Fräser: HSS oder HM? Wann verwendet man was?

©DoublePHOTO studio /Shutterstock.com

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Beim Fräsen steht oft die Frage im Raum, welchen Fräser kann ich für welche Anwendung einsetzten.  Hierbei scheiden sich die Geister, welcher der beiden Schneidwerkzeuge nun am Besten für welchen Werkstoff geeignet ist.

Wir wollen nun etwas Licht ins Dunkle bringen und auf den Unterschied, sowie die beste Einsatzmöglichkeit von HSS oder Hartmetall eingehen.

Bevor wir auf die Frage eingehen, welches Material nun bei welcher Verwendung eingesetzt wird, wollen wir noch auf die Werkstoffe im Allgemeinen eingehen.

Woraus besteht HSS und über was für Eigenschaften verfügt er?

HSS ist abgeleitet vom englischen High Speed Steel, was auf Deutsch Schnellarbeitsstahl heißt. Zu dem verfügt er noch über weitere Namen, wie Hochleistungschnellarbeitsstahl, Hochleistungs(schnell)schnittstahl und Schnellschnittstahl.

HSS ist ein legierter Werkzeugstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von bis zu 2,06 % und einem bis zu 30 %-igen Anteil an Legierungselementen, wie Kobalt, Molybdän und Titan. Hierbei gib es noch 3 weitere Arten der HSS-Werkzeuge: HSS-R (Formgebung durch Rollen), HSS-G (Formgebung durch Schleifen – G=geschliffen) für geringe Toleranzen und HSS-E (wie HSS-G aber mit zusätzlichem Kobalt legiert) für Werkstoffe mit hoher Festigkeit und bei langen Schnittkanälen.

Zur Verbesserung der verschiedenen Eigenschaften kann HSS auch noch eine Oberflächenlegierung/Hartstoffbeschichtung bekommen, welche meist das Hartverchromen, Nitrieren oder Carbonieren ist.

Durch eine große Härte, Anlassbeständigkeit, Verschleiß- und Wärmefestigkeit kann er leicht weiche und dünnwandige Werkstücke genau bearbeiten. HSS-Fräser verfügen über eine höhere Zähigkeit und Kantenfestigkeit, was einen höheren Spanwinkel und somit einen kleineren Keilwinkel erzeugt, wodurch die Möglichkeit dünnerer Späne entsteht, sich die Schnittfestigkeit jedoch verringert.

Dafür hat HSS jedoch den Vorteil, dass er im Gegensatz zu Hartmetall-Fräsern, unempfindlich gegen Stöße und Vibrationen ist.

Wie wird Hartmetall hergestellt und welche Eigenschaften kann er vorzeigen?

Hartmetall, kurz HM, werden durch ein pulvermetallurgisches Sintern hergestellt, dieser Vorgang beinhaltet 3 Schritte; Mahlen und Mischen, Formgebung und das Sintern. Sie bestehen aus Cobalt (Bindemittel) und den dort eingelagerten Carbiden (Hartstoffe), wie Titan-, Wolframcarbid oder Titannitrid. Die Eigenschaften des Werkstoffs können durch das Verringern der Korngröße verbessert werden, hat jedoch den Nachteil, dass der Produktionsaufwand und die Kosten sich erhöhen. Diese Werkstoffe werden meist als Werkzeug oder Teile eines Werkzeugs bei der Zerspanung, spanloser Formgebung und bei reibendem Verschließ eingesetzt. Eine moderne HM-Variante mit dem Namen Cermets (ceramic & metall) wird vorwiegend zum High Speed Cutting eingesetzt.

Ihre Eigenschaften wie die hohe Härte, Temperaturbeständigkeit und der Verschleißwiderstand sind um einiges höher als bei normalen Schneidwerkstoffen, wie HSS, wobei sie jedoch nur eine geringe Bruchzähigkeit und Thermoschockbeständigkeit vorzuweisen haben. Durch diese guten Eigenschaften, wird zugleich eine höhere Schnittgeschwindgkeit erzeugt und es können selbst harte Werkstoffe wie Glas und Porzellan mit einem HM-Werkzeug spanend bearbeitet werden.

Doch wann wird nun was verwendet?

HSS Fräser werden bei Anwendungen mit Stahl, Gusseisenwerkstoffen, Kunststoffen und anderen weichen Werkstoffen eingesetzt, bei denen mit niedrigen Drehzahlen gearbeitet werden kann, viele Stöße und Vibrationen auftreten und eine scharfe Schneide benötigt wird. Sie stumpfen jedoch schnell ab und bekommen dadurch dann ein unsauberes Fräsbild. Durch ihre scharfen Schneiden sind sie ideal geeignet um Aluminium und Kunststoff zu bearbeiten.

HM Fräser werden für die Zerspanung von Werkstücken aus Edelstählen, Plattenwerk- und Kunststoffen sowie vielen weiteren Werkstoffen mit unterschiedlichen Härtegraden verwendet, da sie mit sehr hohen Drehzahlen arbeiten können. Ebenfalls verfügen sie über eine höhere Härte, Temperaturbeständigkeit und Verschleißwiderstand gegenüber HSS, womit sie für viele Anwendungen besser geeignet sind. Beim Fräsen von Holz sollten ausschließlich HM-Fräser verwendet werden, da diese in dem Werkstoff präzisere Fräsungen erzeugen.

Im Endeffekt kann man also sagen, dass Hartmetall Fräser zwar um einiges teurer sind, dafür aber universeller einsetzbar und standhafter als die Schnellarbeitsstahlfräser, sollte jedoch nur eine kleine Menge an leicht zu fräsenden Materialien vorgenommen werden, sind die HSS-Fräser eine gute Wahl.

Hinweis:

Fräser mit hoher Qualität haben alle wichtigen Daten, wie Mindestspanntiefe, Herstellerkürzel und die maximale Drehzahl auf den Schaft gedruckt oder gelasert, sollten diese bei einem Fräser fehlen, sollte der Kauf dieses Schneidwerkzeugs vermieden werden.

Weitere Informationen zum Thema findet ihr auch in unserem Blogbeitrag „Fräserdaten zu erkennen und zu deuten„.


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Melanie Heuer


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