Drehen, Fräsen, Bohren — die drei wichtigsten spanenden Fertigungsverfahren stecken in fast jedem Maschinenbauteil. Wer sie kennt, trifft bessere Konstruktionsentscheidungen: toleranzgerecht designen, die richtige Maschine spezifizieren, unnötige Nacharbeiten vermeiden. Wer sie verwechselt oder falsch einsetzt, zahlt drauf — in Form von zu teuren Toleranzen, suboptimaler Oberflächenqualität oder Bauteilen, die erst nach mehreren Rüstzeiten fertig sind.
Dieser Artikel erklärt die Grundlagen aller drei Verfahren nach DIN 8589, zeigt Stärken, Schwächen und typische Kennwerte, und gibt Ihnen einen praxistauglichen Entscheidungsrahmen für die Verfahrensauswahl — mit ergänzendem Blick auf Schleifen als Veredelungsschritt.
📌 TL;DR — Das Wichtigste in Kürze
- Klassifikation: DIN 8589 teilt spanende Verfahren in Drehen (8589-1), Bohren/Senken/Reiben (8589-2), Fräsen (8589-3) und Schleifen (8589-11)
- Drehen: Werkstück rotiert — für Rotationsteile (Wellen, Buchsen); Ra 0,4–1,6 µm, IT6–IT9
- Fräsen: Werkzeug rotiert — für prismatische Bauteile, 3D-Konturen; Ra 0,8–3,2 µm, IT7–IT10
- Bohren: Axialvorschub ins ruhende Werkstück — für zylindrische Löcher; IT11–IT12, nach Reiben IT7–IT8
- Schleifen: geometrisch unbestimmte Schneide — Endbearbeitung, gehärtete Teile; Ra 0,05–0,4 µm, IT5–IT6
- Auswahl: Werkstückgeometrie → Werkstoff → Toleranz → Stückzahl → Oberfläche
Grundlagen: Spanende Fertigung nach DIN 8589
Alle spanenden Fertigungsverfahren gehören nach DIN 8580 zur Hauptgruppe „Trennen“. Das Grundprinzip: Ein Werkzeug mit scharfer Schneide trägt Material vom Werkstück in Form von Spänen ab, bis die gewünschte Geometrie erreicht ist. Die DIN 8589 untergliedert diese Verfahren systematisch und definiert für jedes Verfahren Bewegungsrichtung, Schneidgeometrie und Anwendungsbereich.
Der entscheidende Unterschied zwischen den Verfahren liegt in der Kinematik: Wer dreht sich — Werkzeug oder Werkstück? Wohin bewegt sich was? Diese Frage bestimmt, welche Geometrien herstellbar sind und welche Toleranzen erreichbar sind.
- Geometrisch bestimmte Schneide (Drehen, Fräsen, Bohren): Schneidgeometrie exakt definiert — Spanwinkel, Freiwinkel, Eckenradius bekannt
- Geometrisch unbestimmte Schneide (Schleifen, Honen): Schleifkörner mit statistisch verteilter Geometrie — Wirkungsweise anders, Ergebnis: sehr hohe Genauigkeit
- Schnittgeschwindigkeit vc: Relativgeschwindigkeit zwischen Schneide und Werkstück [m/min]
- Vorschub f: Zustellung pro Umdrehung oder Schneidenzahl [mm/U oder mm/Zahn]
- Schnitttiefe ap: Tiefe des Eingriffs [mm]
Abb. 1: Kinematik der drei Hauptzerspanverfahren nach DIN 8589 — Werkstück oder Werkzeug führt Schnittbewegung aus
Drehen — das Standardverfahren für Rotationsteile
Beim Drehen rotiert das Werkstück in einer Spindel, das Werkzeug bewegt sich linear. Diese Kinematik erzeugt ausschließlich rotationssymmetrische Geometrien: Zylinderabsätze, Kegel, Gewinde, Innenbohrungen, Plananflächen. Für alle anderen Geometrien brauchen Sie ein anderes Verfahren.
Drehverfahren im Überblick
| Verfahren | Werkzeugbewegung | Ergebnis | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| Längsdrehen | Axial parallel zur Rotationsachse | Zylinderfläche | Wellendurchmesser, Passsitze |
| Plandrehen | Radial zur Rotationsachse | Planfläche | Stirnflächen, Anlageflächen |
| Profildrehen | Kombiniert (CNC) | Freie Kontur | Kegelabschnitte, Radien, Freistiche |
| Gewindedrehen | Axial mit definierter Steigung | Außen-/Innengewinde | Metrische Gewinde, Trapezgewinde |
Erreichbare Kennwerte beim Drehen
Die Toleranz- und Rauheitsbereiche beim Drehen hängen stark von Schruppen vs. Schlichten ab. Als Richtwerte (werkstoff- und maschinenabhängig):
- Toleranzqualität: IT9–IT10 (Schruppen), IT7–IT8 (Schlichten), IT5–IT6 (Feindrehen mit stabilem System)
- Rauheit Ra: 6,3–12,5 µm (Schruppen), 0,8–1,6 µm (Schlichten), 0,2–0,4 µm (Feindrehen)
- Schnittgeschwindigkeit vc: 80–350 m/min (Hartmetall auf Stahl), 300–800 m/min (Keramik/CBN)
💡 Beispielkalkulation: Zylindrische Welle Ø 50 mm
Ausgangslage: C45-Welle, Durchmesser 50 mm, Länge 200 mm, Toleranz h6, Ra ≤ 0,8 µm
Strategie:
Schruppen: vc = 180 m/min, f = 0,3 mm/U, ap = 2 mm → Aufmaß 0,3 mm stehenlassen
Schlichten: vc = 250 m/min, f = 0,1 mm/U, ap = 0,15 mm → Zielmass
Ergebnis: Toleranz h6 erreichbar, Ra 0,6–0,8 µm. Für Ra < 0,4 µm: Feindrehen oder Schleifen erforderlich.
✅ Lösung: Nach dem Schruppen das Werkstück auf Raumtemperatur abkühlen lassen (oder aktiv kühlen), dann schlichten. Alternativ: Schruppmass großzügig wählen und in zwei Schlichtschnitten auf Endmass.
Fräsen — flexibel für prismatische Geometrien
Beim Fräsen rotiert das Werkzeug, das Werkstück führt die Vorschubbewegung aus. Diese Kinematik ermöglicht prismatische und komplexe dreidimensionale Geometrien — Ebenen, Taschen, Stege, Nuten, Freiformflächen. Was Drehen nicht kann, kann in den meisten Fällen Fräsen.
Die Bearbeitung auf CNC-Drehmaschinen und -Fräsmaschinen erfolgt heute auf 3-Achs- bis 5-Achs-Bearbeitungszentren, die Fräsen, Bohren und oft auch Drehen in einer Aufspannung kombinieren.
Gleichlauffräsen vs. Gegenlauffräsen
- Gleichlauffräsen: Werkzeugrotation in Vorschubrichtung. Span läuft von dick nach dünn. Bessere Oberfläche, geringerer Wärmeeintrag, höhere Standzeit. Standard bei CNC-Bearbeitung.
- Gegenlauffräsen: Werkzeugrotation entgegen Vorschubrichtung. Span von dünn nach dick. Mehr Wärmeeintrag, stärkere Aufhärtung, schlechtere Oberfläche. Noch bei alten Maschinen mit Flankenspiel nötig.
Fräsverfahren und ihre Anwendungen
| Verfahren | Typisches Werkzeug | Anwendung |
|---|---|---|
| Planfräsen | Messerkopf, Planfräser | Großflächige ebene Flächen, hohe Produktivität |
| Umfangsfräsen | Walzenfräser | Ebene Flächen, Profile (seltener in CNC-Fertigung) |
| Nutfräsen | Schaftfräser (2-4 Zähne) | Nuten, Passfedern-Nuten, Taschen, Konturen |
| 5-Achs-Fräsen | Kugelfräser, Torusfräser | Freiformflächen, Impeller, Formen, Turbinenschaufeln |
Für komplexe 5-Achs-Geometrien und die Validierung von Frässtrategien bietet sich Simulation & CAE mit CAM-Kopplung an — Kollisionsprüfung und Vorausberechnung der Schnittbedingungen vor dem ersten Span.
Bohren, Senken und Reiben — die Lochbearbeitungsfamilie
Bohren ist in der Regel kein Endbearbeitungsverfahren, sondern der erste Schritt einer Prozesskette für Bohrungen. Das Spiralbohren nach DIN 8589-2 liefert IT11–IT12 — für Passbohrungen (H7) ist Vorbohrung + Reiben oder Vorbohrung + Feinbohren Standard.
Prozesskette für Passbohrungen
Eine H7-Bohrung (Toleranzqualität IT7) entsteht nie in einem Bohrschritt allein. Die typische Prozesskette:
- Körnen / Zentrieren: Sichert die Position, verhindert Verlaufen des Bohrers
- Vorbohren: Ø 0,5–1 mm Untermaß (z.B. Ø 9 mm für H7-Bohrung Ø 10 mm)
- Aufbohren oder Senken: Übergangsschritt für saubere Spanabfuhr (bei tiefen Bohrungen)
- Reiben: Endbearbeitung Ø 10H7 — liefert IT7–IT8, Ra 0,4–1,6 µm
✅ Lösung: Immer mit kalibriertem Aufmaß vorarbeiten. Bei tiefen Bohrungen Spanabfuhr mit Tiefbohrwerkzeug sichern. Kühlschmierung immer verwenden.
Senkverfahren: Fase, Plansenkung, Kegelsenkung
Das Senken ergänzt die Bohrung um funktionale Formen:
- Plansenken (Zylindersenkung): Für Schraubenköpfe (DIN 74), erzeugt ebene Auflage
- Kegelsenken (60°, 90°, 120°): Fase für Gewindebeginn, Zentrierung
- Profilsenken: Kombinierte Form (z.B. für Inbusschrauben nach DIN 912)
Schleifen — wenn Drehen und Fräsen an Grenzen stoßen
Schleifen ist immer dann das Verfahren der Wahl, wenn entweder die geforderte Toleranz (IT5–IT6) oder die Oberflächenqualität (Ra ≤ 0,4 µm) mit Drehen oder Fräsen nicht wirtschaftlich erreichbar ist — oder wenn das Bauteil nach einer Wärmebehandlung gehärtet vorliegt und mit konventionellem Drehen oder Fräsen nicht mehr bearbeitbar ist.
| Verfahren | Toleranzqualität | Ra [µm] | Härtbarkeit |
|---|---|---|---|
| Drehen (Schlicht) | IT6–IT8 | 0,4–1,6 | bis ca. 45 HRC |
| Fräsen (Schlicht) | IT7–IT9 | 0,4–3,2 | bis ca. 50 HRC (Hartfräsen) |
| Reiben | IT7–IT8 | 0,4–1,6 | bis ca. 35 HRC |
| Schleifen | IT5–IT6 | 0,05–0,8 | bis 70 HRC |
Für wärmebehandelte Stahlbauteile (gehärtet auf 58–64 HRC) ist Schleifen das Standardverfahren für Bohrungen (Innenschleifen) und Außengeometrien (Rundschleifen). Das Hartdrehen mit CBN-Wendeschneidplatten ist eine wirtschaftliche Alternative für Toleranzen IT5–IT6 — erfordert aber eine sehr steife Maschine und Spannsystem.
Verfahrensauswahl: Fünf Entscheidungskriterien
In der Praxis stellt sich die Frage nach dem richtigen Verfahren bei jedem neuen Bauteil neu. Fünf Kriterien leiten die Entscheidung:
1. Werkstückgeometrie. Rotationssymmetrisch → Drehen. Prismatisch, Freiform → Fräsen. Zylindrische Löcher → Bohren. Kombination → Dreh-Fräs-Zentrum.
2. Werkstoff. Aluminium lässt sich mit hohen Schnittgeschwindigkeiten (vc 500–2.000 m/min) sehr gut fräsen — Aufbauschneiden durch positiven Spanwinkel und hohe Schnittgeschwindigkeit vermeiden. Titan erfordert niedrige Schnittgeschwindigkeiten (vc 30–60 m/min), gute Kühlung und scharfe Werkzeuge wegen der schlechten Wärmeleitung. CFK verlangt PKD-Beschichtung. Gehärteter Stahl → Schleifen oder CBN-Drehen.
3. Toleranz und Oberfläche. IT9 und rauer → jedes Verfahren ausreichend. IT7–IT8 → Schlichten nötig. IT6 → Feinbearbeitung oder Schleifen. Ra < 0,4 µm → Schleifen, Honen oder Läppen.
4. Stückzahl und Rüstzeit. Kleinserie (1–10 Stück) → Bearbeitungszentrum mit flexiblem Rüsten. Mittlere Serie → Drehzelle oder Fräszentrum mit Werkzeugmagazin. Großserie → Transferlinie oder Sondermaschinen mit kurzen Taktzeiten.
5. Bereits vorhandene Betriebsmittel. Die wirtschaftlich beste Entscheidung ist oft, das Bauteil für die vorhandene Maschinenausstattung zu konstruieren — nicht umgekehrt.
- Welle, Buchse, Flansch → Drehen
- Gehäuse, Platte, Profil → Fräsen
- Loch brauchen, Passbohrung bis H7 → Bohren + Reiben
- Toleranz IT6 und enger, Ra < 0,4 µm, oder gehärtet → Schleifen
- Komplex, viele Merkmale, kleine Serie → Bearbeitungszentrum (alle vier kombiniert)
Schneidstofftabelle: Was wofür?
Jedes Zerspanverfahren kommt mit einem spezifischen Schneidstoff zu optimalen Ergebnissen. Die Wahl entscheidet über Standzeit, Schnittgeschwindigkeit und erreichbare Oberfläche:
| Schneidstoff | vc [m/min] | Anwendung |
|---|---|---|
| HSS / HSSE | 15–60 | Bohrer, Gewindebohrer, Fräser für Kleinserie und Sonderprofil |
| Hartmetall (HM/WSP) | 80–500 | Standard Drehen + Fräsen auf Stahl, Guss, Alu — beschichtet (TiAlN, TiCN) |
| Cermet | 150–400 | Schlichtdrehen Stahl/Guss, geringe Aufbauschneidenneigung |
| Schneidkeramik | 300–1.000 | Grauguss, gehärteter Stahl (Drehen), hohe Temperaturfestigkeit |
| CBN (kubisches Bornitrid) | 80–200 | Hartdrehen (≥ 45 HRC), Innen- und Außenschleifen Stahl |
| PKD (polykr. Diamant) | 500–3.000 | Aluminium, NE-Metalle, CFK — niemals auf Stahl! |
Die G-Code-Programmierung der Schnittparameter auf CNC-Maschinen erklärt unser Artikel G-Code Programmierung: G0, G1, G2, G3. Und welche Werkstoffe sich mit welchen Verfahren gut bearbeiten lassen, behandelt der Überblick in Werkstoffe im Maschinenbau.
Fazit
Drei Erkenntnisse für die Praxis: Erstens ist die Verfahrenswahl keine Frage des Geschmacks, sondern der Geometrie: Rotationsteile → Drehen, prismatische Bauteile → Fräsen, Löcher → Bohren (+Reiben für Passbohrungen). Zweitens sind Toleranz und Oberflächenqualität die strengsten Auswahlkriterien: Wer IT6 und Ra < 0,4 µm braucht, kommt um Schleifen nicht herum — oder muss sehr stabiles Feindrehen/Hartfräsen einsetzen. Drittens lohnt der Blick auf Bearbeitungszentren: Die Kombination von Drehen, Fräsen und Bohren in einer Aufspannung spart Rüstzeit und vermeidet Umspannfehler — gerade für Kleinserien mit komplexen Bauteilen der wirtschaftlich attraktivste Weg.
Der nächste Schritt: Prüfen Sie für Ihre aktuellen Bauteile, ob die gewählten Toleranzen wirklich das jeweilige Folgeverfahren erfordern — oder ob eine pragmatischere Toleranzvergabe die Prozesskette verkürzt.
FAQ — Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Drehen und Fräsen?
Der Unterschied liegt in der Kinematik: Beim Drehen rotiert das Werkstück, das Werkzeug bewegt sich linear — ergibt immer Rotationssymmetrie (Zylinder, Kegel, Gewinde). Beim Fräsen rotiert das Werkzeug, das Werkstück führt den Vorschub aus — ergibt prismatische Formen und freie Konturen. Drehen ist effizienter für zylindrische Außen- und Innenflächen. Fräsen ist flexibler für Ebenen, Taschen, Nuten und 3D-Geometrien.
Welche Toleranzen sind beim Bohren erreichbar?
Das klassische Spiralbohren liefert IT11–IT12 — also Toleranzen im Bereich 0,1–0,2 mm bei mittleren Durchmessern. Für Passbohrungen (typisch H7 = IT7) ist Vorbohrung + Reiben Standard: Das Reiben liefert IT7–IT8, Ra 0,4–1,6 µm. Für IT6 und enger wird Feinbohren (einseitiger Bohrstahl mit Feinstverstellung) oder Innenschleifen eingesetzt. Wichtig: Immer mit definiertem Aufmaß vor dem Reiben arbeiten — 0,05–0,15 mm für Stahl.
Was bedeutet geometrisch bestimmte und unbestimmte Schneide?
Bei der geometrisch bestimmten Schneide (Drehen, Fräsen, Bohren) ist die Schneidengeometrie genau definiert: Spanwinkel, Freiwinkel, Eckenradius — alles bekannt und berechenbar. Bei der geometrisch unbestimmten Schneide (Schleifen, Honen, Läppen) schneiden zufällig orientierte Schleifkörner — die Schneidengeometrie ist statistisch verteilt und nicht im Einzelnen definierbar. Der Vorteil der unbestimmten Schneide: sehr hohe Dichte von aktiven Schneiden pro Fläche → extrem feine Oberflächen und Toleranzen bis IT5.
Wann wird Schleifen statt Drehen oder Fräsen eingesetzt?
Schleifen ist nötig in drei Situationen: (1) Das Bauteil ist nach einer Wärmebehandlung gehärtet (≥ 45 HRC) und mit Drehen/Fräsen nicht mehr wirtschaftlich bearbeitbar. (2) Die geforderte Toleranz ist IT5–IT6, die mit Drehen/Fräsen nur unter sehr günstigen Bedingungen erreichbar ist. (3) Die geforderte Rauheit ist Ra ≤ 0,4 µm — das erfordert Schleifen, Honen oder Läppen. Ausnahme: Hartdrehen mit CBN-Wendeschneidplatten ist bei IT5–IT6 an gehärtetem Stahl eine wirtschaftliche Alternative zum Schleifen, wenn die Maschine steif genug ist.
Was ist der Unterschied zwischen Gleichlauf- und Gegenlauffräsen?
Beim Gleichlauffräsen dreht der Fräser in Vorschubrichtung: Der Span beginnt dick und wird dünner — geringerer Wärmeeintrag ins Werkstück, bessere Oberfläche, längere Standzeit. Standard auf modernen CNC-Maschinen ohne Flankenspiel. Beim Gegenlauffräsen dreht der Fräser entgegen der Vorschubrichtung: Der Span beginnt dünn und wird dicker — höherer Wärmeeintrag, stärkere Aufhärtung, schlechtere Oberfläche. Noch angewendet bei alten Maschinen mit Flankenspiel in der Gewindetriebführung (verhindert Vibrationen) oder bei stark unterbrochenen Schnitten.
Wie wähle ich den richtigen Schneidstoff?
Die Auswahl folgt drei Kriterien: Werkstoff, Schnittgeschwindigkeit und Einsatzfall. Hartmetall (beschichtet) ist der Standard für Drehen und Fräsen von Stahl und Guss. HSS ist für Bohrer und Gewindebohrer weiterhin dominierend — Flexibilität durch Nachschleifen. CBN wählen Sie für gehärteten Stahl ab 45 HRC (Hartdrehen). PKD für Aluminium, NE-Metalle und CFK — niemals für Stahl (Diamant reagiert bei Eisenwerkstoffen chemisch). Cermet eignet sich für sauberes Schlichtdrehen mit hoher Schnittgeschwindigkeit bei geringem Aufmaß. Die ISO-513-Farbkodierung (P = Stahl blau, M = Edelstahl gelb, K = Guss rot, N = NE grün, S = Superlegierungen orange, H = gehärtet grau) hilft bei der Werkzeugauswahl.
Welche Schnittparameter sind für Stahl typisch?
Richtwerte für S235/S355 (unlegierter Baustahl) mit Hartmetall-Wendeschneidplatten: Drehen: vc = 180–280 m/min, f = 0,15–0,4 mm/U (Schlichten), ap = 0,2–0,5 mm (Schlichten). Fräsen: vc = 120–200 m/min, fz = 0,1–0,2 mm/Zahn, ap = 0,5–1,5 mm (Schlichten). Bohren (HSS, Ø 10 mm): vc = 20–30 m/min, f = 0,15–0,25 mm/U. Bei C45 vergütet etwa 15–20 % niedrigere Werte ansetzen. Diese Angaben sind Ausgangswerte — immer mit dem Werkzeuglieferanten abstimmen und maschinenseitige Grenzwerte prüfen.
Warum ist Zentrieren vor dem Bohren wichtig?
Ohne Zentrierbohrung oder Körnerpunkt läuft ein Spiralbohrer beim Ansetzen weg und die Bohrung liegt nicht an der Soll-Position. Der Zentrierbohrer (DIN 333) erzeugt eine kegelförmige Einführung, in der die Bohrerspitze exakt geführt wird. Alternativ: Spot Drilling mit einem 90°- oder 142°-Kegelbohrer, der kürzer und steifer ist als der Zentrierbohrer. Auf CNC-Maschinen mit sehr steifem System und kurzen Bohrern kann bei kleinen Durchmessern (< 6 mm) das Zentrieren entfallen — bei langen Bohrern und engen Positionstoleranzen ist es Pflicht.
Quellen und weiterführende Literatur
- DIN 8589-0 bis -14 — Fertigungsverfahren Spanen: Klassifikation und Begriffe (Beuth Verlag)
- DIN ISO 513 — Klassifikation und Anwendung von Hartstoffen für Schneidwerkzeuge (Beuth Verlag)
- VDI 3321 — Schnittwertermittlung bei der Zerspanung (VDI-Gesellschaft Produktionstechnik)
- Tönshoff, H.K.; Denkena, B.: Spanen — Grundlagen (Springer Vieweg) — Standardwerk der Zerspanungstechnik
- Klocke, F.: Fertigungsverfahren 1 — Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide (Springer Vieweg)
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- Die Anwendung der beschriebenen Verfahren, Schnittparameter und Empfehlungen erfolgt auf eigenes Risiko.
- Für konkrete Fertigungsplanungen konsultieren Sie bitte qualifizierte Fertigungstechniker und aktuelle Werkzeuglieferanten-Dokumentationen.
- Normenangaben können veraltet sein — prüfen Sie stets die aktuelle Fassung bei DIN, ISO oder VDI.
- Schnittparameter sind stark maschinen-, werkzeug- und werkstoffabhängig — verwenden Sie offizielle Werkzeugkataloge als Ausgangsbasis.
- DS Werk und der Autor übernehmen keine Haftung für Schäden, die aus der Anwendung der Informationen entstehen.
Bei sicherheitsrelevanten Zerspanungsaufgaben (z.B. Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik) ist eine fachkundige Prüfung und Freigabe der Fertigungsparameter zwingend erforderlich.
Weiterführende Artikel
- Fertigung & Zerspanung: Verfahren, Parameter, Prozesssicherheit — Der vollständige Überblick über alle spanenden und nicht-spanenden Fertigungsverfahren
- CNC-Drehen Grundlagen: Achsen, Nullpunkte & Bezugspunkte — Von der Theorie zur CNC-Programmierung an der Drehmaschine
- G-Code Programmierung: G0, G1, G2, G3 — Schnittbewegungen und Verfahrwege programmatisch umsetzen
- Werkstoffe im Maschinenbau: Auswahl, Normen & Praxis — Werkstoffeigenschaften und ihre Auswirkung auf die Zerspanbarkeit