Parameter

Innen– und Plandrehen bei harten Gusswerkstoffen

Neben der Leistungsfähigkeit der eingesetzten Schneidplatten zur Erzielung wirtschaftlicher Zeitspanvolumen kommt es insbesondere auf gute Standzeitmerkmale der Schneidkanten an, um deren schnelles Abstumpfen mit der Folge eines entsprechenden Schnittkraftaufbaus und damit eines verstärkten Verdrängens der Ausbohrspindel zu vermeiden, wodurch die geometrische Genauigkeit der zu erzeugenden Bohrungsflächen nachteilig beeinflusst wird. Solche Aufgaben werden häufig noch durch den Umstand erschwert, dass die Bohrungsflächen Schnittunterbrechungen in Form von Radialbohrungen oder Axialnuten aufweisen, die hohe dynamische Belastungen der Schneidkanten bedingen und Schwingungen im System hervorrufen. CBN Schneidplatten haben sich angesichts ihrer guten Leistungs-– und Standzeiteigenschaften auch bei solchen Anwendungen bewährt.

Innen– und Plandrehen bei harten Gusswerkstoffen - Beispiele für CBN-Bearbeitung

Lagersitz Stahlgusswalzenmantel roh ( 18% Cr )

Stahlgussteil roh mit Axialnut ( G-X 165 CrMoV 12 )

Überdrehen von Stahlwalzen

Das Bearbeiten von Walzen aus harten Stahl– und Gusswerkstoffen stellt Walzenhersteller und Walzenanwender immer wieder vor erhebliche Probleme, vor allem dann, wenn es um den Abtrag von Krusten bzw. Gusshaut oder mit Rissen, Aufschweißungen und Aushärtezonen durchsetzten Oberflächen geht. Während Schneidkeramikplatten den hier aus unterbrochenem Schnitt resultierenden dynamischen Schneidbelastungen nur unzureichend gewachsen sind, lassen Hartmetallwerkzeuge zur Erzielung realistischer Standzeiten nur sehr niedrige Schnittgeschwindigkeiten zu. Um jedoch an entsprechend großen Walzen wirtschaftliche Bearbeitungszeiten, d.h. hohe Abtragsleistungen bei gleichzeitig sicherem Bearbeitungsfortgang mit möglichst wenigen Schnittansätzen während eines Überlaufs zu gewährleisten, werden vermehrt CBN Schneidplatten für solche Bearbeitungsaufgaben eingesetzt.

Überdrehen von Stahlwalzen - Beispiele für Walzen-Bearbeitung

Bearbeitung von gebrauchten Stahlwalzen

Neue Hartgussrohwalze ( ~ 18 % Cr )

Schnittgeschwindigkeit Vc (m/min) beim Drehen

Schnittgeschwindigkeit Vc (m/min) beim Fräsen

Vorschubgeschwindigkeit S (mm/u) beim Drehen oder Sz (mm/Zahn) beim Fräsen

Besonderheiten

Anders als bei PKD und Diamant reagiert CBN nicht mit den in diesen Werkstoffen vorhandenen Karbidbildnern. Ebenso wenig ist die anfallende Zerspanungswärme ein Problem für CBN, da dieser Schneidstoff erst ab einer Temperatur von ca. 1200° C mit Sauerstoff reagiert und somit über eine unerreichte Warmhärte verfügt.

So genannte Superlegierungen des Flugzeug– oder Reaktorbaus mit ausgeprägter austenitischer Phase und gleichzeitig hohen Zähigkeiten stellen für CBN - Werkzeuge grundsätzlich noch Einsatzgrenzen dar. Hier muss von Fall zu Fall ein Zerspanungsversuch Klarheit schaffen. Als typische Vertreter für derartige Werkstoffe seien hier Hoch - Nickel - legierte Werkstoffe wie Inconel 718 oder Nimonic genannt.

Grundeigenschaften

CBN, das in seiner Härte nur von Diamant übertroffen wird, wurde entwickelt, um Werkstoffe zu zerspanen, die mit PKD oder monokristallinem Diamant nicht bearbeitet werden können. Hauptanwendungsgebiete sind hier zur Zeit Eisenwerkstoffe mit Härten ab ca. 45 HRC, Grauguss, Cr - Hartguss und Verschleißlegierungen auf Kobalt-, Nickel- oder Eisenbasis.

Herstellungsprozess

Cubic Boron Nitride ( CBN ) ist ein Hochleistungsschneidstoff aus einer polykristallinen Masse von kubischem Bornitrid - Korn. Die Herstellung von CBN entspricht in ihrem Hochtemperatur - Hochdruck -Sinterverfahren dem von PKD.

Typische Einsatzgebiete und Anwendungen

• Eisenwerkstoffe ab 45 HRC
• Gussstähle: Grauguss, Kugelgraphitguss, Cr - Hartguss
• Hartmetalle: gesintertes Hartmetall (unterschiedliche Sorten, meistens Versuchsbearbeitung nötig)
• Sinterstähle
• Kalt- und Warmarbeitsstähle
• Kugellager– und Federstähle
• Oberflächengehärtete Teile, Aufschweißungen und Aufpanzerungen
• Verschleißlegierungen: Kobaltbasis, Nickelbasis und Eisenbasis

Vergleichstabelle der technischen Eigenschaften

Informationen zu Laser-Spanstufen u. Schneidstoffsorten

P K D

Für die Bestückung der ISO - Wendeschneidplatten und der Fullface Platten verwenden wir PKD Sorten auf Compound Basis. Hierbei ist eine ca. 0,5 mm dicke Diamantschicht mittlerer Körnung auf eine Hartmetallunterlage aufgesintert. Diese Compounds werden auf die Träger - WSP hart aufgelötet bzw. bei Fullface Platten in ihrer originären Beschaffenheit weiterverarbeitet. Die Schneidkantenlänge bei PKD Standardplatten beträgt in der Mehrwegversion 4,0 mm und in der Einwegversion 2,5 bis 3,0 mm. Details entnehmen Sie bitte der jeweiligen Artikelbeschreibung. PKD ist sowohl für Nass– und Trockenbearbeitung geeignet, bei entsprechender Werkzeugauslegung kann mit Minimalmengenschmierung gearbeitet werden.

P K D mit gelaserter Spanleitstufe

3 unterschiedliche gelaserte Spanleitstufen sind bei PKD - Mehrwegplatten realisierbar.

C B N

Bei der Standardbestückung von CBN Schneidplatten verwenden wir vier verschiedene Qualitäten, die sich in ihrem Anwendungsspektrum unterscheiden.

Die Schneidkantenlänge bei CBN Standardplatten beträgt in der Mehrwegversion 4,0 mm und in der Einwegversion 2,5 bis 3,0 mm. Details entnehmen Sie bitte der jeweiligen Artikelbeschreibung.

Die Größe der Schneidkantenfase beträgt bei Mehrwegplatten 0,20 x 20°, bei Einwegplatten 0,15 x 15°.

Bei beiden CBN Sorten ist eine Trockenbearbeitung anzustreben, um Wärmewechselwirkungen an den Platten bzw. chemische Einflüsse durch Wasser oder Öl an den Schneidkanten zu vermeiden.

Bearbeitung von Verbundwerkstoffen

Verbundmaterialien auf der Basis von Holz, Kunststoffen oder faserverstärkten Materialien und Legierungen finden heute zunehmend Verwendung. Gesteigerte Leistungsanforderungen und höhere Qualitätsansprüche machen es notwendig, auch die Werkzeugkonzeption ständig zu verbessern. Diesen Kriterien wird man durch den verstärkten Einsatz von polykristallinen Diamantschneiden gerecht.

Die über Oberflächenbehandlungen und -beschichtungen aufgebrachten Zusatzstoffe bzw. eingebrachten Faserteile und Füllstoffe bringen naturgemäß negative Eigenschaften hinsichtlich der Bearbeitbarkeit dieser Materialien mit sich. Eine sorgfältige Schneidstoffauswahl ist hierbei eine der grundlegenden Vorraussetzungen für ein optimal arbeitendes Werkzeug.

Bearbeitung von Verbundwerkstoffen - Beispiele

Fräsen von Kerbnuten

Drehen von GFK - Werkstücken

Bohrungsbearbeitung bei NE-Metallen und NE-Legierungen
In der Fertigung von Bauteilen aus NE-Metallen und NE-Legierungen, insbesondere im vollautomatischen Betrieb, bieten polykristalline Diamantwerkzeuge große wirtschaftliche Vorteile. Alternative konventionelle Werkzeugausführungen kommen bei solchen Anwendungen immer weniger zum Einsatz. PKD Werkzeuge haben sich insbesondere auch deshalb durchgesetzt, weil sich bei der Kostenkalkulation für Schneidstoffe ein Wandel vollzogen hat. Während früher mehr die Kosten der Schneiden (z.B. der Plattenpreis) für sich alleine betrachtet und verglichen wurde, werden heute bei Verwendung unterschiedlicher Schneidstoffe die Schneidstoffkosten pro Werkstück, also die Bearbeitungskosten, zueinander in Vergleich gesetzt. Hier kommen die Vorteile der PKD Werkzeuge, nämlich hohe Zerspanrate, lange Standzeiten und damit erheblich weniger Werkzeugwechsel sowie bessere Reproduzierbarkeit von Bearbeitungsergebnissen besonders zum Tragen.Bohrungsbearbeitung bei NE-Metallen und NE-Legierungen - Beispiele

Bohrungsbearbeitung bei NE-Metallen und NE-Legierungen - Beispiele

Feinbearbeitung von Stößelbohrungen

Feinbearbeitung von Einspritzpumpenbohrungen

Schnittgeschwindigkeit Vc (m/min) beim Drehen

Schnittgeschwindigkeit Vc (m/min) beim Fräsen

Vorschubgeschwindigkeit S (mm/u) beim Drehen

Vorschubgeschwindigkeit Sz (mm/Zahn) beim Fräsen

Besonderheiten

Die Härte der PKD - Schicht entspricht nahezu der von monokristallinem Diamant und ist gepaart mit Zähigkeit, hervorragendem mechanischem Verschleißwiderstand sowie hoher Wärmeleitfähigkeit. Darüber hinaus ist PKD ein isotroper Feststoff mit orientierungsunabhängiger Härte und Verschleißeigenschaft ohne Spaltebenen.

Grundeigenschaften

Durch die Verbindung der überragenden Härte und Verschleißeigenschaften des Diamanten mit den Festigkeitsmerkmalen des Hartmetalls stellt PKD einen Schneidstoff dar, der Zerspanungsleistungen bis an die Grenzen heute verfügbarer Werkzeugmaschinen und Zerspanungssysteme zu realisieren erlaubt.

Herstellungsprozeß

Polykristalliner Diamant ( PKD ) ist eine synthetisch hergestellte, extrem feste, zusammengewachsene Masse willkürlich orientierter Diamantkristalle, die durch Versintern sorgfältig ausgewählten Diamantkorns bei sehr hohen Temperaturen und extrem hohen Drücken entsteht. Der Sinterprozess, streng innerhalb des diamantstabilen Bereichs kontrolliert, ergibt eine überaus harte, isotrope Struktur. PKD - Schneideinsätze sind mit einer Hartmetallunterlage ausgestattet, auf die die polykristalline Diamantschicht während des Sinterprozesses gebunden wird.

Typische Einsatzgebiete und Anwendungen

• Al und Al - Legierungen
• Buntmetalle: Kupfer, Messing, Bronze, Zink, Magnesium - Legierungen, Silber, Gold
• Hartmetalle: vorgesintertes (grünes) Hartmetall, gesintertes Hartmetall
• Kunststoffe und Gummi
• Titanlegierungen
• Spanplatten und Faserplatten
• Keramik
• GFK / Glasfaserverbundstoffe
• CFK / Kohlefaserverbundstoffe

Vergleichstabelle der technischen Eigenschaften