Oberflächenbehandlungen für die CNC-Bearbeitung

Ein bearbeitetes Teil kann bestellt werden ohne Oberflächenbehandlung oder mit einer von acht Oberflächenbehandlungen: Eloxieren, Sandstrahlen, Polieren, Brünieren, Verzinken, Verchromen, Vernickeln und RAL-Lackierung. Vier davon verändern die Maße des Teils zwischen 2,5 und 100 Mikrometer, daher ist es ratsam, die Oberflächenbehandlung vor dem Festlegen der Toleranzen zu entscheiden, nicht danach.

In diesem Leitfaden erklären wir, was jede Oberflächenbehandlung bei der CNC-Bearbeitung von Teilen nach Maß bringt, auf welchem Metall sie angewendet wird, wie stark sie die Maße verändert und wie Sie sie bestellen, damit ein Gewinde oder ein Lagersitz weiterhin passt. Wenn Sie es lieber in Bildern sehen möchten: Auf der Seite Oberflächenbehandlungen für bearbeitete Teile finden Sie die acht Muster aus der Werkstatt.

Was ist eine Oberflächenbehandlung und wozu dient sie?

Beim Verlassen der Fräse oder des Drehbuchs behält das Teil die feinen Werkzeugspuren bei: eine Oberflächenrauheit von 0,8 bis 3,2 µm Ra je nach Operation, die für die meisten funktionalen Teile völlig in Ordnung ist. Die Oberflächenbehandlung ist die nachfolgende Operation, die diese Oberfläche verändert, und wird aus drei Gründen durchgeführt:

• Schützen. Aluminium und Kohlenstoffstahl oxidieren. Das Eloxieren, das Verzinken, das Brünieren und das Vernickeln bilden eine Schicht, die die Korrosion verzögert.
• Aussehen verleihen. Das Sandstrahlen vereinheitlicht den Ton und löscht die Bearbeitungsspuren aus; das Polieren verleiht Glanz; die Lackierung und das Eloxieren geben Farbe.
• Eine Funktion hinzufügen. Das harte Eloxieren und das Verchromen härten die Oberfläche gegen Abrieb; das Vernickeln füllt Löcher und Kanten gleichmäßig aus und dient als Basis für weitere Beschichtungen.

Was keine Oberflächenbehandlung tut, ist einen Bearbeitungsfehler zu korrigieren: eine dünne Wand, die vibrierte, oder einen Radius, der nicht konstruiert wurde, sehen sich nach dem Eloxieren gleich an.

Die acht Oberflächenbehandlungen: Material, Dicke und wozu jede dient

Die Tabelle fasst zusammen, was wir für bearbeitete Teile anwenden. Die Maße sind orientierend und werden im Angebot bestätigt; das Vorzeichen zeigt an, ob der Oberflächenbehandlung Material hinzugefügt (+) oder entfernt (−) wird.

Welche Oberflächenbehandlung je nach Material wählen?

Aluminium

Das bearbeitete Aluminium wird eloxiert. Ein elektrochemischer Prozess, der die eigentliche Oberfläche in Aluminiumoxid umwandelt: Es ist keine aufgebrachte Schicht, daher keine Ablösung. Farbe möglich (schwarz, natürlich, rot, blau …) und, wenn vorher sandgestrahlt, matt und gleichmäßig. Für weitere Infos gibt es einen Artikel zu wie bearbeitetes Aluminium eloxiert wird.

Kohlenstoffstahl

Es oxidiert innerhalb von Wochen, wenn es ungeschützt bleibt. Für den allgemeinen Einsatz verzinkt; für Werkzeuge, Führungen und Maschinenteile, bei denen die Maßtoleranz nicht verändert werden kann, brüniert; für Verschleiß oder Glanz wird verchromt oder vernickelt.

Edelstahl

Es benötigt keinen Schutz. Es wird ohne Oberflächenbehandlung bestellt, Sandstrahlen für einen gleichmäßigen Mattschliff oder Polieren, wenn das Teil sichtbar ist oder gut gereinigt werden muss (Fütterung, Labor).

Messing und Kupfer

Polieren für dekorative Teile oder elektrische Kontakte; Vernickeln, wenn verhindert werden muss, dass sich Messing im Laufe der Zeit dunkelt.

Technische Kunststoffe

POM, Nylon oder Polycarbonat werden ohne Oberflächenbehandlung oder lackiert geliefert. Polieren ist bei Polycarbonat und Plexiglas möglich, wenn Transparenz gewünscht ist.

Wie wirkt sich die Oberflächenbehandlung auf die Toleranzen und Gewinde aus?

Es ist die Frage, die die meisten Probleme vermeidet. Ein konventionelles Eloxieren bildet eine Schicht von 5 bis 25 µm, die etwa zur Hälfte nach außen und zur Hälfte nach innen in das Metall hineinwächst: jeder Flanken gewinnt zwischen 2,5 und 12,5 µm und ein Durchmesser verdoppelt sich. Eine Welle wird dicker und eine Bohrung wird schmaler. Harteloxierung bildet Schichten von 25 bis 75 µm und verändert die Maße deutlich stärker.

Die allgemeine Toleranz, die wir anwenden, wenn nichts angegeben wird, ISO 2768-f, beträgt ±0,1 mm bei einem Maß von 25 mm, sodass der Oberflächenbehandlung in den meisten Teilen Platz bleibt. Das Problem tritt bei den Passungen auf: Ein H7-Hülsenschaft von 25 mm hat einen Gesamtschwindungsspielraum von 21 µm, und eine Oberflächenbehandlung kann diesen komplett „auffressen". Es gibt drei Möglichkeiten, dies zu lösen:

1. CNC-Bearbeitung mit dem korrigierten Maß: Die Bohrung wird um einige Mikrometer größer bearbeitet und anschließend maßgeschneidert eloxiert. Dies ist unser Standardverfahren, wenn die Zeichnung die Passung angibt.
2. Maskieren: Der Bereich der Passung oder des Gewindes wird abgedeckt und bleibt unbeschichtet. Dies wird in der PDF-Zeichnung angegeben.
3. Nachbearbeiten: Bei lackierten Teilen wird das Gewinde nach der Oberflächenbehandlung nachgearbeitet.

Bei RAL-Lackierung gibt es keine Zweifel: 40 bis 100 µm passen in kein Gewinde und keine Passung, sodass Gewinde und Auflageflächen immer maskiert werden. Wenn Ihr Teil Passungen hat, berechnen Sie den Spielraum mit der ISO 286 Toleranzrechner und lesen Sie die Anleitung zu Toleranzen bei bearbeiteten Teilen.

Wie viel Zeit und Kosten fügt eine Oberflächenbehandlung hinzu?

Die CNC-Bearbeitung ist ab 8 Werktagen aus der Werkstatt verfügbar. Die meisten Oberflächenbehandlungen werden in spezialisierten Betrieben in der Region durchgeführt und verlängern den Zeitraum, der bereits im Angebot enthalten ist. Sandstrahlen und Brünieren sind am schnellsten; das farbige Eloxieren, das Verchromen und die Lackierung RAL benötigen die längste Lieferzeit.

Bei den Kosten wird die Oberflächenbehandlung pro Charge und nicht pro Stück berechnet, sodass ihr relativer Anteil in einer Kleinserie stark sinkt: Das Eloxieren eines Teils kostet im Verhältnis mehr als das Eloxieren von zwanzig. Und die Kombination Sandstrahl + Eloxieren, die bei sichtbarem Aluminium am besten aussieht, sind zwei Vorgänge und zwei Preise.

So bestellen Sie die Oberflächenbehandlung ohne Überraschungen

1. Laden Sie das STEP-Modell auf die Plattform hoch, wählen Sie das Material und wählen Sie die Oberflächenbehandlung im Dropdown-Menü des Teils aus.
2. Wenn es sich um Lack oder farbiges Eloxieren handelt, geben Sie die RAL-Referenz oder die Farbe im Kommentarfeld an. Das Bild auf dem Bildschirm ist nur eine Orientierungshilfe.
3. Markieren Sie in einer PDF die Gewinde, die Passungen und die Auflageflächen, die unbeschichtet bleiben sollen.
4. Wenn ein Maß nach der Oberflächenbehandlung eingehalten werden muss, geben Sie dies in der Zeichnung an: Der Ingenieur korrigiert das Bearbeitungsmass.
5. Für ein sichtbares Teil bitten Sie vor der Kleinserie um eine Musterprobe. Das ist günstiger als die Wiederholung von zwanzig.

Bei jeglichen Fragen zur Kompatibilität löst der Ingenieur, der jede Bestellung prüft, das Problem: Wenn Sie z. B. eine Verchromung auf Aluminium oder eine Eloxierung auf Stahl anfordern, schlägt er Ihnen die funktionierende Alternative vor, bevor gefertigt wird.

Häufige Fragen zu Oberflächenbehandlungen bei der CNC-Bearbeitung