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Schaftfräser-Auswahl: Schneidenzahl, Drallwinkel, Eckenradius und L/D-Verhältnis

Bei der Auswahl des richtigen Schaftfräsers werden fünf ausschlaggebende Entscheidungen behandelt: Schneidenzahl, Drallwinkel, Eckenradius, Schneidenlänge und L/D-Verhältnis. Erläutert anhand von Entscheidungstabellen und Anwendungsregeln.

ATH Tools Teknik Ekip· MaschinenbauingenieurVeröffentlicht: 22. Juli 2026Aktualisiert: 6. August 20264 Min. Lesezeit

Kurzantwort

  • Die Schneidenzahl wird vom Spanabtransport bestimmt: bei Aluminium 2–3, bei Stahl 3–4, bei gehärtetem Stahl und beim Schlichten 4–6.
  • Beim Vollnutfräsen sind 2–3 Schneiden nicht zu überschreiten; die Spannut setzt sich zu und das Werkzeug bricht.
  • Die Durchbiegung wächst mit der dritten Potenz der Auskraglänge. Eine Verdopplung der Auskraglänge verachtfacht die Durchbiegung.
  • Die Eckenradiusgeometrie (Torus) ergibt unter gleichen Bedingungen eine deutlich längere Standzeit als ein flacher Schaftfräser.

Die Auswahl eines Schaftfräsers besteht aus fünf Entscheidungen: Schneidenzahl, Drallwinkel, Eckenradius, Schneidenlänge und L/D-Verhältnis. Die Beschichtung ist ein eigenes Thema und wird im Ratgeber zu den Beschichtungen behandelt.

1. Schneidenzahl (Z)

Die Schneidenzahl bestimmt zwei Dinge zugleich: die Vorschubkapazität und den Spanabtransport.

Da vf = fz × Z × n gilt, verdoppelt eine Verdopplung von Z den Vorschub. Mit steigendem Z verkleinert sich jedoch der Querschnitt der Spannut. Kann der Span nicht abfließen, klemmt er in der Nut fest, erhitzt sich und bricht das Werkzeug.

Werkstoff / BearbeitungZBegründung
Aluminium, Kupfer, Kunststoff2–3Lange, weiche Späne; großes Nutvolumen zwingend
Allgemeiner Stahl, Schruppen3–4Span bricht, Nut ausreichend
Stahl, Schlichten4–5Kleine Späne, bessere Oberfläche und höherer vf
Gehärteter Stahl (45+ HRC)4–6Sehr kleine Späne, Last je Schneide ist gering zu halten
Gusseisen4–6Span in Pulverform, geringe Gefahr des Zusetzens
Vollnut (ae = D)2–3Setzt sich die Nut zu, bricht das Werkzeug, ausnahmslos
Trochoidal (ae ≤ 0,1×D)4–7Geringer Eingriff, leichter Abtransport

2. Drallwinkel

Die Neigung der Schneidkante gegenüber der Werkzeugachse.

DrallCharakterEinsatz
30°Stabil, geringe AxialkraftHarte Werkstoffe, unterbrochener Schnitt, Gusseisen
35–38°AusgewogenStahl, allgemeiner Einsatz
45°Weicher Schnitt, gute Oberfläche, kräftiger SpanabtransportAluminium, Schlichten, dünne Wände
55–60°Sehr weich, sehr hohe AxialkraftAluminium-Schlichten, hohe Geschwindigkeit
Variabler DrallBricht die SchwingungsfrequenzArbeiten mit Ratterproblemen

Axialkraft: Ein hoher Drall erhöht die axiale (nach oben gerichtete) Kraft. Bei dünnwandigen oder schwach gespannten Werkstücken kann das Werkstück abheben; in diesem Fall wird ein niedriger Drall oder eine „Down-cut“-Geometrie bevorzugt.

3. Eckenradius (R)

GeometrieRWann
Flach (square)0Wenn eine scharfkantige Ecke zwingend ist
Eckenradius (Torus)0,2 – 4 mmStandardwahl; Schruppen und allgemeine Arbeiten
Kugelförmig (ball nose)R = D/23D-Flächen, Schlichten im Formenbau

Die schwächste Stelle der Schneidkante ist die Ecke; dort häuft sich die Spannung. Ein kleiner Radius verteilt diese Häufung. Sofern die Konstruktion keine scharfkantige Ecke zwingend vorschreibt, wird ein Eckenradiusfräser bevorzugt; unter gleichen Bedingungen ergibt er eine deutlich längere Standzeit und lässt einen höheren Vorschub zu.

Wo trotz Eckenradiusfräser scharfkantige Ecken gefordert sind, ist es ein verbreitetes und wirtschaftliches Vorgehen, das Schruppen mit dem Eckenradiusfräser auszuführen und lediglich die Ecken mit einem flachen Fräser nachzuarbeiten.

4. Schneidenlänge (L1)

Die Schneidenlänge wird nur so groß wie nötig gewählt. Eine große Schneidenlänge:

  • macht das Werkzeug nachgiebiger (die Durchbiegung nimmt zu)
  • vergrößert die Ratterneigung
  • erhöht den Preis
L1 / D1Situation
≤ 2Unproblematisch, volle Parameter
2 – 3Normal, Aufmerksamkeit erforderlich
3 – 4Parameter sind um 20–30 % zu senken
> 4Lange Baureihe erforderlich; trochoidale Strategie ist zu prüfen

5. L/D-Verhältnis und Auskraglänge

Das Verhältnis der aus der Spannzange herausragenden Länge des Werkzeugs (L_aus) zum Schneidendurchmesser ist der wichtigste Einzelfaktor für das Rattern. Denn die Durchbiegung ist der dritten Potenz der Auskraglänge proportional:

δ ∝ L_aus³ / (E × D⁴)

Eine Verdopplung der Auskraglänge führt somit zur Verachtfachung der Durchbiegung.

L_aus / DEmpfehlung
≤ 3Volle Parameter
3 – 4ap und ae werden um 25 % gesenkt
4 – 5ap/ae werden halbiert, trochoidale Strategie ist zu prüfen
> 5Schrumpffutter oder Hydrodehnspannfutter zwingend

Entscheidend: Das Werkzeug ist nicht weiter als nötig aus der Spannzange herausstehen zu lassen. Es 2 mm tiefer einzuspannen kann wirksamer sein als eine Erhöhung der Schnittparameter.

Entscheidungsübersicht

BearbeitungZDrallRHinweis
Schruppen in Stahl3–435–38°0,5–2 mmEckenradius bevorzugt
Schlichten in Stahl4–545°kleiner RGeringes ap, hohes n
Nut in Aluminium245°0–0,5Poliert oder DLC
Schlichten in Aluminium345–55°kleiner RHohes Vc
Gehärteter Stahl (50 HRC)4–630–35°0,5–1 mmnACo, trocken/MMS
3D-Schlichten im Formenbau2–430–45°R = D/2Kugelförmige Stirn
Tiefe Tasche3–435°0,5–2 mmLange Baureihe + trochoidal

Checkliste vor der Bestellung

  1. Ob die Spannzange den Schaftdurchmesser D2 aufnimmt
  2. Ob die Schneidenlänge L1 die Taschentiefe abdeckt
  3. Ob das Verhältnis Auskraglänge/Durchmesser unter 4 bleibt
  4. Ob bei anstehendem Nutfräsen die Bedingung Z ≤ 3 erfüllt ist
  5. Ob bei nicht zwingend scharfkantiger Ecke eine Radiusgeometrie gewählt wurde
  6. Ob die Beschichtung zum zu bearbeitenden Werkstoff passt

Für eine werkstoffbezogene Werkzeugempfehlung lässt sich der Werkzeug- und Beschichtungsfinder nutzen, für die Berechnung der Schnittparameter der Schnittparameter-Rechner.

Häufige Fragen

Welche Schneidenzahl ist bei einem Schaftfräser geeignet?

Bei Aluminium und Nichteisenwerkstoffen werden 2–3 Schneiden bevorzugt, beim allgemeinen Schruppen von Stahl 3–4, beim Schlichten von Stahl 4–5, bei gehärtetem Stahl 4–6. Ausschlaggebend ist das Volumen der Spannut: Mit steigender Schneidenzahl wird die Nut enger, und bei Werkstoffen, die weiche bzw. lange Späne bilden, entsteht die Gefahr des Zusetzens.

Was verändert der Drallwinkel?

Ein hoher Drall (45°+) macht den Schnitt weicher, verbessert die Oberfläche und fördert den Span nach oben; dabei steigt jedoch die Axialkraft, und dünne Werkstücke können abheben. Ein niedriger Drall (30°) ist stabiler und wird bei harten Werkstoffen bevorzugt. Ein variabler Drall wird eingesetzt, um Rattern zu unterbinden.

Was bedeutet das L/D-Verhältnis?

Es ist das Verhältnis der aus der Spannzange herausragenden Länge des Werkzeugs zum Schneidendurchmesser (L/D). Unterhalb von 3 treten keine Probleme auf; zwischen 4 und 5 sind die Parameter zu senken; oberhalb von 5 werden Rattern und Durchbiegung zu einem ernsten Problem. Empfohlen wird der Einsatz des kürzestmöglichen Werkzeugs.

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