Zunächst ist die ISO 513-Gruppe festzulegen (P für Stahl, M für Edelstahl, K für Gusseisen, N für Aluminium, S für Superlegierungen, H für gehärteten Stahl); anschließend wird die zweistellige Kennzahl nach Schnittschwere ausgewählt: Schlichten (01–10), Allgemein (15–25), Schruppen (30–50). Eine P25-Sorte mit CVD-Mehrschichtbeschichtung aus TiCN/Al₂O₃/TiN deckt rund 70 % der allgemeinen Stahlzerspanung ab; eine M20-Sorte mit PVD-TiAlN bewältigt die meisten Edelstahl-Anwendungen. Eine korrekte Sortenabstimmung kann die Standzeit einer Hartmetall-Wendeschneidplatte bei gleicher Geometrie im Stahl-Drehen unter vergleichbaren Bedingungen von unter 10 Minuten auf 60 Minuten verlängern.
Einen vollständigen Überblick über Zerspanungswerkzeuge, Geometrien und Beschichtungen bietet der umfassende Leitfaden zu Zerspanungswerkzeugen.
ISO-Anwendungsgruppen
Die Norm ISO 513 ordnet Schneidstoffe sechs Anwendungsgruppen zu, die jeweils durch einen Buchstaben und eine Farbkennung bezeichnet werden. Dies ist der Ausgangspunkt jeder Sortenwahl.
| ISO-Gruppe | Farbe | Zielwerkstoffe | Hauptanforderung |
|---|---|---|---|
| P (Stahl) | Blau | Kohlenstoffstahl, Legierungsstahl, ferritischer Edelstahl | Kolkverschleißfestigkeit |
| M (Edelstahl) | Gelb | Austenitischer Edelstahl, Duplex, Stahlguss | Zähigkeit + Hitzebeständigkeit |
| K (Gusseisen) | Rot | Grauguss, Sphäroguss, Temperguss | Abrasionsfestigkeit |
| N (NE-Metalle) | Grün | Aluminium, Kupfer, Messing, Kunststoffe | Scharfe Schneide, geringe Reibung |
| S (Superlegierungen) | Braun | Titan, Inconel, Cobaltlegierungen | Hitzebeständigkeit, Schneidenfestigkeit |
| H (Gehärtet) | Grau | Gehärteter Stahl >45 HRC, Hartguss | Warmhärte, Verschleißfestigkeit |
Die zweistellige Kennzahl gibt das Verhältnis zwischen Härte und Zähigkeit an. Niedrige Zahlen (P01) stehen für höhere Härte bei zugleich größerer Sprödigkeit. Höhere Zahlen (P40) sind zäher, verschleißen jedoch schneller. Die meisten Allgemeinbearbeitungen fallen in den Bereich P20–P30.
Wenn die Wahl der Ausgangssorte für Stahl unklar ist, stellt P25 mit einer CVD-Mehrschichtbeschichtung die sichere Standardwahl für die meisten Drehanwendungen dar. Für das Fräsen und unterbrochene Bearbeitungen desselben Werkstoffs empfiehlt sich ein Wechsel zu PVD-beschichteten Sorten im Bereich P20–P30.
ISO 1832 definiert das alphanumerische Bezeichnungssystem für Wendeschneidplatten — dabei werden Plattenform, Freiwinkel, Toleranzklasse und Befestigungsbohrung in einem standardisierten Code verschlüsselt, der auf jeder Wendeplatten-Verpackung erscheint (z. B. CNMG 120408). Gemeinsam bilden die ISO 513-Anwendungsgruppe und die ISO 1832-Plattenbezeichnung das Zwei-Norm-System, das eine konkrete Plattengeometrie und Sorte einer Zerspanungsaufgabe zuordnet.
Substratzusammensetzung
Hartmetall-Wendeschneidplatten sind gesinterte Verbundwerkstoffe aus Wolframcarbid-Körnern (WC), die durch einen Cobalt-Binder (Co) zusammengehalten werden. Korngröße und Binderanteil bestimmen die grundlegenden Eigenschaften einer Sorte.
Einfluss der Korngröße:
- Submikron (<0.5 um): Maximale Härte und Schneidenschärfe. Eingesetzt beim Schlichten und in harten Werkstoffen.
- Feinkorn (0.5-1.0 um): Ausgewogenes Verhältnis von Härte und Zähigkeit. Universalsorten.
- Mittelkorn (1.0-3.0 um): Höhere Zähigkeit auf Kosten der Verschleißfestigkeit. Für unterbrochene Schnitte.
Einfluss des Binderanteils:
- 6 % Co: Sehr hart, spröde. Schlichtsorten (P01–P10).
- 10 % Co: Ausgewogen. Universalsorten (P20–P30).
- 12–15 % Co: Sehr zäh. Schwer-Schruppsorten (P40–P50).
Zusammenhang zwischen Korngröße und Schnittgeschwindigkeit
Feinere Korngrößen erhalten die Schneidenintegrität auch bei höheren Schnitttemperaturen und erlauben dadurch höhere Schnittgeschwindigkeiten. Herstellerdaten deuten darauf hin, dass Submikron-Sorten unter vergleichbaren Bedingungen typischerweise 20–30 % schneller laufen als Sorten mit mittlerer Korngröße, bevor ein gleichwertiges Verschleißniveau erreicht wird.
Wechselwirkung zwischen Beschichtung und Sorte
Substratsorte und Beschichtung wirken als System zusammen. Werden beide unabhängig voneinander gewählt, führt dies zu suboptimaler Leistung.
✦ CVD-beschichtete Sorten (P15–P35 typisch)
- Dicke Al2O3-Schicht bildet eine Wärmedämmbarriere
- Optimal für kontinuierliches Drehen von Stahl und Gusseisen
- Bewältigt hohe Schnittgeschwindigkeiten (200–400 m/min)
- Geringere Kosten pro Schneide bei Serienfertigung
✦ PVD-beschichtete Sorten (P10–P25 typisch)
- Dünne Beschichtung erhält die scharfe Schneidengeometrie
- Optimal für Fräsen, Einstechen, Gewindedrehen und Profilieren
- Bevorzugt für kleine Wendeplatten und positive Geometrien, bei denen die CVD-Schneidenverrundung die Schärfe mindert
- Überlegen im unterbrochenen Schnitt und bei wechselndem Eingriff
Ein häufiger Fehler besteht darin, ein zähes Substrat mit hohem Cobaltanteil (P35–P40) mit einer CVD-Beschichtung zu kombinieren, die für hochgeschwindigen kontinuierlichen Schnitt ausgelegt ist. Das Substrat kann die Schnittgeschwindigkeiten, die die Beschichtung ermöglicht, nicht tragen. Ebenso verschenkt die Kombination eines harten P10-Substrats mit einer dicken CVD-Beschichtung das Schärfepotenzial des Substrats, weil CVD die Schneidkante verrundet.
In den meisten Stahl-Drehanwendungen begünstigen CVD-Beschichtungen hohe Schnittgeschwindigkeiten, während PVD-Beschichtungen die Schneidenschärfe bei unterbrochenen Bearbeitungen begünstigen. Die Beschichtungstechnologie ist auf die dominierende Betriebsbedingung abzustimmen — kontinuierlicher Schnitt bei hoher Schnittgeschwindigkeit oder unterbrochener Schnitt mit hohem Anspruch an die Schneidenfestigkeit — und nicht allein auf das Substrat. TiCN (Titancarbonitrid) bildet in den meisten CVD-Mehrschichtsystemen für Stahl die verschleißfeste Basisschicht, und TiN (Titannitrid) ist die goldfarbene Deckschicht, die den Schneidenverschleiß sichtbar signalisiert, sobald sie im Einsatz abgetragen wird. Aluminiumoxid (Al₂O₃) dient in CVD-Mehrschichtbeschichtungen für das Drehen von Stahl und Gusseisen als thermische Zwischenschicht, da seine geringe Wärmeleitfähigkeit (~30 W/m·K gegenüber ~60 W/m·K bei TiCN) den Wärmeeintrag ins Substrat bei Schnittgeschwindigkeiten oberhalb von 200 m/min begrenzt.
Werkstoffspezifische Sortenempfehlungen
Kohlenstoff- und Legierungsstahl (P-Gruppe):
- Drehen: P15–P25 mit CVD-Mehrschichtbeschichtung TiCN/Al2O3/TiN
- Fräsen: P20–P30 mit PVD-TiAlN
- Unterbrochenes Drehen: P25–P35 mit PVD oder dünner CVD-Beschichtung
Edelstahl (M-Gruppe):
- Sorten M15–M25 mit PVD-TiAlN- oder AlCrN-Beschichtung einsetzen
- Höherer Cobaltanteil widersteht dem Kerbverschleiß an kaltverfestigten Oberflächen
- Unbeschichtete Sorten vermeiden — Aufbauschneiden verschlechtern das Oberflächenergebnis
TiAlN-Beschichtungen (Titanaluminiumnitrid) werden bei Edelstahl gegenüber TiN bevorzugt, da ihre höhere Oxidationsbeständigkeit (stabil bis ~800 °C) den Kolkverschleiß bei den erhöhten Schnitttemperaturen mindert, die austenitischer Edelstahl erzeugt. AlCrN (Aluminiumchromnitrid) bietet eine ähnliche Hitzebeständigkeit bei zugleich besserer Leistung im Hochvorschub-Unterbruchbetrieb und ist damit TiAlN vorzuziehen, wenn beim Fräsen von Edelstahl wechselnder Eingriff auftritt.
Gusseisen (K-Gruppe):
- Grauguss: K10–K20 mit CVD-Al2O3 bei hohen Schnittgeschwindigkeiten
- Sphäroguss: K20–K30 mit dickerer CVD-Schicht gegen Abrasion
- Für das Schruppen von Grauguss oberhalb von 500 m/min sind Keramikwendeplatten (Si3N4) einzusetzen
Aluminium (N-Gruppe):
- Unbeschichtetes poliertes Hartmetall oder PCD-bestückte Wendeplatten (polykristalliner Diamant)
- DLC-Beschichtung verhindert Aufbauschneiden
- TiAlN vermeiden — Aluminium hat eine chemische Affinität zur Beschichtung und verursacht rasche Aufbauten
PCD-Wendeplatten (polykristalliner Diamant) werden in der Aluminium-Großserienfertigung eingesetzt, weil die extreme Härte des Diamants (~8,000 HV) dem abrasiven Verschleiß widersteht, den siliziumhaltige Aluminiumlegierungen (Serien 2000, 6000, 7000) bei Schnittgeschwindigkeiten von 500–1,500 m/min verursachen. DLC-Beschichtungen (diamantähnlicher Kohlenstoff) erfüllen dieselbe Anti-Aufbau-Funktion zu geringeren Kosten bei mittleren Schnittgeschwindigkeiten in der Aluminiumbearbeitung und stellen eine reibungsarme Oberfläche bereit, die das Verschweißen von Aluminium an der Schneidkante verhindert.
Die beste Wendeplatten-Sorte für Stahl ist selten eine pauschale Antwort — sie hängt davon ab, ob die Bearbeitung kontinuierlich oder unterbrochen erfolgt, und von der Schnittgeschwindigkeit. P25 mit CVD deckt das meiste Stahl-Drehen ab, P30 mit PVD passt zum Fräsen, und P30–P40 mit PVD bewältigt unterbrochene Schnitte.
Keine ISO-gruppenfremde Anwendung
Der Einsatz einer P-Gruppen-Sorte für Edelstahl oder einer M-Gruppen-Sorte für Gusseisen erbringt typischerweise schwächere Ergebnisse, insbesondere bei austenitischem Edelstahl und Sphäroguss, deren Verschleißmechanismen am stärksten von der korrekten ISO-Gruppe abweichen. Sorten sind auf spezifische Verschleißmechanismen ausgelegt. Stahl erzeugt Kolkverschleiß auf der Spanfläche (P-Sorten widerstehen dem). Gusseisen verursacht abrasiven Freiflächenverschleiß (K-Sorten widerstehen dem). Eine falsche Gruppenwahl bedeutet, dass die Sorte gegen den falschen Versagensmechanismus optimiert ist.
Praktischer Auswahlablauf
- Werkstück-Werkstoff ermitteln und der ISO-Gruppe zuordnen (P, M, K, N, S, H)
- Schnittschwere bestimmen: Schlichten (01–10), Allgemein (15–25) oder Schruppen (30–50)
- Beschichtungstyp wählen: CVD für kontinuierlich, PVD für unterbrochen
- Bei den vom Hersteller empfohlenen Schnitt- und Vorschubwerten beginnen
- Nach dem ersten Wendeplatten-Wechsel das Verschleißbild bewerten und bei Bedarf die Sorte anpassen
Dieser Ablauf — erst die ISO-Gruppe, dann die Schnittschwere, zuletzt der Beschichtungstyp — fängt die meisten Sortenauswahlfehler ab, bevor überhaupt ein Probeschnitt ausgeführt wird.
Schnellauswahl nach Anwendung
| Szenario | ISO-Gruppe | Sortenbereich | Beschichtung | Begründung |
|---|---|---|---|---|
| Allgemeines Stahl-Drehen | P | P20–P30 | CVD TiCN/Al₂O₃/TiN | Ausgewogener Kolk- + Freiflächenverschleißschutz |
| Edelstahl (austenitisch) | M | M15–M25 | PVD TiAlN oder AlCrN | Widersteht Kaltverfestigung und Aufbauschneiden |
| Grauguss (hohe Geschwindigkeit) | K | K10–K20 | CVD Al₂O₃ | Abrasionsfestigkeit gegen harte Carbide |
| Aluminium / NE-Metalle | N | N10–N20 | Unbeschichtet poliert oder DLC | Verhindert Aufbauschneiden bei weichen Werkstoffen |
| Unterbrochene Schnitte (Stahl) | P | P30–P40 | PVD TiAlN | Druckspannung widersteht Mikroausbrüchen |
| Gehärteter Stahl >45 HRC | H | H10–H20 | CVD-Mehrschicht | Warmhärte + Kolkverschleißfestigkeit |
| Superlegierungen (Inconel, Ti) | S | S15–S25 | PVD AlCrN | Hitzebeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit >800 °C |
Mit der ISO-Gruppe beginnen, dann nach Schnittschwere verfeinern.
Die Sortenwahl folgt einer klaren Hierarchie: zuerst die ISO-Anwendungsgruppe, dann die Härte-Zähigkeits-Kennzahl nach Bearbeitungsart und schließlich die Beschichtung, abgestimmt auf kontinuierlichen oder unterbrochenen Schnitt. Eine P25-CVD-Sorte deckt 70 % des allgemeinen Stahl-Drehens ab. Eine M20-PVD-Sorte bewältigt die meisten Edelstahl-Anwendungen. Beide Ausgangspunkte beherrschen, dann anhand tatsächlicher Verschleißbilder in der eigenen Fertigung verfeinern.
Welche ISO-Plattensorte deckt das meiste allgemeine Stahl-Drehen ab?
Eine P25-Sorte mit CVD-Mehrschichtbeschichtung aus TiCN/Al₂O₃/TiN deckt rund 70 % der allgemeinen Stahl-Drehanwendungen ab. Sie verbindet die Kolkverschleißfestigkeit der Al₂O₃-Schicht mit der Zähigkeit des P25-Substrats und stellt damit den Standard-Ausgangspunkt dar, bevor anhand tatsächlicher Verschleißbilder verfeinert wird.
Warum lässt sich dieselbe Hartmetallsorte nicht für Stahl und Edelstahl einsetzen?
Stahl erzeugt Kolkverschleiß auf der Spanfläche — P-Sorten mit CVD-Al₂O₃ widerstehen dem —, während Edelstahl Kerbverschleiß durch kaltverfestigte Oberflächen verursacht, was den höheren Cobaltanteil von M15–M25-Sorten erfordert. Eine falsche ISO-Gruppe bedeutet, dass die Sorte gegen den falschen Versagensmechanismus wirkt, und verkürzt die Standzeit in typischen Vergleichen um 30–50 %.
Was ist der Unterschied zwischen CVD- und PVD-beschichteten Wendeplatten-Sorten?
CVD-Beschichtungen (8–20 µm dick) bieten eine Wärmedämmbarriere für kontinuierliches Hochgeschwindigkeitsdrehen, während PVD-Beschichtungen (1–8um) die scharfe Schneidengeometrie für Fräsen, Einstechen und unterbrochene Schnitte erhalten. Für kontinuierliche Bearbeitungen ist CVD zu wählen, für unterbrochene PVD.
Wie beeinflusst der Cobalt-Binderanteil die Leistung einer Wendeplatte?
Der Cobalt-Binder steuert das Verhältnis von Härte und Zähigkeit: 6 % Cobalt ergibt sehr harte, spröde Schlichtsorten (P01–P10); 10 % Cobalt ergibt ausgewogene Universalsorten (P20–P30); 12–15 % Cobalt liefert sehr zähe Schruppsorten (P40–P50), die dem Ausbrechen bei unterbrochenen Schnitten und schweren Eintrittsimpulsen widerstehen.
