab für die Beschreibung anderer Kupferlegierungen herangezogen.

Messing: vielseitig, flexibel, leistungsstark

Grundsätzlich lässt sich festhalten: Kupferlegierungen lassen sich deutlich besser zerspanen als Stahlsorten und Aluminiumlegierungen mit gleicher Festigkeit. Speziell in der Serienfertigung setzen Lohn-, Fasson- und Automatendrehereien deshalb bevorzugt Kupferwerkstoffe ein, sofern nicht spezifische technische Anforderungen deren Einsatz ausschließen. Zur flexiblen Anpassung an die unterschiedlichsten technischen Anforderungen wurde im Laufe der Zeit eine Vielzahl neuer Werkstoffe entwickelt – von hochfesten Kupfer-Aluminium-Legierungen bis zu sehr weichen, reinen Kupfersorten mit hoher Bruchdehnung. Diese Entwicklungen sind auf die kontinuierliche Verbesserung von Material- und Verarbeitungseigenschaften ausgerichtet. Ziel ist es insbesondere, die Produktionskosten mit Hilfe verbesserter Zerspanungseigenschaften zu senken, ohne dass dies die mechanischen oder physikalischen Eigenschaften eines Werkstoffs beeinflusst. Das gilt beispielsweise für Kupfer-Tellur-Blei- oder auch Kupfer-Schwefel-Legierungen, deren Leitfähigkeitswerte denen von Kupfer fast in nichts nachstehen, deren Zerspanbarkeit auf Automaten jedoch ungleich höher ist.

Detailwissen gefragt

Die große Bandbreite an verfügbaren Werkstoffen ermöglicht den Verarbeitern eine hohe Flexibilität. Auf die Ermittlung der optimalen Produktionsparameter wirkt sie sich in vielen Fällen jedoch erschwerend aus. Denn über das Zerspanungsverhalten von seltener verwendeten Kupferwerkstoffen liegen oftmals keine detaillierten Kenntnisse vor. Ein identischer Werkstoff kann deshalb in unterschiedlichen Betrieben unterschiedlich zerspant werden. Dass dies nicht immer zu optimalen Ergebnissen führt, liegt auf der Hand. Die Nachfrage nach Richtwerten und Bearbeitungsvorschlägen für die spanende Fertigung ist folglich groß, zumal in der Serienfertigung selbst geringfügige Abweichungen großen Einfluss auf Fertigungskosten und Wirtschaftlichkeit haben können.

Unterstützung leistet hierbei der Zerspanbarkeits-Index. Er hilft nicht nur beim Vergleich der Kupferwerkstoffe untereinander, sondern ermöglicht auch eine differenzierte Betrachtung metallischer Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium. Die Anwendung seiner Richtwerte führt gerade bei kleineren Produktionsmengen bereits zu hervorragenden Ergebnissen.

Komplexe Rahmenbedingungen berücksichtigen

Deutlich anspruchsvoller ist hingegen die Fertigung größerer Stückzahlen. Sie erfordert eine differenzierte Herangehensweise, die den vielfältigen Randbedingungen und Einflussfaktoren auf die Zerspanung Rechnung trägt. Hier kann der Zerspanbarkeits-Index lediglich eine erste Orientierungshilfe sein. Ergänzt durch Zerspanungsversuche und fortlaufende Produktionsanpassungen schafft er jedoch auch hier die Voraussetzungen für niedrige Stückkosten und eine Erhöhung der Produktivität.