Entgratungsmethoden in der Präzisionszerspanung

von | 19. November 2025 | Wissen

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Im Bereich der Präzisionsbearbeitung werden Teile zunächst einer Vorbearbeitung unterzogen, bei der bestimmte Metallmaterialien entfernt werden, bis die endgültige Teilefertigung abgeschlossen ist. Je nach den Spezifikationen des Kunden können die verwendeten Werkzeuge Drehen, Schneiden, Fräsen, Bohren und mehr umfassen. Manchmal hinterlassen diese Prozesse Späne und erhabene Kanten, die durch die Werkzeuge verursacht werden – sogenannte Grate. Das Entgraten ist ein wichtiger Prozess, um die Präzision, Oberflächenqualität und Lebensdauer der Teile sicherzustellen.
Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Einführung in mehrere gängige Entgratungsmethoden sowie deren Eigenschaften und Anwendungsszenarien:

1. Mechanische Entgratungsverfahren

Das Entfernen von Graten mit mechanischer Kraft ist die traditionellste Entgratungsmethode, die für verschiedene Materialien und Strukturen geeignet ist.

1.1 Manuelles Schleifen

Werkzeuge: Schleifpapier, Feilen, Ölsteine, Schaber usw.

EigenschaftenHohe Flexibilität, geeignet für komplexe Formen und tote Winkel, jedoch geringe Effizienz, abhängig von der Erfahrung des Bedieners und schlechte Konsistenz.

AnwendungenKleinserienfertigung, lokale Endbearbeitung von Präzisionsteilen (z. B. Mikrograte an Luft- und Raumfahrtkomponenten).

1.2 Schleifen und Polieren

1.2.1 Vibrationsschleifen

Teile und Mahlkörper (z. B. Keramikkugeln, Kunststoffgranulat) werden in einen vibrierenden Behälter gegeben, und Grate werden durch Vibrationsreibung entfernt.

VorteileHohe Effizienz, geeignet für die Chargenbearbeitung kleiner und mittelgroßer Teile und ausgezeichnete Oberflächenhomogenität.

AnwendungenElektronische Bauteile, Autoteile (z. B. Zahnräder, Lager).

1.2.2 Magnetisches Schleifen

Magnetische Schleifmittel (z. B. Schleifmittel auf Eisenbasis) werden durch ein Magnetfeld an die Oberfläche des Werkstücks angezogen, und Grate werden durch Rotationsreibung entfernt.

Vorteile: Kann komplexe Hohlräume (z. B. Sacklöcher, Querbohrungen) durchdringen, ohne Präzisionsflächen zu beschädigen.

AnwendungenMedizinische Geräte (z. B. Spritzenteile), Präzisionsformen.

1.3 Fräsen/Schneiden Entgraten

Werkzeuge: Spezialisierte Entgratwerkzeuge (z. B. Anfaswerkzeuge, Fräser).

Eigenschaften: Hohe Präzision, kontrollierbare Fasenbreite, erfordert jedoch Programmierung oder Positionierung der Vorrichtung, geeignet für regelmäßige Strukturen.

AnwendungenEntgraten von Hohlräumen in Aluminiumlegierungen und Kanten von Leiterplatten.

Precision Machining

2. Chemische Entgratungsverfahren

Chemische Reaktionen werden zum Auflösen von Graten verwendet und eignen sich für Teile mit hoher Härte oder komplexen Strukturen.

2.1 Chemisches Fräsen (CHM)

Grundsatz: Teile werden in ätzende Flüssigkeiten (z. B. Natriumhydroxid, Salpetersäure) getaucht. Aufgrund ihrer großen Oberfläche werden Grate bevorzugt aufgelöst.

EigenschaftenKeine mechanische Belastung, geeignet für dünnwandige Teile oder verformbare Materialien (z. B. Titanlegierungen), aber die Abfallflüssigkeit muss umweltgerecht behandelt werden.

AnwendungenFlugzeugtriebwerksschaufeln, Präzisionsstrukturen medizinischer Geräte.

2.2 Elektrochemisches Entgraten (ECD)

Grundsatz: Das Teil fungiert als Anode und die Werkzeugelektrode als Kathode. Grate werden durch elektrochemische Reaktionen im Elektrolyten aufgelöst.

EigenschaftenHohe Entgratungseffizienz, präzise steuerbare Auflösungsmenge, geeignet für tiefe Löcher und Querlöcher (z. B. Hydraulikventilkörper).

Anwendungen: Automobilgetriebeteile, Befestigungselemente für die Luft- und Raumfahrt.

 

3. Thermisches Entgraten (TBD)

Hochtemperatur-chemische Reaktionen werden zur Entfernung von Graten eingesetzt und eignen sich für die Chargenverarbeitung.

3.1 Prinzip

Die Teile werden in einen versiegelten Behälter gegeben und mit brennbarem Gas (z. B. Wasserstoff + Sauerstoff) beaufschlagt. Durch die Zündung entsteht eine sofortige hohe Temperatur (ca. 3000 °C), wodurch Grate oxidieren und schnell verbrennen.

3.2 Eigenschaften

Grate an versteckten Stellen (z. B. innere Bohrungen und Spalten) können gleichmäßig entfernt werden.

Die Temperatur muss streng kontrolliert werden, um eine Beschädigung des Grundmaterials zu vermeiden (geeignet für hochtemperaturbeständige Materialien wie Stahl und rostfrei Stahl).

3.3 Anwendungen

Automobil-Motorteile (z. B. Zylinderblöcke, Getriebe), Kompressorteile.

4. Ultraschall-Entgratungsverfahren

Ultraschallschwingungsenergie wird zum Entfernen von Mikrograte verwendet.

4.1 Grundsatz

Die Teile werden in eine Lösung mit Reinigungsmitteln getaucht. Ein Ultraschallgenerator erzeugt hochfrequente Schwingungen (20–40 kHz), die Mikrobläschen in der Flüssigkeit zum Zusammenfallen bringen und auf Grate treffen, wodurch diese abfallen.

4.2 Eigenschaften

Geeignet zum Entfernen von Graten im Mikrometerbereich bei minimaler Beschädigung der Teileoberfläche.

Erfordert spezielle Vorrichtungen zur Befestigung von Teilen, und die Effizienz hängt von der Leistung der Ausrüstung ab.

4.3 Anwendungen

Präzisionselektronikkomponenten (z. B. MEMS-Sensoren), Grate an den Kanten von optischen Linsen.

5. Laser-Entgratungsverfahren

Hochenergetische Laserstrahlen werden eingesetzt, um Grate präzise zu entfernen.

5.1 Prinzip

Ein fokussierter Laserstrahl bestrahlt Grate, verdampft oder schmilzt sie und entfernt sie so sofort. Der Weg kann durch Programmierung gesteuert werden.

5.2 Eigenschaften

Extrem hohe Präzision (bis auf Mikrometergenauigkeit), berührungslose Bearbeitung und keine mechanische Belastung.

Hohe Ausrüstungskosten, geeignet für Präzisionsteile in kleinen Stückzahlen (z. B. Titanlegierungsstrukturen für die Luft- und Raumfahrt).

5.3 Anwendungen

Präzisionsteile für medizinische Geräte, Turbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke.

6. Andere neue Entgratungstechnologien

6.1 Wasserstrahlentgraten

Hochdruckwasserstrahlen (mit Drücken bis zu mehreren hundert Megapascal) bearbeiten Grate und eignen sich für weiche Materialien (z. B. Aluminium, Kunststoff) oder dünnwandige Teile.

6.2 Plasma-Entgraten

Hochenergetische Teilchen im Plasma bombardieren Grate und eignen sich für Anwendungen, die empfindlich auf Oberflächenverunreinigungen reagieren, wie beispielsweise Halbleiter und Präzisionsformen.

6.3 Elektrochemisch-mechanisches Verbundentgraten

Kombiniert elektrolytische Korrosion und mechanisches Schleifen und sorgt so für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Effizienz und Präzision. Wird zum Entfernen von Graten in komplexen Innenhohlräumen von Materialien mit hoher Härte (z. B. gehärteter Stahl) verwendet.
Precision Machining

Wichtige Faktoren für die Auswahl von Entgratungsverfahren

 

Materialeigenschaften

  • Metalle (z. B. Stahl, Aluminium): Mechanische, elektrolytische, Laser- und andere Verfahren sind optional;
  • Nichtmetalle (z. B. Kunststoff, Keramik): Ultraschall, Wasserstrahl oder manuelles Schleifen sind vorzuziehen.

 

Teilestruktur

  • Komplexe Innenhohlräume/tiefe Bohrungen: Magnetisches Schleifen, elektrochemisches Entgraten;
  • Präzisionsflächen/Mikrograte: Laser-, Ultraschallentgraten.

 

Produktionscharge

  • Kleine Charge: Manuelles Schleifen, Laserverdünnen;
  • Große Chargen: Vibrationsschleifen, thermisches Entgraten.

 

Genauigkeitsanforderungen

  • Hohe Präzision (z. B. Luft- und Raumfahrt): Laser, elektrochemisches Entgraten;
  • Allgemeine Präzision: Mechanisches Schleifen, chemisches Fräsen.

 

Zusammenfassung

Das Entgraten in der Präzisionsbearbeitung erfordert eine umfassende Auswahl geeigneter Verfahren, die sich nach dem Material, der Struktur, der Präzision und dem Produktionsumfang der Teile richten. In Zukunft werden mit der Entwicklung von Automatisierungs- und intelligenten Technologien kombinierte Entgratungsverfahren (z. B. Roboter + Laser/Elektrochemie) zum Mainstream werden, um eine effizientere und präzisere Entgratung zu erreichen. Unabhängig vom verwendeten Verfahren entfernt die Entgratungstechnologie Verformungen und Metallspäne von Teilen und stellt sicher, dass sie die Anforderungen an die Maßgenauigkeit erfüllen. Die Entgratung verhindert auch Korrosion und vermeidet Metallermüdung oder Risse, die zu einem Versagen der Teile in Anwendungen führen könnten.

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