CNC Bearbeitung Kupfer

Präzise CNC-Bearbeitung von Kupfer für die Elektro- und Automobilindustrie

Werkstoff und Eigenschaften

Besonderheiten und technologische Verfahren bei der CNC-Bearbeitung von Kupfer

Kupfer ist ein besonderer Konstruktionswerkstoff mit hervorragender elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, bringt jedoch mehrere technologische Herausforderungen mit sich. Die CNC-Bearbeitung von Kupfer erfordert eine präzise Einstellung der Schnittbedingungen, da es sich um ein außerordentlich zähes Metall handelt. Bei falscher Werkzeuggeometrie entstehen lange Späne, die sich um die Spindel wickeln. Deshalb setzen wir spezielle beschichtete Hartmetallwerkzeuge mit polierter Spannut für einen gleichmäßigen Spanabfluss ein.

Um eine Oberflächenrauheit unter Ra 0,8 µm und Toleranzen von ±0,01 mm zu erreichen, ist eine intensive Kühlung unerlässlich. Hochdruckemulsionen verhindern die Bildung von Aufbauschneiden und minimieren thermische Verformungen. Die Präzisionsbearbeitung von Werkstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit erfordert die Kompensation von Temperaturschwankungen direkt in der Maschinensteuerung.

Beim Aufspannen achten wir auf minimale Kräfte, damit dünnwandige Teile nicht plastisch verformt werden. Wir nutzen Vakuumspannsysteme und maßgefräste weiche Spannbacken, die den Druck verteilen. Dieser Ansatz garantiert Formstabilität auch bei komplexen Bauteilen.

Bearbeitete Werkstoffgüten und internationale Normen

Wir arbeiten mit einem breiten Spektrum an Kupferlegierungen, spezifiziert nach EN- und ISO-Normen. Jede Legierung besitzt eine unterschiedliche Zerspanbarkeit und ist für spezifische Anwendungen in der Elektrotechnik oder der Automobilindustrie bestimmt.

Die Wahl des richtigen Rohteils ist entscheidend für die endgültigen mechanischen Eigenschaften des Bauteils. Vor Produktionsbeginn beraten wir daher mit den Konstrukteuren die Eignung des konkreten Werkstoffs im Hinblick auf die geforderte elektrische Leitfähigkeit und Festigkeit.

  • Cu-ETP (CW004A / 2.0060): Sauerstoffhaltiges Elektrolytkupfer, ideal für Stromschienen und Kühlkörper. Es weist eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 58 MS/m auf.
  • Cu-OF (CW008A / 2.0040): Sauerstofffreies Kupfer hoher Reinheit für Vakuumtechnik und kryogene Anwendungen ohne Wasserstoffversprödung.
  • CuTeP (CW118C / 2.1293): Tellurkupfer, das die Spanbrechung grundlegend verbessert. Es ist der bevorzugte Werkstoff für das automatische CNC-Drehen.
  • CuBe2 (CW101C / 2.1247): Berylliumkupfer mit extremer Zugfestigkeit und hervorragender Funkenfreiheit, geeignet für Federkontakte.

Technologische Kapazitäten für Fräsen und Drehen

Der Maschinenpark von Metal One ist auf umfassende Zerspanung ausgelegt. Für das CNC-Fräsen von Kupferblöcken setzen wir Fünf-Achs-Bearbeitungszentren ein, die die Fertigung komplexer Kühllabyrinthe in einer einzigen Aufspannung ermöglichen. Dadurch werden Anschlussfehler vermieden und die Fertigungszeit verkürzt.

Für Rotationsteile wie Steckverbinder und Pins nutzen wir das Langdrehen. Diese Maschinen sind mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet, was die vollständige Bearbeitung des Teils einschließlich außermittiger Bohrungen erlaubt. Bei Kupfer ist die Einhaltung exakter Durchmesser für Presspassungen in den Toleranzen IT5 bis IT6 entscheidend.

Bestandteil des Prozesses ist eine gründliche Endkontrolle. Wir verwenden 3D-Koordinatenmessgeräte und optische Profilometer, die die Übereinstimmung jedes Teils mit dem CAD-Modell verifizieren. Die Fertigung von Bauteilen nach Zeichnung wird durch exakte Messprotokolle belegt.

Logistik und Lieferungen in der EU

Unser Produktionsbetrieb hat seinen Sitz in Ladce in der Slowakei und verfügt über eine direkte Autobahnanbindung. Dadurch reagieren wir flexibel auf Just-in-time-Lieferanforderungen für die Montagelinien unserer Partner.

Präzise bearbeitete Kupferkomponenten versenden wir in die gesamte Europäische Union. Unsere Lage im Herzen Mitteleuropas senkt die Logistikkosten und verkürzt die Lieferzeiten für Abnehmer aus der Elektrotechnikindustrie.

Wir gewährleisten die gesamte Kette vom Einkauf zertifizierten Materials bis zur finalen Oberflächenbehandlung, beispielsweise dem galvanischen Verzinnen. Dieser Ansatz entlastet die Einkäufer und garantiert die Rückverfolgbarkeit der Fertigungschargen.

Dichte 8.96g/cm³
Schmelztemperatur 1085°C
Wärmeleitfähigkeit 386 - 401W/(m·K)
Elektrische Leitfähigkeit 58MS/m
Zugfestigkeit (Rm) 200 - 360MPa
Elastizitätsmodul 110 - 130GPa
Härte 40 - 100HB
Wärmeausdehnungskoeffizient 16.5µm/(m·K)

So läuft die CNC-Bearbeitung ab für Kupfer

01
Vorbereitung und schonendes Aufspannen

Kupfer ist weich und verformungsanfällig. Um die Toleranz von ±0,01 mm zu erreichen, verwenden wir bei Metal One maßgefräste weiche Aluminiumbacken oder Vakuumspannung, um Druckstellen und Geometrieänderungen des Rohteils zu vermeiden.

02
Auswahl der Schneidwerkzeuge

Grundlage ist die Vermeidung von Aufbauschneiden. Wir wählen extrem scharfe, hochglanzpolierte Hartmetallwerkzeuge ohne Beschichtung oder mit spezieller TiB2-Beschichtung und positivem Spanwinkel für einen sauberen Schnitt.

03
Schruppen mit intensiver Kühlung

Beim Schruppen von Kupfer setzen wir höhere Schnittgeschwindigkeiten und mittleren Vorschub ein. Entscheidend ist die Hochdruckkühlung durch das Werkzeug, die Späne sofort abtransportiert und eine Überhitzung des Materials verhindert.

04
Präzises Schlichten (Finishing)

Zur Sicherung der Toleranz von ±0,01 mm belassen wir ein minimales, gleichmäßiges Schlichtaufmaß (ca. 0,1 mm). Der Schlichtschnitt erfolgt bei hoher Drehzahl und niedrigem Vorschub und erreicht so Spiegelqualität der Oberfläche (Ra unter 0,4).

05
Entgraten und temperaturstabile Kontrolle

Kupfer bildet zähe Grate, die wir maschinell mit Spezialbürsten entfernen. Die Endmessung auf dem 3D-Koordinatenmessgerät in Ladce führen wir erst nach der Temperaturstabilisierung des Teils auf 20 °C durch, bedingt durch die hohe Wärmeausdehnung von Kupfer.

Häufige Fragen zur CNC-Bearbeitung Kupfer

Können Sie bei Metal One die Toleranz von ±0,01 mm auch bei einem so weichen Werkstoff wie Kupfer einhalten?
Ja. Dank präzisem Aufspannen in konturierte weiche Spannbacken, dem Einsatz hochwertiger polierter Werkzeuge und strenger Temperaturstabilisierung in unserer Fertigung in Ladce garantieren wir diese Genauigkeit standardmäßig.
Welche Kupferlegierungen bearbeiten Sie am häufigsten für B2B-Kunden aus der Elektrotechnik?
Am häufigsten verarbeiten wir reines Elektrolytkupfer (Cu-ETP, Cu-OF) für Stromschienen und Kühlkörper sowie Berylliumkupfer (CuBe2) für hoch beanspruchte Federkontakte.
Wie lösen Sie beim CNC-Fräsen das Problem des Anhaftens von Kupfer am Schneidwerkzeug?
Diese Aufbauschneidenbildung vermeiden wir durch sehr scharfe, polierte Fräser mit TiB2-Beschichtung und den Einsatz von Hochdruckkühlung (bis 70 bar), die die Schnittstelle permanent spült und kühlt.
Können Sie auch Oberflächenbehandlungen von Kupferteilen organisieren?
Ja. In Zusammenarbeit mit unseren zertifizierten Partnern organisieren wir regelmäßig galvanisches Verzinnen, Versilbern, Vernickeln oder Passivieren gegen unerwünschte Oberflächenoxidation.
Welche maximalen Abmessungen von Kupferteilen können Sie fertigen?
Auf unseren CNC-Fräszentren bearbeiten wir Teile bis 800 x 500 x 400 mm und auf CNC-Drehmaschinen bis zu einem Durchmesser von 300 mm, wobei wir weiterhin enge Toleranzen bis ±0,01 mm einhalten.
Wie lange dauert die Lieferung einer Prototypenserie aus Kupfer?
Die Standardlieferzeit für Prototypenserien beträgt 2 bis 3 Wochen. Sie hängt vor allem von der Marktverfügbarkeit der spezifischen Kupferlegierung und der Komplexität des Bauteils ab.

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