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Komplettfertigung mit dem Anbringen von Gewinden und Bohrungen.
Lohnfräsen von einfachen und komplexen Stahlteilen
Unsere Fertigungsbetriebe prüfen anhand einer CAD-Datei (z.B. STP, DXF) die technischen Anfoderungen. Anschließend werden die Maschinenlaufzeiten, Rüstaufwand und mögliche Nachbearbeitungen kalkuliert. Auf dieser Grundlage entsteht ein transparentes Angebot mit Angaben zu Kosten, Lieferzeit und Fertigungsumfang, sodass Sie verschiedene Anbieter objektiv zum Lohnfräsen vergleichen können.
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Stahl fräsen lassen
Stahlwerkstoffe sind in der spanenden Fertigung die am häufigsten verwendeten Materialien, weshalb das Fräsen von Stahl zu einem wichtigen Bearbeitungsverfahren geworden ist. Doch lassen sich nicht alle Stahlwerkstoffe aufgrund der beigemischten Legierungselemente ohne Probleme gut spanend bearbeiten, was aber mit der richtigen Werkzeugwahl und optimal eingestellten Maschinenparametern vermieden werden kann.
CNC-Fräsen von gehärtetem Stahl
Fräsen von gehärtetem Stahl erfolgt auf CNC-gesteuerten Maschinen mit speziellen Hartmetall-Werkzeugen. Gerade im Werkzeug- und Formenbau findet das Hartmetallfräsen zunehmend an Bedeutung, da die Bearbeitung von Freiformkonturen mit Kugel- oder Torusfräsern sicher ausgeführt werden kann. Je nach Materialbeschaffenheit lassen sich Frästeile aus allen gehärteten Stahlsorten mit Härtegraden von bis zu ~70 HRC sicher bearbeiten.
Fräsbearbeitung von Nitrierstahl
Nitrierstähle sind harte Materialien mit einer dünnen Randschicht und einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,2 und 0,45 Prozent. Aluminiumfreie Sorten sind dabei am besten zum Fräsen mit kurzen Spänen und einer guten Oberflächenqualität geeignet, weshalb Nitrierstahl aufgrund der guten Verschleißfestigkeit gerade im Maschinenbau zur Herstellung von Steuernocken, Lehren oder Feinmessgeräte verwendet wird.
Fräsen von Einsatzstahl
Einsatzstähle sind un- oder niedriglegierte Stahlsorten mit einem geringen Kohlenstoffgehalt, einer harten Randschicht und einem weichen Kern. Im Gewebe überwiegt dabei das Ferrit gegenüber dem Kohlenstoff, weshalb der Fräsvorgang nur mit kleinen Zerspankräften und einer langen Spanbildung ausgeführt werden kann. Findet Anwendung in Bereichen, wo Bauteile mit einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß gefertigt werden müssen.
Frästeile aus Automatenstahl
Automatenstahl verfügt über hervorragende Zerspanungseigenschaften, welche durch die Hinzugabe von Legierungselementen wie Schwefel, Blei oder Phosphor erreicht werden. Diese spezielle Stahlsorte ist für die Serienfertigung mit automatisierten Maschinen optimiert und ermöglicht CNC-Fräsarbeiten mit niedrigen Verschleißerscheinungen, kurzen Spänen und einer außergewöhnlich guten Oberflächenqualität.
CNC-Frästeile aus Vergütungsstahl
Vergütungsstahl ist im Maschinenbau ein oft verwendeter Konstruktionswerkstoff, welcher durch Vergüten mittels Härten oder Anlassen über eine sehr gute Zug- und Dauerfestigkeit verfügt. Die Zähigkeit wird dabei im Vorfeld durch das Härte- und Temperaturverhältnis während des Anlassvorgangs bestimmt. Typische Einsatzbereiche sind die Fräsbearbeitung von dynamisch beanspruchten CNC-Frästeilen wie Kurbelwellen, Achsen oder Gleitschienen.
Fräsen von nichtrostenden Stählen
Beim CNC-Fräsen von nichtrostenden Stählen ist der Verschleiß an der Span- oder Freifläche ungewöhnlich groß, weshalb die Gefahr einer Aufbauschneidenbildung, ein Ausbrechen der Schneidkanten und lange Späne immer gegeben sind. Doch können diese unerwünschten Begleiterscheinungen durch die Anwendung von scharfkantigen Fräswerkzeugen mit Spanleitstufen und Legierungszuschlägen reduziert werden.
Werkzeugstahl fräsen lassen
In der spanabhebenden Bearbeitung werden meist legierte Werkzeugstähle verwendet, bei welchen Härte, Festigkeit und Zähigkeit mittels Glühen gezielt verändert wurden. Diese Stähle finden hauptsächlich im Rahmen der Einzel- und Kleinserienfertigung für die Herstellung von Werkzeugen, Formen oder Normteilen Anwendung. Als Schneidstoffe sind Hartmetallwerkzeuge aus Titan oder Cermets bestens geeignet.
Merkmale des Stahlfräsens
Im Gegensatz zu Aluminium besitzt Stahl eine deutlich höhere Festigkeit und Härte. Dadurch steigen die Schnittkräfte während der CNC-Bearbeitung erheblich an. Gleichzeitig unterscheiden sich die verschiedenen Stahllegierungen teilweise deutlich hinsichtlich ihrer Zerspanbarkeit. Unlegierte Baustähle lassen sich vergleichsweise problemlos bearbeiten, während hochfeste Vergütungsstähle oder verschleißbeständige Werkzeugstähle wesentlich höhere Anforderungen an Werkzeug und Maschine stellen. Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Spanbildung. Gut zerspanbare Automatenstähle erzeugen kurze, kontrollierbare Späne. Zähere Werkstoffe bilden dagegen häufig längere Späne, die zuverlässig abgeführt werden müssen, um Werkzeug und Werkstück nicht zu beschädigen. Deshalb spielt die richtige Wahl der Frässtrategie eine ebenso große Rolle wie die Auswahl des Werkstoffs selbst.
Maschinen und Werkzeuge zum Fräsen von Stahl
Zum Fräsen von Stahl kommen überwiegend CNC-Bearbeitungszentren mit hoher Steifigkeit zum Einsatz. Massive Maschinenbetten, spielfreie Linearführungen und leistungsstarke Motorspindeln sorgen dafür, dass auch bei hohen Schnittkräften eine ruhige Bearbeitung gewährleistet bleibt. Gerade bei größeren Werkzeugen oder langen Auskragungen entscheidet die Maschinenstabilität oft über die erreichbare Präzision. Je nach Bauteilgeometrie erfolgt die Bearbeitung auf 3-Achs-, 4-Achs- oder 5-Achs-Fräsmaschinen. Während einfache prismatische Bauteile häufig auf klassischen Bearbeitungszentren entstehen, ermöglichen 5-Achs-Maschinen die Fertigung komplexer Konturen und Hinterschneidungen in einer einzigen Aufspannung. Das reduziert Fertigungszeit und minimiert Lagefehler. Bei den Werkzeugen dominieren heute Vollhartmetallfräser. Sie verbinden hohe Verschleißfestigkeit mit einer ausgezeichneten Schneidleistung. Für Schruppbearbeitungen kommen häufig Hochvorschubfräser oder Eckfräser mit Wendeschneidplatten zum Einsatz, da sie große Spanvolumen wirtschaftlich abtragen können. Für Schlichtoperationen werden dagegen präzise Schaft-, Torus- oder Kugelfräser verwendet, um enge Toleranzen und feine Oberflächen zu erzielen.
Drehzahlen und Schnittdaten beim Stahlfräsen
Die Wahl geeigneter Schnittparameter entscheidet maßgeblich über die Wirtschaftlichkeit der Fertigung. Anders als häufig angenommen, führen besonders hohe Drehzahlen nicht automatisch zu besseren Ergebnissen. Vielmehr müssen Drehzahl, Vorschub und Schnitttiefe exakt auf Werkstoff, Werkzeug und Maschinenleistung abgestimmt werden. Bei unlegierten Baustählen liegen typische Schnittgeschwindigkeiten häufig zwischen 120 und 250 m/min. Vergütungsstähle werden meist mit etwa 80 bis 180 m/min bearbeitet. Hochfeste Werkzeugstähle erfordern oftmals nochmals reduzierte Werte, um Werkzeug und Maschine nicht unnötig zu belasten. Ebenso wichtig ist der Vorschub pro Zahn. Ist dieser zu gering, reiben die Schneiden eher über die Oberfläche, als dass sie Material sauber abtragen. Das erzeugt unnötige Wärme und beschleunigt den Verschleiß. Ein zu hoher Vorschub erhöht dagegen die Schnittkräfte und kann Schwingungen verursachen. Ziel ist deshalb stets ein gleichmäßiger Spanquerschnitt, der das Werkzeug konstant belastet. Moderne CAM-Systeme unterstützen diesen Prozess durch adaptive Frässtrategien. Sie passen die Werkzeugbahnen kontinuierlich an die aktuelle Belastung an und vermeiden abrupte Richtungswechsel. Dadurch sinken Lastspitzen, die Standzeit steigt und die Bearbeitungszeit verkürzt sich gleichzeitig.
Erreichbare Genauigkeiten und Oberflächengüten
Mit modernen CNC-Fräsmaschinen lassen sich Stahlbauteile äußerst präzise herstellen. Für viele technische Anwendungen sind Fertigungstoleranzen von ±0,02 bis ±0,05 mm problemlos erreichbar. Im Werkzeugbau, der Messtechnik oder im Vorrichtungsbau können durch optimierte Bearbeitungsbedingungen sogar Genauigkeiten im Bereich von wenigen Mikrometern erzielt werden. Ebenso entscheidend ist die Oberflächenqualität. Bereits nach der Schlichtbearbeitung entstehen häufig Rauheitswerte zwischen Ra 0,8 und 1,6 µm. Durch angepasste Werkzeuggeometrien, reduzierte Zustellungen und vibrationsarme Bearbeitungsstrategien können nochmals deutlich feinere Oberflächen erzeugt werden.
Stahl mit oder ohne Kühlung fräsen
Ob Stahl trocken oder mit Kühlschmierstoff gefräst wird, hängt von mehreren Faktoren ab. In vielen Fällen erfolgt die Bearbeitung klassischer Baustähle mit Emulsion oder Minimalmengenschmierung. Der Kühlschmierstoff reduziert die Temperatur, verbessert die Schmierung im Schnittbereich und unterstützt die Spanabfuhr. Bei hochfesten Werkstoffen oder tiefen Taschen spielt insbesondere die Innenkühlung eine wichtige Rolle. Über Kühlkanäle im Werkzeug gelangt der Kühlschmierstoff direkt an die Schneidkante und verhindert dort eine übermäßige Erwärmung. Gleichzeitig werden Späne zuverlässig aus der Bearbeitungszone gespült. Unter bestimmten Bedingungen kann Stahl jedoch auch trocken bearbeitet werden. Moderne Werkzeugbeschichtungen sind für hohe Temperaturen ausgelegt und ermöglichen bei geeigneten Werkstoffen eine wirtschaftliche Trockenzerspanung. Vorteile ergeben sich vor allem durch geringere Betriebskosten, einen reduzierten Reinigungsaufwand und eine umweltfreundlichere Fertigung. Voraussetzung bleiben allerdings stabile Maschinen, optimal abgestimmte Schnittwerte und eine sichere Spanabfuhr.
Tabellarische Übersicht auf gut fräsbare Stahlsorten
| Stahlsorte | Bestandteile | Schnittgeschwindigkeit | Genauigkeiten | Anwendungen |
|---|---|---|---|---|
| S235JR | Eisen, Kohlenstoff (≤0,17 %), Mangan | 180–250 m/min | ±0,03 mm | Stahlbau, Halterungen, Maschinenrahmen |
| S355J2 | Eisen, Kohlenstoff, Mangan, Silizium | 160–240 m/min | ±0,03 mm | Maschinenbau, Schweißkonstruktionen, Vorrichtungen |
| C45 (1.0503) | Eisen, ca. 0,45 % Kohlenstoff | 140–220 m/min | ±0,02 mm | Wellen, Achsen, Flansche, Maschinenteile |
| 16MnCr5 (1.7131) | Eisen, Mangan, Chrom | 120–180 m/min | ±0,02 mm | Zahnräder, Ritzel, Getriebeteile |
| 20MnCr5 (1.7147) | Eisen, Mangan, Chrom | 120–180 m/min | ±0,02 mm | Einsatzgehärtete Zahnräder, Wellen |
| 42CrMo4 (1.7225) | Eisen, Chrom, Molybdän | 80–160 m/min | ±0,02 mm | Werkzeughalter, Maschinenbau, Hydraulik |
| 34CrNiMo6 (1.6582) | Eisen, Chrom, Nickel, Molybdän | 70–150 m/min | ±0,02 mm | Hochbelastete Wellen, Antriebsteile |
| 11SMn30 (1.0715) | Eisen, Mangan, Schwefel | 180–280 m/min | ±0,03 mm | Automatendrehteile, Serienfertigung |
| 11SMnPb37 (1.0737) | Eisen, Mangan, Schwefel, Blei | 220–320 m/min | ±0,03 mm | Präzisionsdrehteile, Verbindungselemente |
| 1.2379 (X153CrMoV12) | Eisen, Chrom, Molybdän, Vanadium | 40–100 m/min | ±0,01 mm | Stanzwerkzeuge, Schneidwerkzeuge, Umformwerkzeuge |
Hinweis: Die angegebenen Schnittgeschwindigkeiten sind typische Richtwerte für das CNC-Fräsen mit Vollhartmetallwerkzeugen (VHM). Die tatsächlich erreichbaren Werte hängen unter anderem von Maschinenleistung, Werkzeugbeschichtung, Werkzeugdurchmesser, Kühlung, Bearbeitungsstrategie sowie dem Härtegrad des jeweiligen Werkstoffs ab. Moderne CNC-Bearbeitungszentren ermöglichen bei geeigneten Fertigungsbedingungen Maßgenauigkeiten bis etwa ±0,01 mm und Oberflächengüten von Ra 0,8–1,6 µm oder besser.
Häufige Fragen zum Fräsen von Stahl
Was sind die Merkmale beim CNC-Fräsen von Stahl?
Stahl zeichnet sich durch hohe Festigkeit und gute mechanische Eigenschaften aus, wodurch beim Fräsen höhere Schnittkräfte entstehen. Je nach Stahllegierung sind dabei angepasste Werkzeuge, geeignete Schnittdaten und eine stabile Spanntechnik erforderlich.
Welche Stahlsorten sind zum Fräsen geeignet?
Fast alle Stähle können CNC-gefräst werden. Dazu zählen alle Baustähle, Vergütungsstähle, Einsatzstähle, Automatenstähle und Werkzeugstähle. Die Wahl der geeigneten Legierung richtet sich nach den mech. Anforderungen, der Belastung und dem Einsatzbereich des Bauteils.
Wird Stahl mit oder ohne Kühlung gefräst?
Die meisten Stahlsorten werden mit Kühlung gefräst, da diese die Wärmeentwicklung reduziert, Spanabfuhr verbessert und Standzeit erhöht. Moderne Fräswerkzeuge ermöglichen auch eine Trockenbearbeitung, sofern Maschine, Werkstoff und Schnittdaten aufeinander abgestimmt sind.
Wo findet man Fachbetriebe zum Lohnfräsen von Stahl?
Spezialisierte Lohnfertiger lassen sich über Fertigungsportale finden. Dort können technische Zeichnungen oder CAD-Daten (STP, DXF, DWG) eingereicht werden. Nach Prüfung der Anfrage erstellen geprüfte Anbieter passende Angebote mit Informationen zu Preis und Lieferzeit.
Weitere Fragen und Antworten
Was bedeutet Stahlfräsen?
Stahlfräsen ist ein Fertigungsbereich der Zerspanungstechnik und beschreibt die Fräsbearbeitung der einzelnen Stahlwerkstoffe.
Präzisionsfrästeile werden auf CNC-Fräsmaschinen oder automatisierten Bearbeitungszentren exakt nach den vorgegebenen DIN- und ISO-Normen gefertigt. Dabei erfolgen alle Arbeitsschritte nach höchsten Qualitätsstandards und die jeweiligen Zwischenprüfungen werden schriftlich dokumentiert.
Beim Fräsen von Stahl ist die richtige Drehzahl die Basis für saubere Fräsbilder. So werden gut fräsbare Stahlsorten wie Baustahl oder Automatenstahl mit Drehzahlen im Bereich von 20-25 m/min bearbeitet, während die Fräsbearbeitung von Hartmetall mit wesentlich höheren Drehzahlen von 80-100 m/min erfolgt.
Je nach Stahlsorte und mit den richtigen Fertigungsparametern lassen sich beim Stahlfräsen meist Genauigkeiten von bis zu ±1 μm und Oberflächengüten von Ra < 25 µm toleranzgenau erreichen.
Das Fräsen von Stahl mit einer Oberfräse erfolgt meist mit HSS-Werkzeugen, niedrigen Drehzahlen und dem Einsatz von Kühlschmiermitteln, da sonst aufgrund der Wärmeentwicklung stets die Gefahr einer Aufbauschneidenbildung gegeben ist.
Fräsen von Stahl mit einer Portalfräse ist nicht unproblematisch, da der Fräsvorgang im Gegensatz zu weicheren Materialien mit wesentlich geringeren Frästiefen und Vorschubgeschwindigkeiten erfolgen sollte.
Die Fertigungskosten beim Fräsen von Stahl sind vom jeweiligen Material, Arbeitsaufwand und Bestellmenge abhängig und liegen im Bereich von einigen Cent bis zu mehreren hundert Euro.
Weiterführende Links zum Thema „Fräsen“
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