Technischer Leitfaden · CNC-Fräsen · Schruppstrategie

Hochvorschubfräsen und konventionelles Schruppen vergleichen

Inhaltlich verantwortlich: Kevin Zeng, Leiter Operations · Fachliche Prüfung: Jiack Liu, Leiter Technik · Stand: 11. November 2026

Hochvorschubfräsen und konventionelles Schruppen unterscheiden sich im Einstellwinkel, in der Spanungsdicke und in den Anforderungen an die Maschine: Wir zeigen, wie Sie beides für dieselbe Abtragsaufgabe vergleichen.

Kurzantwort

Beim Hochvorschubfräsen hält ein kleiner Einstellwinkel die Spanungsdicke dünn und erlaubt deshalb einen hohen Vorschub pro Zahn bei geringer Schnitttiefe; beim konventionellen Schruppen mit 90°-Fräser arbeiten Sie mit größerer Schnitttiefe und niedrigerem fz.

Der Zeitspanvolumen-Vorteil ist kein fester Wert. Er hängt von Maschinendynamik, Schnitttiefengrenze des Werkzeugs, Restmaterial und Folgeprozess ab, und die Quellen stützen keinen pauschalen Faktor: Seco Tools nennt bis zu dreifache Bearbeitungsgeschwindigkeit ausdrücklich als Herstelleraussage ohne Prüfbedingungen.

Ob sich die Umstellung lohnt, lässt sich nur mit einem Vergleichsversuch klären, der gleichen Abtrag, gleiches Verschleißkriterium und gleichen Folgeprozess verwendet.

Dieser Leitfaden richtet sich an Prozessplaner, Fertigungsleiter und Programmierer, die für Schruppbearbeitungen zwischen Hochvorschub und konventioneller Strategie wählen. Wir behandeln Planfräsen und Taschenschruppen mit Wendeplatten- oder Vollhartmetallfräsern bei stabiler Spannung.

Der Leitfaden ersetzt keine Schnittdatenfreigabe, keine Maschinenprüfung und keine Wirtschaftlichkeitsrechnung. Eigene Versuchsdaten von HC zu diesem Vergleich liegen hier nicht vor; alle Zahlen stammen aus den genannten Quellen oder aus der gezeigten Rechnung.

Was klären wir vor der Strategiewahl?

Wir stellen sechs Fragen, bevor wir Parameter vergleichen; die Antworten entscheiden, ob der Vergleich überhaupt sinnvoll ist.

Prüfschritt	Frage	Konsequenz
Aufgabe	Flächiger Abtrag in flachen Lagen oder tiefe Schulter und Tasche?	Hochvorschubwerkzeuge sind für geringe Schnitttiefen ausgelegt (Tungaloy); tiefe 90°-Wände bleiben Aufgabe konventioneller Fräser.
Maschine	Welchen Tischvorschub hält die Maschine, wie dynamisch ist sie?	Hochvorschubfräsen setzt nach ISCAR eine dynamische Maschine voraus.
Spindel	Welche Schnittstelle, welches Biegemoment, welche Auskragung?	ISCAR nennt Beispielgrenzen je Schnittstelle ohne Gewähr; maßgeblich sind die Angaben des Maschinenherstellers.
Werkzeug	Welche maximale Schnitttiefe (APMX) hat der Fräser?	Eine Überschreitung greift mehr vom Plattenradius an und erhöht Belastung und Schwingneigung.
Restmaterial	Welches Aufmaß bleibt für den Folgeprozess?	Hochvorschub ist ein Schruppverfahren; das Schlichtaufmaß planen wir getrennt.
Vergleichsbasis	Gleicher Abtrag, gleiches Verschleißkriterium, gleicher Folgeprozess?	Ohne gleiche Basis ist kein Vergleich möglich.

Ist einer dieser Punkte offen, bleibt die Strategiewahl eine Annahme.

Welche Größen dürfen wir nicht verwechseln?

Die Begriffe fz, hmax und Zeitspanvolumen werden in Angeboten oft vermischt; wir halten sie deshalb getrennt.

Größe	Bedeutung	Häufige Verwechslung
fz	Vorschub pro Zahn in mm.	fz ist nicht die tatsächliche Spanungsdicke.
hmax	Maximale Spanungsdicke; hängt von Einstellwinkel und Eingriffsbreite ab.	Wird mit fz gleichgesetzt, was nur bei 90° und vollem Eingriff näherungsweise stimmt.
Einstellwinkel κ	Winkel der Hauptschneide zur Vorschubrichtung.	ISCAR nennt in einer Tabelle κ und den Anstellwinkel ψ nebeneinander; wir verwenden κ.
APMX	Vom Werkzeughersteller angegebene maximale Schnitttiefe.	Gilt für das Werkzeug, nicht für die Maschine.
Vorschubgeschwindigkeit vf	vf = fz · z · n in mm/min.	Hoher vf allein sagt nichts über das Zeitspanvolumen.
Zeitspanvolumen Q	Q = ap · ae · vf / 1000 in cm³/min.	Wird als Taktzeit gelesen, obwohl Restmaterial und Nachlauf fehlen.

Wir verwenden diese Definitionen im ganzen Leitfaden.

Warum erlaubt ein kleiner Einstellwinkel mehr Vorschub?

Wir gehen von der Spanungsdicke aus. Sie entspricht bei axialer Spanverdünnung hmax = fz · sin κ. ISCAR gibt dazu eine Tabelle an: Bei κ 90° erreicht hmax 100 % von fz, bei 45° rund 71 %, bei 17° rund 29 % und bei 10° rund 17 %. Tungaloy beschreibt dasselbe Prinzip mit einer Näherung, hmax ≈ fz · sin κ.

Gleichzeitig verschiebt sich die Schnittkraft. Ein kleiner Einstellwinkel verringert nach ISCAR die Radialkraft und erhöht die Axialkraft; Tungaloy beschreibt, dass die Kraft stärker in Spindelrichtung wirkt und Radialschwingungen dadurch sinken.

Bei kleinem radialen Eingriff kommt eine zweite Verdünnung hinzu: hmax = fz · sin(AE) mit AE = arccos((r − ae) / r). ISCAR rechnet ein Beispiel mit Ø32 mm und ae 8 mm; daraus folgt AE ≈ 60°.

Das erklärt, warum fz und tatsächliche Spanungsdicke auseinanderfallen, noch nicht, ob der höhere Vorschub für Ihre Maschine nutzbar ist. Ein hoher fz-Tabellenwert beweist weder eine kurze Taktzeit noch eine lange Standzeit.

Wie rechnen wir den Vergleich?

Für den Vergleich brauchen wir zwei Beziehungen: das Zeitspanvolumen und die Vorschubgeschwindigkeit.

Q = ap · ae · vf / 1000
Q in cm³/min; ap und ae in mm; vf in mm/min. Dabei gilt vf = fz · z · n.

Die Formel setzt konstante Schnitttiefe und konstante Eingriffsbreite voraus. Sie gilt nicht für Ecken, Rampen und Taschenradien, in denen sich der Eingriff ändert. Für Taschenecken empfiehlt ISCAR Kreisbahnen mit etwa dem 0,7-fachen Werkzeugdurchmesser als Radius und beim Rampen eine um 30 bis 40 Prozent reduzierte Vorschubgröße je Zahn. Wir bewerten diese Bereiche deshalb getrennt vom Flächenabtrag.

Welche Zahlen zeigen die Wirkung?

Hypothetisches Rechenbeispiel, keine Schnittdatenempfehlung: Welcher Vorschub pro Zahn ist nötig, um bei verschiedenen Einstellwinkeln dieselbe maximale Spanungsdicke von hmax = 0,10 mm zu erreichen? Wir verwenden die Verhältnisse aus der ISCAR-Tabelle.

Einstellwinkel κ	hmax / fz	Nötiges fz für hmax = 0,10 mm	Faktor gegenüber 90°
90°	100 %	0,100 mm	1,0
45°	71 %	0,141 mm	1,4
17°	29 %	0,345 mm	3,4
10°	17 %	0,588 mm	5,9

Der Vorschub pro Zahn kann bei kleinen Einstellwinkeln also um ein Vielfaches steigen, ohne dass die Spanungsdicke wächst. Das ist die Rechengrundlage, nicht der Beleg für kürzere Taktzeiten: Das Zeitspanvolumen hängt zusätzlich von ap, ae und der Maschine ab.

Als Gegengewicht zeigt ein Beispiel aus ISCAR (Ø63 mm, ae 50 mm), dass auch innerhalb kleiner Einstellwinkel nicht nur der Vorschub zählt:

Variante (ISCAR-Beispiel)	ap	fz	vf	Q
Hoher Vorschub (Fast Feed)	1,5 mm	1,2 mm	8.005 mm/min	ca. 600 cm³/min
Moderater Vorschub (Medium Feed)	3,0 mm	0,65 mm	4.335 mm/min	ca. 650 cm³/min

Beide Varianten liegen beim Zeitspanvolumen nah beieinander. ISCAR ordnet die erste einer Maschine mit mittlerer bis hoher Dynamik zu, die zweite einer Maschine mit niedriger bis mittlerer Dynamik, und weist darauf hin, dass die Abtragsgewinne vor allem gegenüber 90°-Fräsern gelten und von der Maschinendynamik abhängen.

Das ist ein Herstellerbeispiel mit zwei Werkzeugen kleiner Einstellwinkel, keine Messung von uns und kein Vergleich mit einem 90°-Fräser.

Auch die Standzeit gehört zum Vergleich. Nach ISCAR gilt vc · T^m = C; im Beispiel AISI 420 fällt die Standzeit bei einer Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit von 150 auf 200 m/min (plus 33 Prozent) je nach Exponent m von etwa 40 min auf etwa 15 bis 20 min. Wer nur das Zeitspanvolumen betrachtet, übersieht diesen Preis.

Wann gilt dieser Vergleich nicht?

Wir nennen bewusst die Fälle, in denen die Rechnung und die Quellen keine Strategieentscheidung tragen.

Situation	Aussage dieser Seite	Nächster Schritt
Tiefe Schulter oder Wand mit 90°-Anforderung	Hochvorschub ist hier nicht die Standardlösung.	Konventionelle Strategie oder Zustellung in flachen Lagen prüfen.
Maschine mit geringer Dynamik oder niedrigem Tischvorschub	Der hohe Vorschub lässt sich nicht nutzen.	Moderaten Vorschub oder konventionelle Strategie vergleichen.
Dünnwandiges oder schwach gespanntes Bauteil	Die Axialkraft kann das Bauteil verformen (Tungaloy).	Spannung und Kraftrichtung prüfen, bevor die Strategie wechselt.
Taschenecken, Radien, Rampen	Die Formel für Q gilt nicht.	Eingriff und Vorschub nach Herstellerangaben anpassen.
Schlichtaufmaß mit hoher Oberflächenanforderung	Hochvorschub schruppt nur.	Aufmaß einplanen und mit separatem Werkzeug schlichten.
Gehärtete Werkstoffe oder Superlegierungen	Unsere Quellen liefern hier keine belastbaren Zahlen.	Herstellerdaten und eigener Versuch.

Seco empfiehlt, beide Verfahren zu kombinieren: Hochvorschub zum Schruppen, konventionelles Fräsen zum Schlichten.

Wie führen wir einen Vergleichsversuch durch?

Wir empfehlen diese Reihenfolge, damit der Vergleich gleiche Bedingungen für beide Strategien schafft.

Bauteil, Werkstoff, Abtragsvolumen und Aufmaß festlegen; beide Strategien bekommen dieselbe Aufgabe.
Maschinendaten erfassen: Tischvorschub, Spindelleistung und Drehmoment, Schnittstelle, Auskragung.
Strategie A mit konventionellem Fräser nach Herstellerdaten programmieren.
Strategie B mit Hochvorschubfräser nach Herstellerdaten programmieren, Ecken und Einfahren nach Herstellervorgabe.
Parameter einzeln ändern, in Schritten von 10 bis 20 Prozent (ISCAR).
Gleiches Verschleißkriterium und gleiche Messmethode für beide Strategien festlegen; für den Aufbau und die Protokollierung von Standzeitversuchen verweisen wir auf ISO 8688-2:1989, das HSS-Schaftfräser an Stahl und Gusseisen behandelt und uns nur als Orientierung für das Protokoll dient.
Zykluszeit inklusive Restmaterialbearbeitung, Werkzeugkosten, Programmieraufwand und Umstellaufwand getrennt notieren.

Der Versuch gilt nur für Ihre Maschine, Ihr Bauteil und Ihre Werkzeuge; wir übertragen sein Ergebnis nicht auf andere Aufgaben.

Was benötigen wir für eine Anfrage?

Welche Fräser wir für Schruppen, Schlichten und Aluminium führen, zeigt die Seite CNC-Fräser nach Aufgabe auswählen. Für eine Einordnung Ihrer Aufgabe benötigen wir Werkstoff und Zustand, Abtragsvolumen oder Kontur, Maschine und Schnittstelle, verfügbare ap und ae, das Aufmaß für den Folgeprozess, die Stückzahl und das bisher eingesetzte Werkzeug mit seiner Standzeit.

Kennzeichnen Sie unbekannte Angaben als unbekannt, statt sie zu schätzen. Wir empfehlen die Strategie erst nach einem kontrollierten Versuch.

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Häufige Fragen

Welche Angaben fehlen für eine belastbare Strategiewahl?

Mindestens Werkstoff und Zustand, Abtragsvolumen, Maschine mit Tischvorschub und Dynamik, verfügbare ap und ae, Aufmaß für den Folgeprozess und das bisherige Werkzeug mit Standzeit. Ohne Maschinendaten bleibt jede Empfehlung eine Annahme.

Wann bleibt konventionelles Schruppen sinnvoll?

Bei tiefen Schultern mit 90°-Anforderung, bei Maschinen ohne ausreichenden Tischvorschub und beim Nutenfräsen unter stabilen Bedingungen. Seco nennt außerdem das Planfräsen für hohe Oberflächenqualität als Domäne konventioneller Strategien.

Wie vergleichen wir das Zeitspanvolumen, ohne es schönzurechnen?

Wir verwenden dasselbe Bauteil, denselben Abtrag, dasselbe Aufmaß und dasselbe Verschleißkriterium für beide Strategien und rechnen Restmaterialbearbeitung und Umstellaufwand mit ein. Ein Q-Wert allein, ohne Standzeit und Folgeprozess, reicht dafür nicht.

Quellen und Geltungsgrenzen

Seco Tools: Hochvorschubfräsen vs. konventionelle Frässtrategien. Unterstützt die Einordnung der Einsatzbereiche, die Empfehlung zur Kombination beider Verfahren und den Hinweis, dass der Dreifach-Vorteil eine Herstelleraussage ist. Keine Prüfbedingungen angegeben; keine Übernahme der Aussage als Messwert.
ISCAR: High Feed Milling – Practical Guide (01-2024). Unterstützt Einstellwinkel, Axial- und Radialkraft, Beispiel mit Q-Werten, Hinweise zu Maschine, Ecken und Rampen. Herstellerbeispiel, keine HC-Messung.
Tungaloy: HFM Knowledge Center – Introduction to High-Feed Milling. Unterstützt das Prinzip der Spanverdünnung, die Grenzen des Verfahrens und die Wirkung auf dünne Bauteile. Herstellerangaben.
ISCAR: Milling Applications and Cutter Basics. Unterstützt die Tabelle hmax/fz je Einstellwinkel und die radiale Spanverdünnung. Keine Schnittwerte übernommen.
ISCAR: Get to Know Cutting Tools – Reference Guide. Unterstützt die Taylor-Beziehung und das Zahlenbeispiel zur Schnittgeschwindigkeit. Werte gelten für das genannte Beispiel.
ISO 8688-2:1989 – Tool life testing in milling — Part 2: End milling. Unterstützt den Hinweis auf Aufbau und Protokollierung von Standzeitversuchen. Wir haben die Normseite gelesen, nicht den Normtext; die Norm behandelt HSS-Schaftfräser an Stahl und Gusseisen.