Grauguss bearbeiten: Tipps zur spanenden Bearbeitung von Gussteilen
Ein praxisnaher Leitfaden für Zerspaner und Konstrukteure: Welches Werkzeug für welchen Grauguss? Welche Schnittwerte liefern die beste Oberflächengüte? Und welche Fehler sollten Sie unbedingt vermeiden?
Was unterscheidet die Bearbeitung von Grauguss und Stahl?
Grauguss (EN-GJL, früher GG) ist mit einem Anteil von über 70 % der weltweit am häufigsten gegossene Werkstoff. Seine Beliebtheit verdankt er hervorragenden Dämpfungseigenschaften, guter Wärmeleitfähigkeit und nicht zuletzt der Tatsache, dass er sich hervorragend zerspanen lässt. Doch wer Grauguss wie Stahl bearbeitet, macht einen grundlegenden Fehler.
Die lamellare Graphitstruktur im Gefüge von Grauguss wirkt während der spanenden Bearbeitung wie ein eingebauter Spanbrecher. Das bedeutet: Die Späne brechen kurz ab, es entstehen keine langen, gefährlichen Spänestücke. Gleichzeitig wirkt der Graphit als Feststoffschmierstoff an der Schneidkante, was den Verschleiß reduziert. Das klingt zunächst vorteilhaft – und ist es auch, vorausgesetzt, Sie wählen die richtigen Bearbeitungsparameter.
Die Besonderheit: Grauguss bildet keine durchgehende Spanform aus. Stattdessen entsteht Bröckelspan, der die Werkzeugführung nicht behindert, aber unbedingt abgeführt werden muss. Diese Eigenschaft erfordert eine angepasste Strategie bei Werkzeugwahl, Schnittwerten und vor allem bei der Kühlung.
Werkzeugwahl: Das richtige Schneidmaterial
Die Wahl des Schneidstoffs entscheidet über Werkzeugstandzeit, Oberflächenqualität und Wirtschaftlichkeit. Für Grauguss stehen im Wesentlichen drei Werkzeugklassen zur Verfügung:
Hartmetall (HM)
Der Standard für die meisten Grauguss-Bearbeitungen. Unbeschichtetes Hartmetall K10–K20 funktioniert gut bei mittleren Schnittgeschwindigkeiten. Für höhere Produktivität empfehlen sich PVD-beschichtete Hartmetall-Wendeschneidplatten mit TiAlN- oder AlCrN-Schichten.
Cermets
Cermet-Wendeschneidplatten (TiC/TiN-Basis) eignen sich besonders für Feinbearbeitung und erreichen exzellente Oberflächen. Sie sind härter als Hartmetall, aber spröder – ideal für unterbrochene Schnitte mit geringer Zuspitzung.
CBN & Keramik
Kubisches Bornitrid (CBN) und Schneidkeramik kommen bei Hochleistungsbearbeitung zum Einsatz. CBN ermöglicht Schnittgeschwindigkeiten bis 1000 m/min – ideal für Großserien. Keramik ist kostengünstiger, erfordert aber steife Maschinen.
Schnittwerte: Empfohlene Parameter für Grauguss
Die optimalen Schnittwerte hängen von der Grauguss-Güte (EN-GJL-150 bis EN-GJL-300), der Gusswandstärke und dem Einsatzzweck ab. Die folgende Tabelle liefert bewährte Richtwerte für die Drehbearbeitung mit beschichtetem Hartmetall:
| Bearbeitung | vc (m/min) | f (mm/U) | ap (mm) |
|---|---|---|---|
| Schruppen | 100–180 | 0,2–0,5 | 2,0–5,0 |
| Schlichten | 150–250 | 0,05–0,15 | 0,5–1,5 |
| Feindrehen | 180–300 | 0,03–0,08 | 0,2–0,8 |
| Hartdrehen (CBN) | 400–800 | 0,05–0,12 | 0,1–0,5 |
Profi-Tipp
Gusshäute (die äußere Schicht des Gussteils) können deutlich härter sein als der Kern. Verwenden Sie beim ersten Schnitt eine reduzierte Schnittgeschwindigkeit und erhöhen Sie den Vorschub, um die harte Haut schnell zu durchdringen. Danach können Sie mit normalen Parametern weiterarbeiten.
Kühlung und Schmierung: Trockenbearbeitung vs. KSS
Eine der größten Stärken von Grauguss bei der Zerspanung: Er lässt sich hervorragend trocken bearbeiten. Der im Werkstoff enthaltene Graphit wirkt als integrierter Schmierstoff und reduziert den Werkzeugverschleiß erheblich. In der Praxis bedeutet das:
Trockenbearbeitung
- ● Standardverfahren für Grauguss-Dreh- und Fräsarbeiten
- ● Keine KSS-Kosten, keine Entsorgungsproblematik
- ● Trockene Späne sind einfacher zu recyceln
- ● Sauberere Arbeitsumgebung, bessere Sicht auf den Spanraum
Mit Kühlschmierstoff (KSS)
- ● Empfohlen bei Bohrungen (Späneabtransport!)
- ● Sinnvoll bei Gewindeschneiden und Reiben
- ● Reduziert Staubbildung bei offenen Bearbeitungen
- ● Achtung: KSS kann bei Grauguss zu Rostproblemen führen
Besonderes Augenmerk verdienen Bohrungen in Grauguss. Hier empfiehlt sich der Einsatz von KSS zwingend, da der kurze Bröckelspan die Bohrung verstopfen kann. Verwenden Sie Bohrer mit innerer Kühlmittelzufuhr und ausreichendem Vorschub, um den Span aktiv nach oben zu transportieren.
5 häufige Fehler bei der Grauguss-Bearbeitung
1. Zu geringe Schnittgeschwindigkeit
Wer zu langsam dreht oder fräst, riskiert Aufbauschneidenbildung. Der Werkstoff schmiert nicht mehr, sondern klebt am Werkzeug fest. Die Folge: schlechte Oberflächen und erhöhter Verschleiß. Grauguss verträgt – und erfordert – deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten als Stahl.
2. Gusshaut nicht berücksichtigen
Die äußere Gusshaut ist durch den Abkühlprozess deutlich härter als das Kerngefüge und kann Härten bis 400 HB aufweisen. Wer die Gusshaut mit Schlicht-Parametern bearbeitet, zerstört sein Werkzeug innerhalb weniger Umdrehungen. Erster Schnitt immer mit reduzierter Geschwindigkeit und robustem Werkzeug!
3. Falscher Spannwinkel
Negative Spannwinkel sind bei Grauguss nicht zwingend nötig – im Gegensatz zu Sphäroguss. Ein leicht positiver Spannwinkel (3–8°) reduziert die Schnittkraft und verbessert die Oberfläche. Negative Winkel erhöhen die Schnittkraft unnötig und belasten die Maschine.
4. Späne nicht abführen
Grauguss-Späne sind schleifend und abrasiv. Wenn sie im Spanraum verbleiben, beschädigen sie Führungsbahnen und Maßaufnehmer. Eine effektive Späneabfuhr – ob durch Luftblasen oder KSS – ist essenziell für Maschinenlebensdauer und Maßhaltigkeit.
5. Grauguss gleich Sphäroguss behandeln
Sphäroguss (EN-GJS) hat eine kugelige Graphitstruktur und ist deutlich zäher. Während Grauguss kurze Bröckelspäne bildet, neigt Sphäroguss zu längerem Spanabfluss und höheren Schnittkräften. Wer die Bearbeitungsstrategie nicht anpasst, riskiert Werkzeugbruch. Mehr dazu in unserem Grauguss-oder-Sphäroguss-Guide.
Spezielle Verfahren: Bohren, Fräsen und Gewindeschneiden
Neben dem Drehen gibt es bei der Graugussbearbeitung weitere Verfahren, die angepasste Strategien erfordern. Hier die wichtigsten Tipps für Bohrarbeiten, Fräsen und Gewindeschneiden:
Bohren
- • VKS-Borer (Vollhartmetall) mit innerer KSS-Zufuhr
- • Schnittgeschwindigkeit: 60–120 m/min
- • Vorschub: 0,08–0,20 mm/U
- • KSS empfohlen für Späneabtransport
- • Bei tiefen Bohrungen: Pecking-Zyklus verwenden
Fräsen
- • Wendeplatten-Fräser mit positiver Geometrie
- • vc: 120–250 m/min (HM), bis 500 m/min (CBN)
- • fz: 0,1–0,3 mm/Zahn
- • Trockenbearbeitung bevorzugen
- • Bei Har Gusshaut: erste Passage mit reduzierter vc
Gewindeschneiden
- • Gewindebohrer aus HSS-Co oder Vollhartmetall
- • KSS zwingend erforderlich
- • Schnittgeschwindigkeit: 10–25 m/min
- • Formel-Gewindebohrer bevorzugen
- • Spannungen im Guss berücksichtigen (Aufmaß!)
Oberflächengüte: Was ist erreichbar?
Grauguss lässt sich zu erstaunlich guten Oberflächen bearbeiten. Entscheidend ist die Wahl der richtigen Parameter und Werkzeuge. Die folgende Übersicht zeigt, welche Rauheiten mit welchen Verfahren typischerweise erreicht werden:
Drehen
Fräsen
Für die meisten industriellen Anwendungen genügen Ra-Werte von 3,2–6,3 µm, die sich mit Standard-Hartmetallwerkzeugen problemlos erreichen lassen. Dichtflächen erfordern Ra ≤ 1,6 µm – hier lohnt sich der Einsatz von Cermets oder CBN. Lesen Sie dazu auch unseren Artikel über gussgerechte Konstruktion.
Häufige Fragen zur Grauguss-Bearbeitung
Warum verschleißen Werkzeuge bei Grauguss-Bearbeitung schneller als bei Stahl?
Welche Schnittgeschwindigkeit ist für Grauguss optimal?
Trockenbearbeitung oder Kühlschmierstoff bei Grauguss?
Welche Werkzeugsorte für Bohren in Grauguss?
Was ist die typische Oberflächengüte beim Grauguss-Drehen?
Wie vermeidet man Ausbrüche an den Bauteilkanten?
Wann lohnt sich CBN gegenüber Hartmetall?
Wolfgang Winkler führt Intrapex in zweiter Generation und betreut seit über zwei Jahrzehnten Industriekunden in Bahntechnik, Maschinenbau und Pumpenindustrie bei Werkstoffwahl, Werks-Auswahl und Reverse Engineering von Gussteilen.
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