Wie sollten Grate und scharfe Kanten nach der CNC-Bearbeitung von Edelstahl entfernt werden?

Aus Sicht der Fertigungstechnik ist das effektive Entfernen von Graten und scharfen Kanten an CNC-bearbeiteten Edelstahlteilen ein entscheidendes Qualitäts- und Funktionskriterium. Die zähe und kaltverfestigende Natur von Edelstahl führt häufig zur Bildung hartnäckiger Grate, die – wenn sie nicht richtig entfernt werden – Montage, Sicherheit, Funktionalität und Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen können. Ein systematischer Ansatz, abgestimmt auf Geometrie, Produktionsvolumen und gewünschte Kantenqualität, ist unerlässlich.

Die Herausforderung der Edelstahlgrate

Grate auf Edelstahl sind nicht nur ein Ärgernis – sie stellen eine erhebliche technische Herausforderung dar. Aufgrund der hohen Zähigkeit und Duktilität entstehen bei der CNC-Fräsbearbeitung oder CNC-Drehbearbeitung oft zähe, faserige Grate, die stark mit dem Grundmaterial verbunden sind. Zudem führt die Neigung zur Kaltverfestigung dazu, dass unsachgemäße Entgrattechniken den Grat in die Oberfläche verschmieren oder eine gehärtete, scharfe Kante erzeugen können, die noch schwieriger zu entfernen ist und Mikrorisse verursachen kann – potenzielle Ausgangspunkte für Korrosion.

Hauptmethoden zum Entgraten und Kantenverrunden

1. Manuelle und mechanische Verfahren

Für Prototypen, Kleinserien oder einfach geformte Teile bieten manuelle Methoden hohe Präzision und Kontrolle.

• Handentgratwerkzeuge: Mit speziellen Schabern, Entgratmessern und Feilen kann ein erfahrener Techniker gezielt Grate an bestimmten Kanten entfernen. Dieses Verfahren ist arbeitsintensiv und qualitätsabhängig vom Bediener, bietet jedoch hohe Flexibilität.

• Abrasive Werkzeuge: Druckluftschleifer mit Schleifsteinen, Schleifschnüren oder Schleifstäbchen sind effektiv zum Brechen von Kanten und Bearbeiten interner Passagen. Es ist entscheidend, nicht eisenhaltige, edelstahlspezifische Schleifmittel (z. B. Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid) zu verwenden, um Kreuzkontamination und eingebettetes Eisen zu vermeiden, das Rost verursachen kann. Oft folgt darauf eine CNC-Bürstbehandlung, um ein gleichmäßiges Satin-Finish und nahtlose Übergänge zu erzielen.

2. Mechanische Automatisierung für Konsistenz

Für mittlere bis hohe Stückzahlen bieten automatisierte Verfahren überlegene Gleichmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit.

• Trowalisieren und Entgraten von CNC-Teilen: Ein hocheffizienter Batch-Prozess, bei dem Teile in einer vibrierenden oder rotierenden Trommel mit keramischem, Kunststoff- oder synthetischem Schleifmedium bearbeitet werden. Durch die abrasive Bewegung werden Grate gleichmäßig entfernt und Kanten leicht verrundet. Für Edelstahl wird eine neutrale oder alkalische Lösung verwendet, um Verfärbungen oder Ätzungen zu vermeiden. Ideal für Teile ohne empfindliche Merkmale, die eine gleichmäßige Kantenverrundung benötigen.

• Thermisches Entgraten (TEM): Auch bekannt als „Brennen“. Dabei wird ein brennbares Gasgemisch in einer geschlossenen Kammer gezündet. Die schnelle Verbrennung verdampft die Grate augenblicklich aufgrund ihres hohen Oberflächen-Volumen-Verhältnisses, ohne das Grundmaterial zu beeinträchtigen. Besonders wirksam bei komplexen Innenbohrungen und schwer zugänglichen Kanälen, die mechanisch nicht erreichbar sind.

3. Elektrochemische und abrasive Verfahren für höchste Präzision

Für hochwertige, komplexe Bauteile, bei denen absolute Präzision und null mechanische Belastung gefordert sind, kommen fortschrittliche Verfahren zum Einsatz.

• Elektropolieren für Präzisionsteile: Ein elektrochemischer Prozess, bei dem die oberste Metallschicht selektiv aufgelöst wird. Dadurch werden Grate und scharfe Kanten gleichmäßig entfernt, die Oberfläche geglättet und die natürliche Korrosionsbeständigkeit verbessert. Ideal für komplexe Geometrien, da es ein gratfreies Ergebnis ohne mechanische Einflüsse oder Eigenspannungen liefert.

• Abrasives Strömungsschleifen (AFM): Ein viskoelastisches Polymermedium, das mit Schleifpartikeln versetzt ist, wird unter Druck durch die Kanten und Passagen des Werkstücks gepresst. Dieses „flüssige Schleifmittel“ entfernt Grate und verrundet Innenkanten mit höchster Gleichmäßigkeit – perfekt für schwer zugängliche Bohrungsschnittpunkte.

Technische Richtlinien für ein effektives Gratmanagement

1. Entgratungsgerechtes Design: Geben Sie Kantenanforderungen in technischen Zeichnungen klar an (z. B. „Alle scharfen Kanten brechen: 0,1–0,2 mm max“). Vermeiden Sie Konstruktionen mit unzugänglichen Innenübergängen.

2. Optimierung der CNC-Bearbeitungsstrategien: Verwenden Sie scharfe Werkzeuge, optimierte Vorschübe und Schnittgeschwindigkeiten sowie Gleichlauffräsen, um die Gratbildung bereits während des CNC-Bearbeitungsprozesses zu minimieren.

3. Die richtige Kombination wählen: Häufig ist eine Kombination von Methoden am effektivsten – z. B. Trowalisieren für allgemeines Kantenbrechen, gefolgt von Elektropolieren für Mikroentgratung und verbesserte Korrosionsbeständigkeit.

4. Validierung und Inspektion: Verwenden Sie taktile Inspektion, optische Messgeräte oder mikroskopische Analyse, um sicherzustellen, dass Grate vollständig entfernt und spezifizierte Kantenradien erreicht wurden – insbesondere bei Teilen für die Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrtindustrie.