Teilwege mit Nut- und Trennproblemen

Kühl- und Schmiermittel können die Temperatur des zu schneidenden Materials senken und die Spanabfuhr verbessern.

Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel wurde auf der Grundlage von Informationen erstellt, die während der Veranstaltung „Horn Technology Days 2017“ bei der Paul Horn GmbH in Tübingen, Deutschland, vom 10. bis 12. Mai präsentiert wurden.

Anwendungen zum Einstechen und Abstechen stellen einzigartige Herausforderungen dar. Im Gegensatz zu einer Längsdrehanwendung, bei der sich die Späne ohne Einschränkungen in drei Richtungen bewegen können, bearbeiten Sie beim Einstechen und Abstechen zwischen Flanken, wodurch die Spanbewegung auf nur zwei Richtungen beschränkt ist.

Berücksichtigen Sie zwei wichtige Punkte, um Probleme zu vermeiden. Das eine ist die Spanformung und das andere die Spankontrolle. Eine gute Spanformung sorgt dafür, dass das Material durch das Werkzeug plastisch verformt wird, sodass die Späne schmaler sind als die Breite des Schneideinsatzes, um Schäden an den Nutflanken zu vermeiden. Ein Beispiel ist eine 5 mm breite Nutschneidplatte, die einen Span mit einer Breite von 4,85 mm erzeugt.

Die Spankontrolle stellt sicher, dass Späne während des Bearbeitungsprozesses keine Probleme verursachen. Das Ziel besteht darin, kurze Spiral-, Spiral-, Komma- oder Tränenspäne (in Form von 6er und 9er) zu erzeugen. Diese Arten von Spänen sorgen eher für Stabilität beim Einstechen und Abstechen.

Kühlschmierstoffe und Schneidflüssigkeiten können die Zuverlässigkeit von Einstech- und Trennprozessen erheblich beeinträchtigen. Bei richtiger Anwendung können Kühlschmierstoffe die Temperatur des zu bearbeitenden Materials senken und die Spanabfuhr verbessern. Bedenken Sie, dass unabhängig davon, wie viel Kühlmittel bei einer Anwendung eingefüllt wird oder wie effektiv das Kühlmittel ist, es kaum oder gar keine Wirkung hat, wenn es nicht auf die Schneidkante aufgetragen wird.

Die Kühlmittelzufuhr kann extern oder intern erfolgen. Wenn externes Kühlmittel über Düsen zugeführt wird, die auf die Werkzeughalter sprühen, gelangt nur eine kleine Menge des Kühlmittels tatsächlich an die Schneidkante, sodass es weniger Auswirkungen auf die Schneidanwendung hat als Kühlmittel, das über ein System zur Zufuhr von Kühlmittel durch den Werkzeughalter zugeführt wird. Dies gilt insbesondere bei der Bearbeitung tiefer Nuten und der Arbeit mit leicht kaltverfestigenden Materialien wie Superlegierungen und rostfreien Stählen.

Durch die direkte Zuführung des inneren Kühlmittels durch den Werkzeughalter wird dieses präzise auf die Schneidkante geleitet, was einen deutlich zuverlässigeren Prozess ermöglicht. Innenkühlmittelhalter bzw. Kühlmittelhalter sind in vielen Varianten erhältlich. Einige leiten das Kühlmittel direkt über den Einsatz, andere direkt darunter.

Kühlmittel von oben kann die Spankontrolle erheblich verbessern, was ein Schlüssel zu einer längeren Werkzeuglebensdauer ist. Es kann auch Aufbauschneiden (BUE) reduzieren.

Das unterhalb der Schneidkante zugeführte Kühlmittel senkt die Temperatur der Schneidzone und minimiert gleichzeitig den Freiflächenverschleiß. Dies unterstützt auch die Spanentfernung. Durch die Reduzierung der Temperatur ist es möglich, härtere Wendeschneidplattenvarianten zu verwenden und gleichzeitig die Standzeit und Schnittparameter beizubehalten oder in manchen Fällen die Standzeit des Werkzeugs zu erhöhen und die Prozesszuverlässigkeit zu verbessern. Dieses Verfahren liefert auch dann die besten Ergebnisse, wenn die Eingriffszeiten lang sind und die Temperatur ein limitierender Faktor ist.

Halter mit durchgehender Kühlmittelzufuhr machen das Anpassen der Kühlmittelleitungen überflüssig und leiten das Kühlmittel immer auf die Schneidkante des Werkzeugs. Externe Kühlmittelleitungen können aus der Ausrichtung geraten, während Bediener Werkzeuge wechseln oder Teile laden, was zu Prozessschwankungen oder vorzeitigem Werkzeugausfall führen kann.

Das durch den Werkzeughalter aufgetragene Kühlmittel wird präzise auf die Schneidkante gerichtet, wo es den größten Einfluss auf den Schneidprozess hat.

Wir können nicht über die Kühlmittelzufuhr sprechen, ohne über den Kühlmitteldruck zu sprechen. Mit dem richtigen Kühlmitteldruck lässt sich die Spanbildung beim Einstechen und Abstechen beeinflussen. Ein Kühlmitteldruck bereits ab 5 bar (72 PSI) kann den Kolkverschleiß reduzieren. Wenn der Druck auf 20 bar (290 PSI) ansteigt, kann die BUE reduziert werden. Ein Kühlmitteldruck von 40 bar (580 PSI) kann die Spankontrolle und -richtung beeinflussen. Eine Hochdruckanwendung von 80 bar (1.160 PSI) oder mehr kann den Spanbruch unterstützen.

Die Technologie der Drehanwendung hat sich seit der Zeit, in der man für eine Drehanwendung einfach ein Stück Werkzeugstahl festklemmte, stark weiterentwickelt. Heutzutage machen die Flexibilität, Einfachheit, erhöhte Stabilität oder Steifigkeit und verbesserte Genauigkeit modulare Nutsysteme beliebt.

Neue modulare Werkzeuge ermöglichen die Herstellung anwendungsspezifischer Baugruppen, die aus völlig standardisierten Komponenten bestehen. Dadurch kann der Bedarf an Spezialwerkzeugen reduziert werden. Diese Systeme bieten einen stabilen Aufbau, während ihr modularer Aufbau Ihnen Flexibilität und eine große Vielfalt an Werkzeugkonfigurationsmöglichkeiten bietet.

Die vorinstallierten Systeme werden einfach angeschraubt, um viele Kühlmittelzufuhroptionen zu ermöglichen, die einen schnellen Wechsel ermöglichen, ohne dass Kühlmittelleitungen angeschlossen werden müssen. Viele der modularen Systeme ermöglichen auch eine Höhenverstellung der Mitte, was besonders beim Schneiden schwieriger Materialien hilfreich sein kann. Mit einer relativ geringen Anzahl an Komponenten sind zahlreiche Kombinationen möglich, was den Einsatz von Standardwerkzeugsystemen im gesamten Produktionsprozess unabhängig von der Maschinenschnittstelle ermöglicht.

Was ist also mit Nockenmaschinen, die 20 oder 30 Jahre oder älter sind? Die Wahrheit ist, dass viele Unternehmen immer noch ältere Maschinen im Cam-Stil betreiben und diese Maschinen nicht ignoriert werden. Auch für sie gibt es neue Möglichkeiten.

Für die Klingen im P-Stil gibt es viele Optionen mit Wendeschneidplatten, die so konzipiert sind, dass sie in vorhandene Werkzeugblöcke passen. Vollhartmetall-Optionen ermöglichen den direkten Austausch dieser Klingen für Nut- und Trennanwendungen.

Materialien ändern sich und ihre Bearbeitung wird im Allgemeinen nicht einfacher. Anspruchsvolle Materialien wie hitzebeständige Superlegierungen, Edelstähle und bleifreie Legierungen wie Messing stellen neue Herausforderungen dar, die moderne Bearbeitungsstrategien erfordern.

Nehmen wir als Beispiel für ein anspruchsvolles Material eine bleifreie Messinglegierung. Messing ist für seine guten Bearbeitbarkeitseigenschaften bekannt. Besonders beliebt bei der Herstellung von Drehteilen ist ein verbleites, Automatenmessing. Werkzeuge zur Bearbeitung von Automatenmessing haben einen negativen Spanwinkel, der kleine, kurze Späne erzeugt. Mit neuen Gesetzen, die die Verwendung gefährlicher Stoffe wie Blei regeln, sind neue Qualitäten von bleifreiem Messing entstanden, die eine Änderung der Bearbeitungsprozesse erfordern.

Der negative Spanwinkel, der bei frei zerspanbarem Messing so gut funktioniert, funktioniert bei der bleifreien Version nicht annähernd gleich. Bearbeitungsversuche haben gezeigt, dass bleifreies Messing am besten mit Geometrien bearbeitet werden kann, die besser für Stahl geeignet sind. Für die beste Prozessfähigkeit ist es wichtig, die richtigen Geometrien und Sorten für das zu bearbeitende Material zu verwenden. Messing ist nicht gleich Messing.

Es ist wichtig, die wirtschaftlichen Aspekte des Abtrennens zu berücksichtigen. Da das Abstechen oft der letzte Arbeitsgang bei der Herstellung eines Bauteils ist, ist Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung.

Für Benutzer von P-Style-Sägeblättern stehen neue Werkzeugoptionen zur Verfügung.

Beim Abstechen sollten möglichst schmale Wendeschneidplatten verwendet werden, da dies zu erheblichen Materialkosteneinsparungen führen kann. Diese Einsparungen vervielfachen sich exponentiell, wenn Sie Legierungen bearbeiten, die wesentlich höhere Materialkosten verursachen, wie z. B. Hochtemperatur-Superlegierungen.

Ken Hamming ist Anwendungs-/Vertriebsingenieur bei Horn USA Inc., 888-818-4676, www.hornusa.com.