In der Nut

Wenn eine Nutenbearbeitung erforderlich ist, stürzen Sie sich nicht darauf, ohne sorgfältig darüber nachzudenken, was Sie verwenden und wie Sie die Aufgabe erledigen. Zu den spezifischen Punkten, die berücksichtigt werden sollten, gehören die richtige Vorbereitung, Werkzeug- und Prozessoptionen sowie die neuesten Technologien. Die im Voraus in diese wichtigen Themen investierte Zeit kann sich in längeren Werkzeugstandzeiten, schnelleren Zykluszeiten und besseren Einstechergebnissen auszahlen.

Werkstätten können mit dem Nuten gut beginnen, indem sie sicherstellen, dass das Werkzeug im Revolver der Drehmaschine senkrecht zur Werkstückoberfläche steht.

Wenn das nicht der Fall ist, „wird die Kante Ihres Werkzeugs geneigt sein, so dass möglicherweise Ausschussteile verarbeitet werden“, sagte Clay East, nationaler Produktmanager für Greifsysteme bei Iscar Metals Inc. in Arlington, Texas.

Er empfiehlt, einen Indikator entlang der Länge des Werkzeugs laufen zu lassen, um die Rechtwinkligkeit zu überprüfen. Bei einer Werkzeuglänge von 102 mm (4 Zoll) sollte die Messung um nicht mehr als etwa 0,1 mm (0,004 Zoll) abweichen, sagte er.

Zu den gängigen Optionen zum Einstechen gehören heute Werkzeuge aus Vollhartmetall und Wendeschneidplatten. Beim Nuten liegt der Schwerpunkt bei Scientific Cutting Tools Inc. in Simi Valley, Kalifornien, hauptsächlich auf dem Schleifen von Vollhartmetallwerkzeugen zum Schneiden von Innennuten für Dinge wie Gewinde und O-Ringe, sagte Vertriebsleiter Todd White.

Jet-Cut-Werkzeuge mit Kühlmitteldurchgang leiten Kühlmittel an die Schneidkante. Bild mit freundlicher Genehmigung von Iscar Metals

„Diese können eine Herausforderung darstellen, wenn sie sich am Boden eines Lochs mit kleinem Durchmesser befinden“, sagte er. „Man muss die richtige Reichweite haben, um zur Nut (Position) zu gelangen und sie dann erfolgreich bearbeiten zu können.“

Für Tiefstechanwendungen stellt das Unternehmen aufgrund ihrer überlegenen Steifigkeit typischerweise Werkzeuge aus Vollhartmetall her. White wies darauf hin, dass das zulässige Verhältnis von Länge zu Durchmesser für Hartmetallwerkzeuge 10:1 beträgt, verglichen mit 3:1 für indexierbare Werkzeughalter aus Stahl.

Kundenspezifische Rundwerkzeuge aus Vollhartmetall sind eine Spezialität bei Mikron Corp. Monroe in Connecticut.

„Wenn Kunden wegen Nutwerkzeugen zu uns kommen, handelt es sich in der Regel um einen schlüsselfertigen Vorgang“ – also um einen Auftrag, für den Mikron die meisten, wenn nicht sogar alle verschiedenen Werkzeuge herstellt, die zur Herstellung eines Teils erforderlich sind, sagte Vertriebsleiter Nathan Lisker.

Nach Vorlage einer Teilezeichnung oder des Teils selbst schleift Mikron ein Werkzeug, das auf die spezielle Form oder das spezielle Profil abgestimmt ist, das in das Teil eingebracht werden soll.

Indexierbare Probleme

Wenn Wendeschneidwerkzeuge zum Einstechen verwendet werden, „ist Ihr Spanbrecher oft ein wichtiger Schlüssel zum Erfolg“, sagte Travis Coomer, nationaler Key Account Manager bei der GWS Tool Group in Tavares, Florida.

Er rät denjenigen, die Wendeschneidplatten zum Schneiden von Nuten verwenden, sicherzustellen, dass der Spanbrecher den Span so faltet, dass er kleiner als die zu schneidende Nut wird.

Wenn der Spanbrecher dies nicht tut, so Coomer, „bleiben die Späne stecken, besonders wenn man ein wenig in die Nut eindringt.“ Dies führt zu einer gewissen Beschädigung der Teile.“

Wenn die zu schneidende Nut nicht zu tief ist, sind seiner Meinung nach Wendeschneidplatten im Top-Notch-Stil eine gute Wahl. Diese verfügen oben und unten über geformte Kerben, in denen die Einsätze in ihren Haltern sitzen. Da die Einsätze in einem 3-Grad-Winkel gehalten würden, würden die Kerben sie beim Schneiden in die Tasche zurückziehen, erklärte er, wodurch das System sehr steif und stabil sei.

Viele Teilekonstruktionen verfügen über eine Fase an der Oberseite der Nut, um Grate zu vermeiden. In diesen Fällen können sich Betriebe für Stecheinsätze mit Fasen entscheiden, sagte Coomer, dessen Unternehmen solche Einsätze herstellt. Durch das gleichzeitige Schneiden von Nut und Fase entfällt für den Benutzer ein zweiter Arbeitsgang zum Erstellen der Fase, wenn die Nut fertig ist.

Eine weitere zeitsparende Option empfiehlt er, mit einem Multinut-Werkzeug mehrere Nuten direkt nebeneinander zu schneiden. Um beispielsweise vier benachbarte Nuten gleichzeitig zu schneiden, können Werkstätten eine Wendeschneidplatte mit vier benachbarten Schneidkanten verwenden.

Wenn sich an der Oberseite der Nuten Fasen befinden, kann die Wendeschneidplatte laut Coomer so modifiziert werden, dass auch diese Merkmale entstehen, „so dass man alle vier Nuten in einem Arbeitsgang schneiden und Fasen darauf anbringen kann.“

Mit einer einzigen Wendeschneidplatte können auch Stech- und Drehprozesse kombiniert werden. Das war nicht der Fall, als East in einer Maschinenwerkstatt arbeitete.

„Selbst wenn die Nut breiter als tief wäre“, sagte er, „würden Sie, wenn sie 90-Grad-Ecken hätte, ein Nutwerkzeug nehmen und das gesamte Material herausdrücken.“ Heute wollen wir in diesen Fällen eine Nut-Dreh-Lösung anwenden.“

Halter mit Kühlmittelring-Technologie ermöglichen ein besseres Eindringen des Kühlmittels in eine Bohrung während der Schneidvorgänge. Bild mit freundlicher Genehmigung von Scientific Cutting Tools

East sagte, dass Nut-/Drehvorgänge früher zwei Dinge erforderten. Einer davon war, dass CAD/CAM-Unternehmen gezwungen werden mussten, Code für die Arbeit zu erstellen. Er sagte außerdem, dass eine besondere Art von Wendeschneidplatte benötigt werde, eine mit einem Spanformer auf der Vorderseite zum Eintauchen und einem Spanformer auf jeder Seite zum Drehen.

Mit Einsätzen wie diesem „kann man nach unten tauchen und dann mit der Seitendrehung beginnen, um auch Material zu entfernen“, sagte er.

East sagte, ein Grund für die Entscheidung für einen Nut-/Drehvorgang sei, dass die Spankontrolle beim Drehen einfacher sei als beim Eintauchen. Darüber hinaus verkürzen Nut-/Drehverfahren die Zykluszeit, da die Zerspanungsraten in der Regel „viel besser“ seien als beim Einstechen.

Wenn eine Nut sehr breit ist, warnt White, dass das Schneiden aller Nuten auf einmal zu viel Druck auf das Werkzeug ausüben kann, was zu Durchbiegungsproblemen und sogar zum Bruch führen kann. In Fällen wie diesem glaubt er, dass es ein besserer Ansatz sein kann, einen Tiefziehzyklus zu verwenden – mit anderen Worten, mit einem Werkzeug, das dünner als die Nut ist, ein paar Durchgänge in die Tiefe zu machen, das Werkzeug dann ein wenig darüber zu bewegen und den Vorgang auszuführen das selbe nochmal. Abgesehen davon, dass das Werkzeug geschont wird, bietet ein Tiefziehzyklus seiner Meinung nach auch die Möglichkeit, potenziell problematische Späne auszuspülen.

Coole Entwicklungen

Besonders wichtig ist eine effektive Spanabfuhr beim Inneneinstechen.

„Wenn man die Späne nicht aus der Bohrung entfernen kann“, sagte White, „schneidet man sie normalerweise neu, und dann hinterlassen sie Narben auf der Oberfläche.“

Wenn sich außerdem viele Späne ansammeln, könnten sie sich um ein Werkzeug wickeln und es zerbrechen, sagte er.

Spanprobleme wie diese können durch eine verbesserte Kühlmittelzufuhr verhindert werden, was heute dank mehrerer Entwicklungen möglich ist. Einer davon ist der erhöhte Kühlmitteldruck, der von aktuellen Maschinen erzeugt wird. White sagte, dass diese Drücke normalerweise zwischen 300 psi und 1.000 psi liegen.

„Das ist speziell für das Nuten ein großer Fortschritt“, sagte er.

Ein weiterer Grund ist die Vielfalt der verfügbaren Optionen für Kühlmitteldurchgangswerkzeuge. Wie der Name schon sagt, verfügt dieser Werkzeugtyp über interne Kanäle für den Kühlmittelfluss. White sagte, dass viele verschiedene Werkzeughalter über Kühlmitteldurchgangskonstruktionen verfügen, die das Kühlmittel direkt an die Schneidkante leiten, um die thermische Verschlechterung des Substrats zu verringern.

Laut Lisker ist die Kühlmitteldurchführungstechnologie besonders hilfreich beim Schneiden von Nickelbasislegierungen wie Inconel, die Wärme zurück an das Werkzeug übertragen. Neben der Aufrechterhaltung der thermischen Stabilität an der Schneidkante sagte er, dass Kühlmitteldurchgangssysteme die Späne verteilen, um die Spankontrolle zu erleichtern.

Mikron arbeitet mit Kunden zusammen, um die besten Vollhartmetall-Nutwerkzeuge für die jeweiligen Anwendungen herzustellen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Mikron

„Wenn (das Werkzeug) auf einer Drehmaschine verwendet wird, ist unsere Botschaft, dass wir als erste Wahl Werkzeuge mit Kühlmittelzufuhr verwenden“, sagte East, dessen Unternehmen Werkzeugprodukte dieser Art namens Jet-Cut anbietet.

Als Kunden fragen, warum sie für Jet-Cut-Halter mehr bezahlen sollten, weist er darauf hin, dass das auf die Schneidkante gezielt aufgetragene Kühlmittel die Standzeit des Werkzeugs erhöht, was sich in mehr Teilen pro Kante niederschlägt. Er stellt außerdem fest, dass effizient zugeführtes Kühlmittel die Späne abschreckt und sie spröde macht, sodass sie leichter zerbrechen.

Auch das Einstechen gelingt heutzutage dank der Fortschritte bei der Werkzeugbeschichtung besser. Modernste Beschichtungsmaterialien sind hitze- und verschleißbeständig, was die Standzeit der Werkzeuge erhöht. White sagte, dass sie zusätzlich die Geschwindigkeiten und Vorschübe verbessern, indem sie verhindern, dass Werkstückmaterialien an den Werkzeugen haften bleiben.

Zu den Beschichtungen, die Scientific Cutting Tools für Nutwerkzeuge verwendet, gehören diamantartige Kohlenstoffbeschichtungen wie ta-C, die er als eine sehr harte, dünne Beschichtung beschreibt, die sich gut für Werkzeuge eignet, die zum Schneiden abrasiver Nichteisenmaterialien verwendet werden.

White ist ein starkes Argument dafür, dass Werkstätten mehr Geld für beschichtete Nutwerkzeuge ausgeben.

In manchen Fällen, sagte er, „kostet ein beschichtetes Werkzeug nur ein paar Dollar mehr als ein unbeschichtetes.“ Bei Verwendung der richtigen Materialien können Sie jedoch eine drei- bis fünfmal längere Standzeit als ein unbeschichtetes Werkzeug erzielen. So erhalten Sie eine große Rendite für eine kleine Investition in das Werkzeug.“

Substanz zum Schleifen, Honen, Läppen, Superfinishen und Polieren. Beispiele hierfür sind Granat, Schmirgel, Korund, Siliziumkarbid, kubisches Bornitrid und Diamant in verschiedenen Körnungen.

Stoffe mit metallischen Eigenschaften, die aus zwei oder mehr chemischen Elementen bestehen, von denen mindestens eines ein Metall ist.

Bearbeiten einer Fase an einem Werkstück oder Werkzeug; verbessert den Eintritt eines Werkzeugs in den Schnitt.

Nut oder andere Werkzeuggeometrie, die die Späne beim Ablösen vom Werkstück in kleine Fragmente bricht. Entwickelt, um zu verhindern, dass Späne so lang werden, dass sie schwer zu kontrollieren sind, sich in drehenden Teilen verfangen und Sicherheitsprobleme verursachen.

Flüssigkeit, die den Temperaturaufbau an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung reduziert. Liegt normalerweise in Form einer Flüssigkeit vor, z. B. einer löslichen oder chemischen Mischung (halbsynthetisch, synthetisch), kann aber auch Druckluft oder ein anderes Gas sein. Aufgrund der Fähigkeit von Wasser, große Mengen an Wärme zu absorbieren, wird es häufig als Kühlmittel und Träger für verschiedene Schneidpasten verwendet, wobei das Wasser-zu-Massen-Verhältnis je nach Bearbeitungsaufgabe variiert. Siehe Schneidflüssigkeit; halbsynthetische Schneidflüssigkeit; Schneidflüssigkeit mit löslichem Öl; synthetische Schneidflüssigkeit.

Bearbeitungsvorgang, bei dem Material vom Werkstück durch eine angetriebene Schleifscheibe, einen Stein, ein Band, eine Paste, ein Blech, eine Verbindung, einen Schlamm usw. entfernt wird. Es gibt verschiedene Formen: Flächenschleifen (erzeugt flache und/oder quadratische Oberflächen); Rundschleifen (für äußere zylindrische und konische Formen, Hohlkehlen, Hinterschnitte usw.); spitzenloses Schleifen; Anfasen; Gewinde- und Formschleifen; Werkzeug- und Fräserschleifen; spontanes Schleifen; Läppen und Polieren (Schleifen mit extrem feiner Körnung, um ultraglatte Oberflächen zu erzeugen); Honen; und Scheibenschleifen.

Bearbeitung von Nuten und flachen Kanälen. Beispiel: Nuten von Kugellagerlaufbahnen. Wird normalerweise mit Werkzeugen ausgeführt, die leichte Schnitte mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten durchführen können. Verleiht ein hochwertiges Finish.

Drehmaschine zum Sägen, Fräsen, Schleifen, Verzahnen, Bohren, Reiben, Aufbohren, Gewindeschneiden, Plandrehen, Anfasen, Nuten, Rändeln, Drehen, Abstechen, Auskegeln, Kegelschneiden sowie Nocken- und Exzenterschneiden als Stufen- und Geradeausdreher. Es gibt sie in verschiedenen Formen, von manuell über halbautomatisch bis hin zu vollautomatisch, wobei die Haupttypen Motordrehmaschinen, Dreh- und Konturdrehmaschinen, Revolverdrehmaschinen und numerisch gesteuerte Drehmaschinen sind. Die Motordrehmaschine besteht aus Spindelstock und Spindel, Reitstock, Bett, Schlitten (komplett mit Schürze) und Querschlitten. Zu den Merkmalen gehören Gang- (Geschwindigkeits-) und Vorschubwählhebel, Werkzeughalter, Verbundauflage, Leitspindel und Umkehrleitspindel, Gewindeschneidrad und Eilganghebel. Zu den speziellen Drehmaschinentypen gehören Durchgangsdrehmaschinen, Nockenwellen- und Kurbelwellendrehmaschinen, Bremstrommel- und Rotormaschinen sowie Spinn- und Pistolenlaufmaschinen. Für Präzisionsarbeiten werden Werkzeug- und Tischdrehmaschinen eingesetzt; Ersterer für Werkzeug- und Gesenkarbeiten und ähnliche Aufgaben, Letzterer für kleine Werkstücke (Instrumente, Uhren), normalerweise ohne Kraftvorschub. Modelle werden typischerweise nach ihrer „Schwingung“ oder dem Werkstück mit dem größten Durchmesser, das gedreht werden kann, bezeichnet. Bettlänge oder der Abstand zwischen den Mittelpunkten; und PS erzeugt. Siehe Drehmaschine.

Das Werkstück wird in einem Spannfutter gehalten, auf einer Planscheibe montiert oder zwischen Spitzen befestigt und gedreht, während ein Schneidwerkzeug, normalerweise ein Einschneidewerkzeug, entlang seines Umfangs oder über sein Ende oder seine Fläche in das Werkstück eingeführt wird. Dies erfolgt in Form eines geraden Drehens (Schneiden entlang der Peripherie des Werkstücks); Kegeldrehen (Erzeugung eines Kegels); Stufendrehen (Drehen unterschiedlich großer Durchmesser am gleichen Werkstück); Anfasen (Abschrägen einer Kante oder Schulter); zugewandt (ein Ende abschneiden); Drehgewinde (normalerweise extern, können aber auch intern sein); Schruppen (großer Metallabtrag); und Endbearbeitung (letzte Lichtschnitte). Wird auf Drehmaschinen, Drehzentren, Spannmaschinen, Schraubautomaten und ähnlichen Maschinen durchgeführt.

William Leventon ist Redakteur der Zeitschrift Cutting Tool Engineering. Kontaktieren Sie ihn telefonisch unter 609-920-3335 oder per E-Mail unter [email protected].

GWS-Toolgruppe877-497-8665www.gwstoolgroup.com

Iscar Metals Inc.817-258-3200www.iscarmetals.com

Mikron Corp. Monroe203-261-3100www.mikron.com

Wissenschaftliche Schneidwerkzeuge Inc.805-584-9495www.sct-usa.com