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Schwerzerspanung

CO2-Kühlung steigert Produktivität der Schwerzerspanung mit PKD

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Der Einsatz von CO2-Schnee in Verbindung mit MMS konnte nicht den erhofften Effekt einer weiteren Standzeiterhöhung herbeiführen. Der Schmierstoffanteil im CO2-Schnee scheint in Abhängigkeit von der MMS-Menge den Wärmeübergang in der Spanzone zu behindern. Die Standzeiten wurden gegenüber der Verwendung von reinem CO2 um über 50% reduziert.

PKD-Wendeschneidplatten verschließen mit konventionellem Kühlschmierstoff schnell

Die Wahl der konventionellen Kühlschmieremulsion konnte eindeutig als nicht zufriedenstellend identifiziert werden. Dort wurde lediglich eine maximale Standzeit von T = 22 min erzielt. Das Verschleißniveau der PKD-Wendeschneidplatten lag deutlich über dem der anderen Strategien.

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Unabhängig von der Wahl der Prozesskühlung ist mit steigender Schnittgeschwindigkeit eine Verringerung der Standzeit zu verzeichnen. Hinsichtlich der erzielten Oberflächenqualitäten lassen sich ebenfalls eindeutige Unterschiede der einzelnen Kühlungsstrategien nachweisen. In Bild 5 sind die Oberflächenkennwerte Rz mit der grobkörnigen Schneidstoffsorte (50 μm) bei den Kühlungsmethoden Emulsion, CO2-Schnee und CO2-Schnee mit MMS dargestellt.

Wie aus dieser Grafik deutlich hervorgeht, wurden die besten Rauheitswerte mit CO2-Schnee bei Schnittgeschwindigkeiten von 230 und 250 m/min erzielt. Der Einsatz von Emulsionskühlung erhöht Rz auf Werte, die bis zu 27% über denen von CO2-Schnee liegen.

Eine Verbesserung der Oberflächenrauheiten gegenüber reinem CO2-Schnee ist auch nicht durch den Zusatz von MMS zu verzeichnen. Es ist jedoch die Tendenz abzulesen, dass mit einer vermehrten Durchflussmenge MMS pro Stunde bei höheren Schnittgeschwindigkeiten eine Verbesserung der Oberflächenqualität einhergeht. Diese Schnittgeschwindigkeitsbereiche liegen jedoch außerhalb jeglicher wirtschaftlicher Zerspanung von GJV mittels PKD.

Wärmeeinflusszonen sind unterschiedlich dick

Die Differenzen der Rauheitswerte ließen sich durch eine Randzonenuntersuchung des zerspanten Versuchswerkstoffes erklären. Wie daraus hervorgeht, weisen die Randzonen verschieden dicke Wärmeeinflusszonen auf. Die größten Wärmeeinflusszonen entstanden bei der Verwendung von CO2-Schnee in Verbindung mit MMS. Sie bestehen aus einer relativ dünnen Neuhärtungszone, die in eine Anlasszone übergeht.

Im Vergleich dazu ist die Wärmeeinflusszone des mit reinem CO2-Schnee gekühlten Zerspanprozesses geringer. Auch hier existiert eine schmale Neuhärtungszone mit anschließender Anlasszone mit schärfer ausgebildetem Grenzverlauf.

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