Oberflächenrauheit bei verschiedenen Schneidprozessen

Die Oberflächenrauheit beschreibt die Unregelmäßigkeiten und Abweichungen in der Oberflächenstruktur eines Materials nach dem Zerspanungsprozess. Sie ist ein entscheidender Parameter, der die Funktionalität, Haltbarkeit und Ästhetik des Endprodukts maßgeblich beeinflusst. Die Erzielung der gewünschten Oberflächenrauheit ist unerlässlich für eine optimale Passgenauigkeit, die Reduzierung von Reibung und die Verbesserung der Gesamtleistung bearbeiteter Bauteile.

1. Drehen

Drehen ist ein Bearbeitungsverfahren, bei dem sich das Werkstück dreht, während sich das Werkzeug linear oder auf einer gekrümmten Bahn in einer Ebene bewegt, um Material abzutragen. Dieser Vorgang wird typischerweise auf einer Drehmaschine durchgeführt, um äußere und innere zylindrische Flächen, Stirnflächen, Kegelflächen, Formflächen und Gewinde zu bearbeiten.

Die typische Oberflächenrauheit bei Drehbearbeitungen liegt im Bereich von Ra 1,6 bis 0,8 μm.

• Beim Schruppdrehen wird durch größere Schnitttiefen und Vorschubgeschwindigkeiten eine hohe Effizienz angestrebt, ohne die Schnittgeschwindigkeit zu verringern. Dies führt zu einer Oberflächenrauheit von Ra 20 bis 10 μm.
• Beim Halbschlicht- und Schlichtdrehen werden höhere Drehzahlen bei geringeren Vorschubgeschwindigkeiten und Schnitttiefen eingesetzt, wodurch eine Oberflächenrauheit von Ra 10 bis 0,16 μm erreicht wird;
• Hochpräzisionsdrehmaschinen mit fein geschliffenen Diamantwerkzeugen können bei Hochgeschwindigkeits-Feinbearbeitungen Nichteisenmetallteile mit einer Oberflächenrauheit von Ra 0,04 bis 0,01 μm herstellen.

2. Fräsen

Beim Fräsen wird mit einem rotierenden, mehrschneidigen Fräser Material vom Werkstück abgetragen. Dies ist ein effizientes Verfahren zur Bearbeitung von Ebenen, Nuten, verschiedenen Formflächen (wie Keilwellen, Zahnrädern und Gewinden) sowie speziellen Formen. Je nachdem, ob die Hauptbewegungsrichtung der Werkstückvorschubrichtung entspricht oder entgegengesetzt ist, unterscheidet man zwischen Gegenlauffräsen und Gleichlauffräsen.

Die typische Oberflächenrauheit beim Fräsen variiert zwischen Ra 6,3 und 1,6 μm.

• Durch Grobfräsen ergibt sich eine Oberflächenrauheit von Ra 5 bis 20 μm;
• Durch Halbschlichtfräsen wird eine Oberflächenrauheit von Ra 2,5 bis 10 μm erreicht;
• Durch Feinfräsen wird eine Oberflächenrauheit von Ra 0,63 bis 5 μm erzielt.

3. Schleifen

Schleifen ist ein Präzisionsbearbeitungsverfahren, bei dem Schleifkörner oder -werkzeuge verwendet werden, um überschüssiges Material von einem Werkstück zu entfernen. Es findet breite Anwendung in der mechanischen Fertigung.

Das Schleifen wird häufig für Vorbearbeitungs- und Endbearbeitungsverfahren eingesetzt, wobei die typische Oberflächenrauheit im Bereich von Ra 1,25 bis 0,16 μm liegt.

• Durch Präzisionsschleifen wird eine Oberflächenrauheit von Ra 0,16 bis 0,04 μm erreicht;
• Durch Ultrapräzisionsschleifen lässt sich eine Oberflächenrauheit von Ra 0,04 bis 0,01 μm erreichen;
• Durch Läppen oder Polieren lässt sich eine Oberflächengüte feiner als Ra 0,01 μm erzielen.

Die Oberflächenrauheit bearbeiteter Bauteile hat weitreichende Folgen für die Fertigungs- und Maschinenbauindustrie. Sie beeinflusst unmittelbar die Funktionalität, Leistung und Zuverlässigkeit von Maschinenteilen, Werkzeugen und Konsumgütern. Durch das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Zerspanungsprozessen und Oberflächenrauheit können Ingenieure und Hersteller ihre Produktionsprozesse optimieren, Materialverschwendung minimieren und qualitativ hochwertige Produkte auf den Markt bringen.