In der modernen Zerspanungstechnik ist der Werkzeugverschleiß einer der entscheidenden Faktoren für Produktivität, Qualität und Wirtschaftlichkeit. Wendeschneidplatten sind Hochleistungswerkzeuge, die mit enormen Kräften und Temperaturen belastet werden. Mit der Zeit verschleißt jede Schneidkante – doch wie schnell das geschieht, hängt von zahlreichen Einflussfaktoren ab.
Ein gewisser Verschleiß ist unvermeidbar und sogar erwünscht, solange er kontrollierbar bleibt. Denn gleichmäßiger, vorhersehbarer Verschleiß ermöglicht eine planbare Standzeit und eine stabile Produktion. Problematisch wird es, wenn die Schneidkante vorzeitig oder ungleichmäßig abgenutzt wird – dies kann zu Maßabweichungen, schlechter Oberflächenqualität, erhöhten Schnittkräften oder sogar zu einem Werkzeugbruch führen.
Um den Werkzeugverschleiß richtig zu verstehen und zu minimieren, müssen zwei Ebenen unterschieden werden:
Verschleißmechanismen – die physikalischen und chemischen Vorgänge, die zur Abnutzung des Werkzeugs führen. Dazu gehören Abrasion, Adhäsion, Diffusion, Oxidation, thermische Belastung und mechanische Überbeanspruchung.
Verschleißformen – die sichtbaren und messbaren Veränderungen an der Wendeschneidplatte, die aus den Mechanismen resultieren. Dazu zählen Freiflächenverschleiß, Kolkverschleiß, Kerbverschleiß oder Schneidkantenausbrüche.
Gleichzeitig können mehrere Mechanismen parallel wirken – beispielsweise kann hoher Abrasionsverschleiß zu Freiflächenverschleiß führen, während Diffusionsverschleiß Kolkverschleiß verstärkt.
Ein effektives Verschleißmanagement bedeutet nicht, Verschleiß vollständig zu verhindern – das ist unmöglich. Vielmehr geht es darum, ihn zu verlangsamen, zu steuern und wirtschaftlich zu nutzen. Dabei spielen folgende Faktoren eine Schlüsselrolle:
Im Folgenden beleuchten wir die wichtigsten Verschleißmechanismen und -formen im Detail, erklären deren Ursachen und zeigen praxisnahe Maßnahmen zur Optimierung der Werkzeugstandzeit. Denn wer den Werkzeugverschleiß versteht, kann ihn steuern – und das bedeutet weniger Werkzeugwechsel, höhere Qualität und eine wirtschaftlichere Fertigung.
Reduziere Werkzeugverschleiß, optimiere Standzeiten und senke deine Produktionskosten – mit der richtigen Strategie. Wir analysieren deinen Prozess und optimieren deine Fertigung.
Der Verschleiß von Wendeschneidplatten ist das Ergebnis verschiedener physikalischer, mechanischer und chemischer Prozesse. Diese Verschleißmechanismen bestimmen, wie schnell und in welcher Form die Schneidkante abgenutzt wird. Dabei können mehrere Mechanismen gleichzeitig auftreten oder sich gegenseitig verstärken.
Abrasionsverschleiß entsteht, wenn harte Partikel aus dem Werkstückstoff (z. B. Karbide, Nitride oder Gusszunder) wie Schleifkörner auf die Werkzeugoberfläche wirken. Diese schleifen sowohl an der Span- als auch an der Freifläche des Werkzeugs und tragen Material ab.
Typische Anzeichen:
Verstärkende Faktoren:
Maßnahmen zur Reduzierung:
Adhäsionsverschleiß tritt meist bei weichen, elastischen Werkstoffen auf. Die Klebewirkung dieser Werkstoffe wird durch eine ungünstige Prozesstemperatur und Druckverhältnisse verstärkt. Dies kann dazu führen, dass sich abgetragene Werkstückstoffpartikel an die Wendeschneidplatte anhaften und anschließend wieder abreißen. Dabei kann auch Schneidstoff mit herausgerissen werden, was die Schneidkante schwächt.
Typische Anzeichen:
Verstärkende Faktoren:
Maßnahmen zur Reduzierung:
Diffusionsverschleiß ist ein chemischer Prozess, bei dem sich Atome zwischen Werkzeug und Werkstück austauschen. Dadurch verliert der Schneidstoff seine Stabilität, was zur Schwächung der Schneidkante führt.
Typische Anzeichen:
Verstärkende Faktoren:
Maßnahmen zur Reduzierung:
Bei hohen Temperaturen reagieren Schneidstoffbestandteile mit dem Sauerstoff in der Umgebung und bilden Oxidschichten. Diese sind oft weniger stabil als das ursprüngliche Material und können sich ablösen, wodurch die Schneidkante geschwächt wird.
Typische Anzeichen:
Verstärkende Faktoren:
Maßnahmen zur Reduzierung:
Thermischer Verschleiß entsteht durch extreme Temperaturen oder Temperaturunterschiede während des Schneidprozesses. Wird ein heißes Werkzeug abrupt gekühlt (z. B. durch unregelmäßige Kühlschmierstoffzufuhr), entstehen Spannungen, die zu feinen Rissen führen. Auch kann eine zu hohe Prozesstemperatur kann den Schneidstoff schwächen, was eine plastische Verformung der Werkzeugschneide begünstigt.
Typische Anzeichen:
Verstärkende Faktoren:
Maßnahmen zur Reduzierung:
Mechanischer Verschleiß tritt auf, wenn die Schneidkante durch zu hohe Schnittkräfte oder Schlagbelastungen überbeansprucht wird. Dies kann zu Mikrorissen, Ausbröckelungen oder sogar einem vollständigen Schneidplattenbruch führen.
Typische Anzeichen:
Verstärkende Faktoren:
Maßnahmen zur Reduzierung:
Während die Verschleißmechanismen die zugrunde liegenden Prozesse beschreiben, die zur Abnutzung führen, zeigen die Verschleißformen, wie sich diese an der Schneidkante manifestieren. Die Art des sichtbaren Verschleißes gibt wichtige Hinweise darauf, welche Mechanismen im Spiel sind und welche Maßnahmen getroffen werden sollten, um die Standzeit der Wendeschneidplatten zu optimieren.
Merkmale:
Ursache:
Folgen:
Lösung:
✔ Härtere Schneidstoffe oder beschichtete Wendeschneidplatten✔ Schnittgeschwindigkeit senken, Vorschub ggf. erhöhen
✔ Korrekte Schneidkantengeometrie wählen
Freiflächenverschleiß ist gerade bei der Innenbearbeitung ein Problem da oft schlanke Werkzeuge mit hohen Ausspannlängen verwendet werden. Hier kann es vermehrt zu Vibrationen aufgrund des Freiflächenverschleißes kommen. Das IN©turn System von MAS verfügt über eine optimal abgestimmte Schneidengeometrie im Bezug auf Schnittigkeit und Schneidkantenstabilität. Dies und eine optimierte Beschichtung reduziert die Schnittkräfte und somit die Reibwirkung an der Freilfläche.
Merkmale:
Ursache:
Folgen:
Lösung:
✔ Schnittgeschwindigkeit reduzieren
✔ Härtere oder beschichtete Wendeschneidplatten (Al₂O₃, CVD-Beschichtungen)
✔ Positivere Schneidkante für sanftere Spanabfuhr
✔ Optimierung der Schnittparameter und Schneidengeometrie
Merkmale:
Ursache:
Folgen:
Lösung:
✔ Schnittgeschwindigkeit dem Werkstoff anpassen
✔ Positivere Schneidkantengeometrie wählen
✔ Polierte Schneidflächen oder Beschichtungen mit verbesserter Gleiteigenschaft verwenden
Merkmale:
Ursache:
Folgen:
Lösung:
✔ Kühlung verbessern, um Oxidation zu minimieren
✔ Positivere Spanwinkel oder andere Beschichtungen nutzen
✔ Variieren der Schnitttiefe, um punktuelle Überlastung zu vermeiden
Merkmale:
Ursache:
Folgen:
Lösung:
✔ Kontinuierliche oder gar keine Kühlung (statt intermittierender KSS-Zufuhr)
✔ Schneidstoffe mit hoher Temperaturwechselbeständigkeit (Cermet, Keramik, CBN)
✔ Schnittgeschwindigkeit anpassen, um Temperaturspitzen niedrig zu halten
Merkmale:
Ursache:
Folgen:
Lösung:
✔ Schnittgeschwindigkeit reduzieren
✔ Härtere Schneidstoffe oder dickere Beschichtungen wählen
✔ Vorschub anpassen
Merkmale:
Ursache:
Folgen:
Lösung:
✔ Werkstückspannung und Maschinensteifigkeit prüfen
✔ Stabilere Schneidkantengeometrie verwenden
✔ Zähere Schneidstoffe oder beschichtete Platten nutzen
Merkmale:
Ursache:
Folgen:
Lösung:
✔ Zäheres Schneidstoffsubstrat verwenden
✔ Vorschub und Zustellung reduzieren
✔ Werkzeug regelmäßig inspizieren und rechtzeitig austauschen
Spanhämmern ist ein mechanischer Verschleißmechanismus, der auftritt, wenn Späne nach der Scherung nicht sauber abgeführt werden und gegen die Schneidplatte oder Zwischenlage schlagen. Dieser wiederholte Aufprall kann zu Ausbröckelungen, Abplatzungen oder Mikrobrüchen an der Schneidkante führen.
Beim Drehen oder Fräsen entstehen Späne, die je nach Werkstückmaterial, Schnittbedingungen und Werkzeuggeometrie unterschiedlich geformt sind. Wenn Späne nicht kontrolliert abfließen, können sie sich aufwickeln, gegen das Werkzeug schlagen oder sich verhaken, wodurch enorme Kräfte auf die Wendeschneidplatte wirken.
Besonders problematisch ist Spanhämmern bei:
Durch wiederholte Spanschläge können an der Schneidkante Mikrorisse oder Materialausbrüche entstehen. Langfristig führt dies zu:
✔ Richtige Spanbrechergeometrie wählen:
✔ Spanfluss durch optimierte Schneidengeometrie steuern:
✔ Schnittwerte anpassen:
✔ Einstellwinkel anpassen, um den Spanfluss in eine andere Richtung zu lenken
✔ Hochdruck-Kühlung (HPC) nutzen, um Späne aktiv wegzublasen
✔ Luft oder MMS einsetzen, um Späne vom Werkzeug fernzuhalten
Jede Verschleißform hat ihre Ursache – und eine Lösung. Optimiere deine Zerspanung gezielt für maximale Standzeit.
Verschleiß ist ein unvermeidlicher Bestandteil der Zerspanung – aber er lässt sich gezielt steuern und minimieren. Die richtige Kombination aus Schneidstoffwahl, Schnittwertoptimierung und Prozessanpassung kann die Standzeit der Wendeschneidplatten maximieren und die Wirtschaftlichkeit erheblich verbessern.
Die Standzeit eines Zerspanungswerkzeugs hängt maßgeblich vom Schneidstoff ab. Die richtige Wahl kann Abrasions-, Diffusions- und thermischen Verschleiß deutlich reduzieren.
Tipp:
| Schneidstoff | Vorteile | Einsatzbereich |
|---|---|---|
| Hartmetall (HM) | Hohe Zähigkeit, gute Verschleißfestigkeit | Standard-Zerspanung, Stahl, rostfreie Stähle, Guss, Alu, NE- Metalle |
| Cermet | Hohe Warmhärte, geringe Adhäsion | Feinstbearbeitung, harte Stähle |
| CBN (Kubisches Bornitrid) | Extrem hart, widersteht Diffusionsverschleiß | Härtedrehbearbeitung, gehärtete Stähle, hochwarmfeste Legierungen, Guss, Sintermetalle |
| PKD (Polykristalliner Diamant) | Höchste Verschleißfestigkeit, kein Diffusionsverschleiß | Alu, NE-Metalle, faserverstärkte Kunststoffe |
| Keramik | Hitzebeständig, widersteht Kammrissen | Hochwarmfeste Legierungen, Guss |
Beschichtungen schützen den Schneidstoff vor abrasivem, adhäsivem und thermischem Verschleiß.
Tipp:
| Beschichtung | Eigenschaften | Einsatzbereich |
|---|---|---|
| TiN (Titannitrid) | Reduziert Adhäsion, erhöht Zähigkeit | Edelstähle, Alu, Kupfer |
| TiCN (Titan-Kohlenstoff-Nitrid) | Härter als TiN, hohe Abriebfestigkeit | Stähle, NE-Metalle |
| Al₂O₃ (Aluminiumoxid) | Beständig gegen hohe Temperaturen | Hochwarmfeste Stähle, Guss |
| TiAlN (Titan-Aluminium-Nitrid) | Hohe Wärmebeständigkeit | Trockenbearbeitung, Hartmetallzerspanung |
Falsche Schnittwerte sind eine der häufigsten Ursachen für übermäßigen Werkzeugverschleiß.
Tipp:
| Verschleißart | Ursache | Lösung |
|---|---|---|
| Freiflächenverschleiß | Zu hohe Schnittgeschwindigkeit | Geschwindigkeit senken, Vorschub leicht erhöhen |
| Kolkverschleiß | Hohe Temperaturen/Diffusion | Geschwindigkeit und Vorschub reduzieren, Al₂O₃-Beschichtung nutzen |
| Aufbauschneiden | Zu niedrige Schnittgeschwindigkeit | Geschwindigkeit erhöhen, polierte Schneiden verwenden |
| Kerbverschleiß | Zu hohe oder zu niedrige Schnittgeschwindigkeit | Geschwindigkeit anpassen, Schnitttiefen variieren, positivere Geometrie wählen |
| Kammrisse | Wechselnde Temperaturen | Gleichmäßige Kühlung oder trocken fräsen |
Kühlschmierstoffe (KSS) spielen eine große Rolle bei der Temperaturkontrolle und Spanabfuhr.
Wann ist Kühlung sinnvoll?
Wann ist Trockenbearbeitung besser?
Tipp:
Die Schneidkantengeometrie beeinflusst die Schnittkräfte, Spanbildung und Wärmeentwicklung.
Tipp:
| Geometrie | Vorteile | Wann verwenden? |
|---|---|---|
| Positive Schneiden | Reduzieren Schnittkräfte | Für weiche oder adhäsive Materialien |
| Negative Schneiden | Hohe Stabilität, lange Standzeit | Für harte Werkstoffe, Guss, Titan |
| Wiper-Schneiden | Bessere Oberflächenqualität | Beim Schlichten oder hohem Vorschub |
| Großer Eckenradius | Geringere Punktbelastung | Hohe Vorschübe, stabile Schnitte |
Vibrationen und instabile Werkstückspannung erhöhen den mechanischen Verschleiß und können Schneidkantenausbrüche verursachen.
Tipps zur Vermeidung von Werkzeugbrüchen:
✔ Feste Werkstückspannung nutzen → Verhindert unkontrollierte Vibrationen
✔ Maschinengenauigkeit prüfen → Spiel in der Spindel minimieren
✔ Richtige Werkzeughalter wählen → Reduziert Mikrovibrationen
Der technologische Fortschritt verändert die Zerspanungstechnik grundlegend. Während früher Werkzeugverschleiß durch feste Standzeitregelungen oder manuelle Inspektionen überwacht wurde, ermöglichen heute digitale Technologien, neue Schneidstoffe und nachhaltige Produktionsstrategien eine intelligente und wirtschaftliche Steuerung des Werkzeuglebenszyklus.
Moderne Wendeschneidplatten und Werkzeughalter sind zunehmend mit Sensoren ausgestattet, die Temperatur, Druck und Vibrationen in Echtzeit erfassen. Diese Daten fließen direkt in CNC-Steuerungen oder cloudbasierte Analysesysteme ein, die mit KI-Algorithmen Vorhersagen über den Werkzeugzustand treffen. So lassen sich Werkzeugwechsel exakt planen und ungeplante Stillstände vermeiden.
Künstliche Intelligenz verändert die Zerspanung grundlegend. Maschinelles Lernen analysiert große Datenmengen, erkennt Verschleißmuster und passt Schnittparameter automatisch an. Dies ermöglicht eine dynamische Prozesssteuerung, bei der Vorschub, Schnittgeschwindigkeit und Schnitttiefe in Echtzeit optimiert werden, um Werkzeugverschleiß zu minimieren.
Predictive Maintenance macht Werkzeugmanagement präziser: Statt auf feste Standzeiten zu setzen, kann jedes Werkzeug optimal genutzt werden. Moderne CNC-Maschinen arbeiten also zunehmend autonom: KI-gestützte Steuerungen planen Werkzeugwechsel effizienter und optimieren Bearbeitungsstrategien ohne menschliches Eingreifen. Dies führt zu einer höheren Maschinenverfügbarkeit und geringeren Werkzeugkosten.
Neue Hochleistungsbeschichtungen wie AlTiN oder AlCrN sind noch hitzebeständiger und ideal für Hochgeschwindigkeitszerspanung. Nanobeschichtungen kombinieren verschiedene Schutzmechanismen und können sich teilweise selbst regenerieren. Für NE-Metalle und Aluminium sorgen diamantähnliche DLC-Beschichtungen für extrem glatte Spanflächen und verhindern Aufbauschneidenbildung.
Auch Schneidstoffe entwickeln sich weiter: Während CBN und PKD weiterhin für höchste Standzeiten bei abrasiven Materialien sorgen, wird zunehmend an nachhaltigen Alternativen zu kobaltgebundenen Hartmetallen geforscht.
Die Zerspanung muss nachhaltiger werden – und Hersteller setzen verstärkt auf Recyclingprogramme für Hartmetall- und CBN-Werkzeuge. Wiederaufbereitung reduziert Rohstoffbedarf und senkt CO₂-Emissionen. Gleichzeitig wird die Fertigung von Wendeschneidplatten energieeffizienter, indem ressourcenschonende Beschichtungsverfahren und kobaltfreie Bindemittel entwickelt werden.
Ein weiterer Schritt zur Nachhaltigkeit ist der verstärkte Einsatz von Trockenbearbeitung und Minimalmengenschmierung (MMS), die den Verbrauch von Kühlschmierstoffen drastisch reduzieren.
Die Zukunft der Wendeschneidplatten-Technologie liegt in der Kombination aus intelligenten, selbstoptimierenden Prozessen und nachhaltigen Materialien. Digitale Überwachung, neue Beschichtungen und KI-gestützte Prozesssteuerung werden den Werkzeugverschleiß weiter minimieren und eine wirtschaftlichere Fertigung ermöglichen.
Vollautomatisierte CNC-Systeme, langlebigere Schneidstoffe und ressourcenschonende Produktionsmethoden sind nicht mehr ferne Vision, sondern bereits im industriellen Einsatz. Wer früh auf diese Entwicklungen setzt, sichert sich nicht nur wirtschaftliche Vorteile, sondern bleibt langfristig wettbewerbsfähig in einer zunehmend digitalisierten und nachhaltigen Fertigungswelt.
