Zerspanung von vorgehärtetem Formenstahl: Fräsen von Blöcken der P20-Familie bei 30–36 HRC

Die Ausgangslage des Arbeitsablaufs

Vorgehärtete Stähle — 1.2311, 1.2312, 1.2738 und ihre P20-Verwandten — werden mit etwa 290–340 HB (etwa 30–36 HRC) geliefert, gerade damit der Formenbauer die Kavität zerspanen und das Werkzeug ohne weitere Wärmebehandlung und ohne zu korrigierende Härteverzüge in Betrieb nehmen kann. Der Preis für diesen Komfort ist, dass jeder Arbeitsgang in mäßig hartem Stahl erfolgt und die Strategien sich von der Zerspanung von weichem Stahl unterscheiden.

Frässtrategie

• Werkzeuge: Feinkörniges beschichtetes Hartmetall ist die Basis — Beschichtungen vom Typ TiAlN/AlTiN vertragen die Wärme beim Hartfräsen; Kugelkopffräser und Eckradiusfräser (Bull-Nose) dominieren die Kavitätenbearbeitung, und zwar in den kürzesten Längen, die die Geometrie zulässt.
• Hochgeschwindigkeitszerspanung (HSM): Relativ kleine radiale Eingriffe und flache axiale Zustellungen bei hoher Spindeldrehzahl und hohem Vorschub halten die Spandicke gleichmäßig und die Schnittkräfte niedrig, was sowohl die Standzeit als auch die Oberflächengüte schützt. Große Überdeckungen mit vergrabenem Werkzeug überhitzen die Schneiden in diesem Härtebereich schnell.
• Trochoidale/adaptive Schruppbahnen halten den Werkzeugeingriff in Taschen und Nuten konstant — die Eingriffsspitzen des konventionellen Offset-Schruppens sind die übliche Ursache für ein plötzliches Versagen von Schaftfräsern in vorgehärtetem Material.
• Gleichlauffräsen wird bevorzugt: Es leitet die Wärme in den Span und vermeidet den reibenden Eintritt des Gegenlauffräsens, das zu Aufhärtung und zum Abstumpfen der Schneiden führt.

Vorschlichten und Schlichten

Da es keine nach dem Härten folgende Schleifstufe gibt, die die Kavität retten könnte, muss das Fräsen selbst nahezu endgültige Genauigkeit und Oberflächengüte liefern. Restmaterialbearbeitungen entfernen das Material, das der Schruppfräser nicht erreichen konnte; Schlichtgänge mit kleinen Überdeckungen (Bruchteile eines Millimeters auf konturierten Flächen) hinterlassen eine Oberfläche, die nur noch Abziehen und Polieren benötigt. Lassen Sie aus jeder Stufe gleichmäßiges Aufmaß stehen — ungleichmäßiges Aufmaß zeigt sich später als Rattermarken und Unterschiede beim Polieren.

Wo das Erodieren übernimmt

Einige Kavitätenmerkmale lassen sich in gehärtetem Stahl einfach nicht fräsen:

• Tiefe, schmale Rippen und Nuten, scharfe Innenecken (eine gefräste Ecke kann nicht schärfer sein als der Werkzeugradius) und feine Gravuren gehen an das Senkerodieren.
• Drahterodieren übernimmt Durchbrüche, Auswerfer- und Führungssäulenbohrungen in fertigen Platten sowie das Trennen von Einsätzen.

Erodieren an vorgehärtetem Stahl erfordert kein Weichglühen oder erneutes Härten, und genau deshalb passt das Konzept der vorgehärteten Stähle so gut dazu — aber budgetieren Sie das Entfernen oder Berücksichtigen der dünnen wiedererstarrten Schicht auf polierten oder hoch ermüdungsbeanspruchten Oberflächen ein.

Praktische Hinweise

• Minimieren Sie Aufspannungen und erneutes Einspannen: Der verzugsfreie Lieferzustand ist wenig wert, wenn der Block im Schraubstock verspannt wird. Stützen Sie große Platten vollständig ab; überschleifen Sie gespannte Flächen symmetrisch, denn ein ungleichmäßiger Materialabtrag von einer gewalzten Platte kann Eigenspannungen freisetzen und den Block auch ohne Wärmebehandlung leicht verziehen.
• 1.2312 (die schwefelhaltige, gut zerspanbare Variante) lässt sich merklich schneller zerspanen und ist ideal für Halterblöcke und nicht polierte Teile; halten Sie ihn aus hochglanzpolierten Kavitäten heraus, wo seine Einschlüsse die erreichbare Oberflächengüte begrenzen.