Der Begriff Hochgeschwindigkeitszerspanung (HGZ) oder englisch High Speed Cutting (HSC) bezeichnet in der Metallverarbeitung mit CNC-Fräsmaschinen ein Zerspanungsverfahren, bei dem die Schnittgeschwindigkeiten, Werkzeugdrehzahlen und Bahngeschwindigkeiten um ein Vielfaches höher sind als bei konventioneller Zerspanungsbearbeitung.
Anwendungsgebiete
Die Anwendungsgebiete der HSC-Technologie liegen vor allem dort, wo hohe Anforderungen an Zerspan-Leistung und Oberflächenqualität gestellt werden, also insbesondere im Werkzeug- und Formenbau. Eine weitere typische Anwendung im Formenbau mit komplexen dreidimensionalen Konturen sind z.B. Blasformen für Kunststofflaschen. Durch Design, definierte Füllmenge und Anforderungen der Blasanlagen sind hier höchste Genauigkeiten und Oberflächengüten erforderlich.
Vorteile von HSC
Das Besondere von HSC sind ein um bis zu 30% höheres Zeitspanvolumen [cm³/min], 5 bis 10 mal höhere Vorschubgeschwindigkeiten und bis um das 30 fache geringere Schnittkräfte. Dies ermöglicht die Bearbeitung von dünnwandige Werkstücken. Die Oberflächenqualität steigt, was eine Einsparung von Schleifoperationen bewirken kann. Ein Verzug durch Erwärmung beim Zerspanungsprozess wird auch verhindert, weil die Schnittgeschwindigkeit größer ist als die Wärmeleitgeschwindigkeit und dadurch die Wärme im Span bleibt.
Große Einsparpotentiale gegenüber konventioneller Fertigung liegen sowohl beim Vorschruppen (durch hohe Zerspanleistung) als auch beim Schlichten (durch hohe Oberflächengüte). Daneben wird das HSC-Fräsen auch bei der Bearbeitung von Aluminium-Werkstücken mit kleinen Wandstärken, die z.B. in der Luft- und Raumfahrt benötigt werden, eingesetzt.
Nachteile von HSC
High Speed Cutting (HSC) bewirkt jedoch eine höhere Abnutzung des Werkzeuges und somit eine Standzeitverringerung. Strategien zur Bearbeitung des Werkstückes, müssen für jedes Werkstück neu erarbeitet werden. Aufgrund der höheren Drehzahlen und größeren Belastungen auf die Maschine ist auch eine teure und aufwendige Wartung der Antriebsspindel notwendig. Aktuell gibt es kaum CAD/CAM Systeme, welche die HSC Technologie unterstützen.
Werkzeuge für die HSC-Bearbeitung
Fräser, die für HSC geeignet sind, sind üblicherweise aus fein- und feinstkörnigem Vollhartmetall, meistens mit einem Hartstoff beschichtet und weisen eine spezielle Schneidengeometrie auf.
Die hohe Oberflächengüte wird durch Bearbeiten der Konturen mit Kugelfräsern bei kleinen Abständen der Fräserbahnen (im Bereich weniger hundertstel Millimeter) erreicht. Zum Schruppen werden dagegen vorwiegend Werkzeuge mit Eckradius eingesetzt. Häufig finden gewendelte Fräser Anwendung. Für spezielle Fertigungsaufgaben sind verschiedenste Formfräser einsetzbar.
Daneben finden als Schneidstoffe auch CBN und PKD Anwendung.