CNC-Bearbeitung von Messing – Eigenschaften, Sorten und bewährte Verfahren

Brass, an alloy of copper and zinc, is one of the most commonly chosen nonferrous metals in CNC machining. It is valued for its ease of machining, corrosion resistance and attractive surface appearance. Thanks to these properties, it is used in fittings, electrical parts, precision components or decorative details.

The importance of brass in industrial production is due not only to its functional properties, but also to the economy of the process – in many cases, it makes it possible to achieve high quality parts with relatively short processing times.

In this article, we will introduce the properties of brass relevant to CNC machining, discuss the most common grades of this alloy, and suggest, based on our more than 45 years of experience, how to approach turning, milling, drilling or tapping for optimal results.

Messing und CNC-Bearbeitung

Bei der CNC-Bearbeitung von Metallen hebt sich Messing von vielen anderen Werkstoffen ab. Seine Wärmeleitfähigkeit verringert das Risiko einer Überhitzung der Werkzeuge, und seine relativ geringe Härte sorgt für einen reibungslosen Prozess. Dadurch sind hohe Schnittgeschwindigkeiten möglich und es lassen sich sehr glatte Oberflächen ohne zusätzliches Polieren erzielen.

Es sind diese Eigenschaften, die das CNC-Drehen und -Fräsen von Messing zu einem besonders kostengünstigen Verfahren machen. Durch entsprechend ausgewählte Schnittparameter kann überschüssiges Material schnell abgetragen werden, während eine hohe Oberflächenqualität erhalten bleibt.

Die gängigsten Messingqualitäten

In der industriellen Praxis kommen mehrere wichtige Messingsorten zum Einsatz:

• C36000 / CW614N (bleifreies Automatenmessing) – gilt als „Goldstandard“ der CNC-Bearbeitung. Durch den Zusatz von Blei lässt sich das Material leicht schneiden, die Späne sind kurz und gut gebrochen, und die Werkzeuge bleiben auch bei hohen Geschwindigkeiten langlebig.
• CW617N – Guss- und Schmiedemessing. Seine Bearbeitbarkeit ist schlechter als die von CW614N, und die Späne sind manchmal länger. Es wird hauptsächlich in Sanitärarmaturen und Sanitärkomponenten verwendet.
• ECOBRASS (C69300, CW724R) – bleifreie Sorten, die als Reaktion auf Umweltanforderungen eingeführt wurden. Sie erfordern schärfere Werkzeuge, niedrigere Geschwindigkeiten und höhere Vorschubgeschwindigkeiten, um die Späne effektiv zu brechen. Obwohl sie schwieriger zu bearbeiten sind, werden sie zunehmend in der Lebensmittel- oder Medizinindustrie eingesetzt.

Die Kenntnis dieser Unterschiede kann Ihnen helfen, Fehler zu vermeiden und Ihren Schneidprozess zu optimieren.

CNC-Drehen und -Fräsen von Messing – was ist wissenswert?

Das Drehen von Messing ist einer der grundlegenden Arbeitsschritte bei der CNC-Bearbeitung dieser Legierung. Damit der Prozess stabil ist und eine hohe Oberflächenqualität erzielt wird, werden folgende Werkzeuge verwendet:

• Scharfe, positive Drehgeometrien,
• Wischer-Einsätze, die die Rauheit verbessern, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen,
• Kurze und starre Werkzeughalter – lange Auskragungen können zu Vibrationen und damit zu einer schlechteren Oberflächenqualität führen.

Auch das Fräsen von Messing ist ein sehr effizienter Prozess, vorausgesetzt, es werden die richtigen Werkzeuge ausgewählt:

• Die besten Ergebnisse werden mit Fräsern mit polierten Schneiden erzielt.
• Um die Bildung von Graten zu reduzieren, wird eine Gegenfrässtrategie empfohlen.
• Bei der Großserienfertigung sind PKD-Werkzeuge eine Überlegung wert – sie bieten eine lange Lebensdauer und eine nahezu „spiegelglatte” Oberflächenqualität.

Bohren und Gewindeschneiden in Messing

Das Bohren in Messing birgt eine besondere Schwierigkeit: Bei einigen Sorten, insbesondere bei weichen und duktilen, tritt ein Phänomen auf, das umgangssprachlich als „Bohrrückzug“ bezeichnet wird.

Das bedeutet, dass das Werkzeug statt eines stabilen Schnitts tief in das Material gesaugt wird, was zu einer zu schnellen Vertiefung des Lochs, einem Verlust der Kontrolle über den Prozess und sogar zum Bruch des Bohrers führen kann.

Um dies zu verhindern, werden Bohrer mit modifizierter Geometrie – mit null oder leicht negativen Spanwinkeln – verwendet. Dadurch wird sichergestellt, dass das Werkzeug das Material tatsächlich schneidet, anstatt sich tief in das Loch „hineinzuziehen”. Das Ergebnis ist ein stabiler Prozess und eine bessere Lochqualität.

Das Gewindeschneiden in Messing verläuft reibungslos, solange die Werkzeuge gut auf die Art der Bohrung und die Legierung abgestimmt sind:

• Durchgangsbohrungen (die durch das Werkstück hindurchgehen) – Gewindebohrer mit Spiralspitze (auch als Spiralbohrer bekannt) eignen sich am besten, da sie den Span nach vorne, d. h. tief in die Bohrung, drücken, wodurch ein Verstopfen des Gewindes verhindert wird.
• Sacklöcher (enden im Material, mit einem Boden) – hier werden Spiralgewindebohrer verwendet, deren Nuten den Span nach oben, aus dem Loch herausziehen.
• Bleifreies Messing – oft ist es vorteilhaft, Gewindeformer zu verwenden, die das Material nicht schneiden, sondern das Gewinde plastisch formen. Dadurch wird das Spanproblem beseitigt und die Gewindeverbindung weiter verstärkt.

Kühlung und Schmierung bei der CNC-Bearbeitung von Messing

Bei Bleigehalten ist eine Trockenbearbeitung oder eine Bearbeitung mit minimaler Schmierung (MQL) möglich. Aufgrund der kurzen Späne und der hohen Wärmeleitfähigkeit kommt es nicht zu einer übermäßigen Erwärmung des Werkzeugs.

Anders verhält es sich bei bleifreien Legierungen, die eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Bei ihrer Bearbeitung ist es entscheidend, eine Emulsions- oder Ölkühlung zu verwenden, die die Standzeit des Werkzeugs erheblich verlängert und die Oberflächenqualität verbessert.

Gesundheits- und Sicherheitsaspekte bei der Messingbearbeitung

Bei Bleisorten wie CW614N ist es wichtig, sich der Gesundheitsrisiken bewusst zu sein.

Das in der Legierung enthaltene Blei verbessert zwar die Bearbeitbarkeit, ist aber auch ein giftiger Stoff. Staub und feine Partikel, die bei der Bearbeitung entstehen, können eingeatmet oder durch Handkontakt auf den Körper übertragen werden.

Eine längere Exposition gegenüber Blei ist mit dem Risiko von Störungen des Nervensystems, Durchblutungsstörungen oder Nierenschäden verbunden.

Daher sollten Messingverarbeitungsbetriebe Folgendes verwenden:

• Staub- und Ölnebelabsauganlagen,
• Reinigung der Arbeitsplätze mit Nassverfahren (anstelle von Druckluft),
• Persönliche Schutzausrüstung (Masken, Handschuhe),
• strenge Hygienevorschriften – einschließlich eines Verbots des Essens im Verarbeitungsbereich.

Bei bleifreien Messingen ist dieses Risiko praktisch ausgeschlossen.

Zusammenfassung

Die CNC-Bearbeitung von Messing ist ein effizientes und relativ einfaches Verfahren, jedoch erfordert jede Materialsorte eine individuelle Herangehensweise.

Bleihaltige Messinge bieten eine außergewöhnliche Bearbeitbarkeit, während bleifreie Sorten eine Anpassung der Parameter und eine Kühlung erfordern, jedoch umwelt- und gesundheitsverträglicher sind.

Durch die Wahl der richtigen Werkzeuge, Schnittparameter und Kühlsysteme lassen sich Präzisionsteile mit hoher Oberflächenqualität herstellen, wodurch Messing zu einem der wichtigsten Werkstoffe in der modernen industriellen Fertigung wird.