Der Reibungskoeffizient – auch Reibungszahl oder Reibwert genannt, Formelzeichen μ oder f – ist eine dimensionslose Kennzahl, die das Verhältnis zwischen Reibungskraft und Anpresskraft (Normalkraft) zwischen zwei Körpern beschreibt. Er sagt aus, wie stark sich zwei Oberflächen beim Aneinandergleiten widersetzen: Je höher der Wert, desto größer der Bewegungswiderstand. In diesem Beitrag erklären wir Formel und Herleitung, liefern eine Tabelle mit Richtwerten für gängige Werkstoffpaarungen und zeigen an einem Praxisbeispiel aus der Spanntechnik, warum dieser Wert über die sichere Auslegung von Spannmitteln entscheidet.

Er beschreibt das Verhältnis der Reibungskraft F_R, die zwei Oberflächen einer Relativbewegung entgegensetzen, zur Normalkraft F_N, mit der die beiden Körper aufeinandergepresst werden. Da beide Kräfte in Newton gemessen werden, kürzt sich die Einheit heraus – er ist also dimensionslos.

Eine Reibungszahl von μ = 0,3 bedeutet beispielsweise, dass die Reibungskraft 30 % der Anpresskraft beträgt. Typische Werte liegen zwischen nahezu 0 (z. B. Eis auf Eis oder geschmierte Wälzlager) und über 1 (z. B. Gummi auf rauem Beton).

In der Praxis wird zwischen zwei Reibwerten unterschieden, die sich in der Regel deutlich unterscheiden:

• Haftreibwert (μ_H bzw. μ_s): gilt, solange sich die Körper relativ zueinander noch nicht bewegen. Er muss überwunden werden, um eine Bewegung überhaupt erst auszulösen.
• Gleitreibwert (μ_G bzw. μ_k): gilt während der eigentlichen Bewegung und liegt meist etwas niedriger als der Haftreibwert.

Für sicherheitsrelevante Berechnungen – etwa in der Spanntechnik oder im Maschinenbau allgemein – wird üblicherweise mit dem ungünstigeren, niedrigeren Wert kalkuliert, um ausreichend Sicherheitsreserve gegen ein Rutschen zu haben.

Die folgende Tabelle zeigt typische Richtwerte für die Reibungszahl verschiedener Materialpaarungen. Reale Werte hängen stark von Oberflächenrauheit, Verschmutzung, Temperatur und Schmierzustand ab und sollten bei sicherheitskritischen Anwendungen im Zweifel messtechnisch ermittelt oder aus einschlägigen Normen (z. B. DIN EN ISO/VDI-Richtlinien) übernommen werden.

Alle Angaben sind unverbindliche Richtwerte für trockene bzw. leicht geölte, technisch saubere Oberflächen ohne Verschleiß, Oxidschicht oder Kühlschmierstoffrückstände.

Um die Reibungszahl experimentell zu bestimmen, misst man die horizontale Zugkraft, die nötig ist, um einen Körper mit bekanntem Gewicht in gleichförmige Bewegung zu versetzen, und setzt sie ins Verhältnis zur Normalkraft.

In der Zerspanung ist dieser Wert keine rein akademische Größe, sondern eine sicherheitsrelevante Auslegungsgröße. Spannfutter und Spannvorrichtungen müssen das Werkstück während der Bearbeitung gegen die auftretende Schnittkraft halten – die dafür übertragbare Haltekraft ergibt sich direkt aus der Anpresskraft der Spannbacken und der Reibungszahl zwischen Backenoberfläche und Werkstück.

Wird dieser Wert bei der Auslegung zu optimistisch angesetzt – etwa weil ein Tabellenwert für saubere, trockene Oberflächen übernommen wird, obwohl in der Praxis Kühlschmierstoff, Späne oder eine leichte Oxidschicht vorhanden sind – kann die tatsächliche Haltekraft deutlich unter dem berechneten Wert liegen. Die Folge: Das Werkstück kann sich während der Bearbeitung lösen oder verdrehen, was zu Ausschuss, Werkzeugbruch oder im schlimmsten Fall zu einer Gefährdung führen kann.

Wer bei der Auslegung von Spannmitteln auf der sicheren Seite bleiben will, sollte deshalb realistische, nach unten korrigierte Reibwerte ansetzen und mit einem angemessenen Sicherheitsfaktor rechnen.

Beispiel aus der Drehbearbeitung

Ein Drehteil aus Stahl wird in einem 3-Backen-Futter gespannt. Die Schnittkraft beträgt F_Schnitt = 4.500 N, die Reibungszahl zwischen gehärteten Spannbacken und dem Werkstück wird konservativ mit μ = 0,15 angesetzt (raue Oberfläche, Kühlschmierstoff vorhanden), es liegen n = 3 Spannbacken vor, der Sicherheitsfaktor beträgt S = 2.

Erst mit dieser Mindest-Spannkraft ist – bei der angenommenen Reibungszahl – ein sicheres Halten des Werkstücks während der Bearbeitung gewährleistet.

• Tabellenwerte ungeprüft übernehmen: Ein allgemeiner Reibwert aus einer Tabelle berücksichtigt weder Kühlschmierstoff noch Verschleiß der Spannbacken.
• Haft- statt Gleitreibwert verwenden: Für Sicherheitsrechnungen sollte grundsätzlich der niedrigere, ungünstigere Wert angesetzt werden.
• Sicherheitsfaktor vergessen: Dynamische Effekte wie Vibrationen oder Schwingungen können die effektive Haftung reduzieren.
• Oberflächenzustand ignorieren: Geriffelte, gehärtete oder beschichtete Spannbacken erreichen einen deutlich anderen Reibwert als glatte, unbehandelte Backen.