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Die EasyMulti-Cut-Wendeschneidplatte von Tungaloy erhöht die Werkzeugstandzeit durch ein einzigartiges Plug-in-Selbstklemmsystem sowie Spankontrolle und -abfuhr. Foto mit freundlicher Genehmigung von Tungaloy.

Abstechen machen in der Regel nur einen kleinen Teil der gesamten Bearbeitungszeit eines Bauteils aus. Und da es sich um einen der letzten Arbeitsschritte an einem Teil handelt, ist es wichtig, die richtigen Verfahren einzuhalten, um die Endqualität der Teile sicherzustellen.

Betriebe, die Bauteile mit großem Durchmesser abtrennen möchten, müssen sich einiger zusätzlicher Überlegungen bewusst sein, die über die Standard-Abstechvorgänge hinausgehen.

Die richtige Auswahl der Wendeschneidplatte ist für qualitativ hochwertige Abstechen von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn es um große Durchmesser geht. Hersteller von Schneidwerkzeugen definieren „großen Durchmesser“ unterschiedlich und können zwischen 4 Zoll und 7 Zoll liegen. Durchmesser oder größer erfordern beim Abstechen zusätzliche Überlegungen, erklärte Mark Filosemi, Senior Global Product Manager, Einstechen und Trennen, Kennametal, Pittsburgh, Pennsylvania.

Unabhängig vom Teiledurchmesser sollte bei der Wahl der Einsatzbreite eine allgemeine Regel beachtet werden: Die Schnittlänge sollte das Achtfache der Einsatzbreite nicht überschreiten.

„Es ist nur eine Faustregel, die in der Branche Standard ist“, sagte Raymon Avery, Produktmanager für Drehprodukte, Ingersoll Cutting Tools, Rockford, Illinois. „Manche Leute wissen es nicht und nicht jeder befolgt sie. Bei den Schneidwerkzeugen versuchen wir jedoch, diese Wendeplattenbreitenregel nicht zu überschreiten.“

Filosemi fügte hinzu, dass es wichtig sei, mit der für den Durchmesser größtmöglichen Wendeschneidplatte zu arbeiten, um einen ordnungsgemäßen Schnitt und eine gute Produktivität zu gewährleisten. Allerdings muss bei der Auswahl einer Einlage ein gewisses Gleichgewicht gefunden werden. Die meisten Geschäfte sind bestrebt, Material einzusparen oder den Materialverbrauch zu verbessern. Die Wahl einer schmalen Wendeschneidplatte würde zu Einsparungen beim Stangenmaterial führen, aber ein schmales Werkzeug ist nicht immer für die Schnittkräfte optimiert, die für ein Teil mit großem Durchmesser erforderlich sind.

„Werkstätten müssen bei der Auswahl der richtigen Beilage ein Gleichgewicht zwischen Wirtschaftlichkeit und Produktivität finden“, sagte Filosemi. „Wir möchten lieber bei neutralen Wendeschneidplatten bleiben, die die Spankontrolle unterstützen, im Gegensatz zu Wendeschneidplatten mit Steigungswinkel. Beim Einsatz zur Reduzierung der Schnittkräfte bei Standard-Abstechen erhöhen Wendeschneidplatten mit Anstellwinkel zwar das Rattern und verringern die Stabilität beim Abstechen großer Durchmesser. Durch den Einsatz neutraler Wendeschneidplatten entsteht eine stabilere Schnittzone zwischen der Wendeschneidplatte und dem Werkstück.“

Bei Trennvorgängen kann die Spanabfuhr eine erhebliche Herausforderung darstellen. Das Werkzeug befindet sich oft tief im Inneren des Teils, was den Abtransport der Späne erschwert, insbesondere weil die Späne in vielen Fällen die gleiche Breite wie der erzeugte Schnitt haben.

„Wenn sich der Chip in der Rille verklemmt“, sagte John Mitchell, General Manager von Tungaloy Canada, Brantford, Ontario, „könnte dies katastrophale Folgen haben.“ Daher sind Spanbildung und -abfuhr bei Trennanwendungen von entscheidender Bedeutung. Um den Span effektiv aus der Nut abzuführen, sollte der erzeugte Span schmaler sein als die Nut.“

Laut Mitchell sollte ein wirksamer Spanbrecher so konzipiert sein, dass er die Breite des Spans in eine U-Form bringt, wodurch der Span schmaler als die Nutöffnung wird. Wenn der U-förmige Span als kontinuierliches Bandgebilde von der Schneidkante abläuft, besteht natürlich immer noch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich der Span verklemmt und es zu einem katastrophalen Ausfall kommt. Daher sollte der Spanbrecher den Span nicht nur in einer U-Formation formen, sondern ihn auch in eine „Uhrfeder“-Formation einrollen, damit der Span leicht ausgestoßen werden kann und ein Spanstau verhindert wird.

Das einseitige Trennwerkzeug von Kennametal ermöglicht multidirektionales Drehen. Die Beyond™ Evolution™ Triple-V-Sitzfunktion sorgt für funktionelle Stabilität und minimiert Vibrationen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Kennametal.

Eine Möglichkeit, dieses Problem zu vermeiden, ist die Investition in einen wirksamen Spanbrecher, der diese Spanansammlung verhindert.

Kühlmittel kann auch ein wirksames Hilfsmittel sein, um Späne aus der Schneidzone zu entfernen. Immer wenn Hochdruck-Kühlmittel an die Schneidkante gelangt, hilft dies bei der Spanabfuhr. Bei Standard-Zerspanungsvorgängen reicht eine Kühlmittelzufuhr zur Späneabfuhr aus. Bei Abstechen, insbesondere bei Teilen mit großem Durchmesser, ist dies jedoch nicht immer effektiv.

„Flutkühlmittel sind für tiefe Trennvorgänge nicht effizient“, sagte Filosemi. „Aufgrund der Werkstückschultern kann die Flut den Schnittbereich nicht ganz erreichen. Bei dieser Art von Anwendung ist eine Kühlmittelzufuhr durch das Werkzeug erforderlich.“

Die Experten sind sich einig, dass die Kühlmittelzufuhr für eine ordnungsgemäße Spanabfuhr wichtig ist. Es gibt viele Abstechwerkzeuge auf dem Markt, die ein präzise zugeführtes Kühlmittel bieten. Es ist nicht nur wichtig, Kühlmittel zu verwenden, sondern auch, es an der richtigen Stelle zu platzieren. Der Einsatz eines höheren Kühlmitteldrucks, sofern die Maschine dies aushält, hilft dem Bediener auch dabei, Schneidvorteile zu erkennen.

Filosemi schlug vor, dass Bediener bei Trennvorgängen den größten Vorteil hätten, wenn sie einen Kühlmitteldruck von etwa 70 bis 80 bar erreichen könnten.

Beim Abstechen ist es wichtig, eine Spitzenhöhe von ±0,1 mm (±0,004 Zoll) einzuhalten. Die Positionierung des Abstechwerkzeugs unterhalb der Mitte führt aufgrund ungünstiger Schnittkräfte zu einer verstärkten Spitzenbildung und zum Bruch der Schneidplatte. Außerdem krümmt sich das Werkstück und stößt nur auf einen kleinen Querschnitt der Schneidkante, was dazu führen kann, dass der Einsatz aus der Tasche gezogen wird, anstatt dass er schneiden kann.

„Die Positionierung um 0,1 mm darüber hilft wirklich, die minimale Biegung zu reduzieren, die eine Klinge erfährt, wenn sie mit dem Werkstück in Kontakt kommt und sie wieder in die Mitte bringt“, sagte Filosemi. „Eine zu weit über der Mitte liegende Positionierung verringert den Abstand unter der Schneidkante, was zu einem Verschleiß der Vorderflanke der Wendeschneidplatte führt, was zu einem höheren Risiko von Reibung und Vibration führt, was zu lautem Rattern und Bruch der Wendeschneidplatte führt.“

Wenn die Mittenhöhe über oder unter der ±0,1-mm-Regel liegt, werden Bediener mit einer Reihe von Herausforderungen beim Schneiden und einer verkürzten Werkzeuglebensdauer konfrontiert. Eine weitere gute Vorgehensweise besteht darin, die Vorschubgeschwindigkeit zu reduzieren, wenn sich das Werkzeug der Mitte nähert. Diese Vorgehensweise kann für Komponenten aller Größen angewendet werden, ist jedoch besonders wichtig für Teile mit großem Durchmesser.

„Wir empfehlen, die Vorschubgeschwindigkeit um 80 Prozent zu reduzieren, wenn wir uns diesem Mittelpunkt nähern“, sagte Avery. „Wenn der Einsatz auf etwa ¼ Zoll schneidet. Durchmesser möchten wir die Rate reduzieren, um den Druck etwas vom Einsatz zu nehmen. Eine geringere Vorschubgeschwindigkeit in der Mitte verringert die Schnittkräfte und erhöht die Standzeit des Werkzeugs.“

Um einen Bruch zu vermeiden, kann der Vorschub außerdem etwa 0,5 mm (0,02 Zoll) vor Erreichen der Stangenmitte gestoppt werden. Dadurch kann das abgeschnittene Teil aufgrund seines Gewichts herunterfallen. Dies ist umso effektiver, je größer der Teiledurchmesser ist.

Die Kühlmittelzufuhr Beyond™ Evolution™ von Kennametal leitet das Kühlmittel präzise zu den Schneidkanten unter dem Span. Foto mit freundlicher Genehmigung von Kennametal.

Bediener sollten einige Betriebsrichtlinien kennen, wenn es um Teile mit großem Durchmesser geht, insbesondere wenn es zu Quetschungen kommt.

„Wenn wir Komponenten mit großem Durchmesser abtrennen, rückt der Einsatz näher an die Mitte der Stange heran, je näher das Teil dem Abtrennen kommt, und das Gewicht des Durchmessers kollabiert automatisch oder drückt das Werkstück auf das Schneidwerkzeug “, erklärte Avery. „In solchen Situationen reduzieren wir gerne die Geschwindigkeit oder den Vorschub, um diesen Klemmeffekt zu vermeiden. Viel mehr können wir jedoch nicht tun, da es sich tatsächlich um ein Gewichtsproblem handelt. Es ist wichtig, diesen Effekt zu berücksichtigen und die Drehzahl/SFM anzupassen, je nachdem, ob das Einklemmen durch Schwerkraft oder Zentripetalkraft verursacht wird. Darüber hinaus können wir sicherstellen, dass eine härtere Schneidstoffsorte verwendet wird. Dies trägt dazu bei, die durch das Einklemmen entstehenden Kräfte aufzufangen.“

Avery bemerkte, dass die Verwendung einer Gegenspindel eine ideale Maschinenkonfiguration für Abstechervorgänge sei. Eine Maschinen-Gegenspindel kann eine sehr teure Option sein, aber sie hilft, das Werkstück zu stabilisieren, indem sie beide Enden festklemmt und so die Biegung verringert. Es könnte auch dazu beitragen, die Werkzeuglebensdauer zu verlängern.

Laut Mitchell lassen sich herkömmliche Werkstückhalter in zwei Hauptkategorien einteilen: Schraubenklemmung und elastische Klemmung. Die Herausforderung bei schraubengeklemmten Werkstückhaltern besteht darin, dass die Schraube selbst als Hindernis für die Spanabfuhr aus der Nut fungiert und zu Spanstaus führen kann.

Eine weitere Option ist die elastische Klemmung, die allerdings auch ihre Herausforderungen mit sich bringt. Mitchell erklärte, dass es sich bei der elastischen Klemmung um den Vorgang handelt, bei dem mit einem Werkzeug der Montagebereich des Einsatzes aufgeweitet wird, der Einsatz in Position geschoben wird und das Werkzeug, mit dem die Öffnung gedehnt wurde, losgelassen wird, damit der Einsatz in Position gleiten kann. Diese Methode beseitigt das Problem, dass die Schraube die Spanabfuhr behindert, aber das Öffnen und Schließen durch Dehnung des Stahls führt zu einer Ermüdung des zum Festklemmen des Einsatzes verwendeten Stahls; Das Werkzeug verliert seine Spannkräfte und führt letztlich zum Ausfall.

Mitherausgeberin Lindsay Luminoso ist unter [email protected] erreichbar.

Ingersoll Cutting Tools, www.ingersoll-imc.com

Kennametal, www.kennametal.com

Tungaloy Corp., www.tungaloy.com