CO₂-Prozesskühlung macht Trockenbearbeitung produktiver

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DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO.

item Industrietechnik GmbH

TU Dortmund Institut für Spanende Fertigung

Bei der Bearbeitung schwefelarmer Stähle ist die erzeugte Spanform von großer Bedeutung. Durch die Minderung des Schwefelanteils sind im Gefüge weniger mangansulfidische Einschlüsse vorhanden, die den Spanbruch begünstigen. Die Bildung einer ungünstigen Spanform kann insbesondere die automatisierte Fertigung behindern. Die Spanformen wurden nach dem ersten Teilversuch nach einem Zerspanvolumen von Vz = 250 cm³ verglichen. Dabei ist der Werkzeugverschleiß noch nicht ausgeprägt, sodass ausschließlich der Einfluss des KSS-Konzepts erfasst werden kann (Bild 4).

Vorschub und Spanleitstufe erzeugen günstige Spanform

Die Aufnahmen der Späne verdeutlichen, dass durch die Kombination aus der gewählten Spanleitstufe und dem Vorschub von f = 0,3 mm eine günstige Spanform erzeugt wird. Es bilden sich einzelne Spanlocken, die sich auf einfache Art und Weise aus der Werkzeugmaschine abtransportieren lassen. Spanformen, die für die Bearbeitung von Stählen mit üblichem Schwefelgehalt erzeugt werden, zeigen eine vergleichbare Form auf. Folglich kann der Einfluss des geringeren Schwefelgehaltes auf die Spanform nahezu kompensiert werden.

Bei Bearbeitung unter Emulsion zeigen Spanlocken ausgeprägte Blaufärbung

Bei der Bearbeitung unter Emulsion weisen die Spanlocken eine ausgeprägte Blaufärbung auf. Bei Einsatz der CO2-Prozesskühlung werden Späne mit einer vergleichbaren thermischen Verfärbung erzeugt. Im Gegensatz dazu zeigen die Späne der Trockenbearbeitung keine Blaufärbung, sondern eine Färbung, die auf eine noch höhere thermische Einwirkung hindeutet. Diese Annahme ist soweit schlüssig, da die Prozesswärme bei der Trockenbearbeitung primär über den Span abgeführt werden muss.

Außer dem Verschleißverhalten ist die erzeugte Oberflächengüte für industrielle Fertigungsprozesse von großer Bedeutung. Es gilt, die Qualitätsanforderungen, die in Bauteilzeichnungen angegeben werden, einzuhalten. Zusätzlich zu der makroskopischen Gestaltung des Werkzeugs und der Schnittwerte beeinflussen die Prozessrandbedingungen wie das KSS-Konzept die Bauteiloberflächen. Bei einem Zerspanvolumen von Vz = 250 cm³ ist die Rauheit der Werkstücke gemessen worden, um den Einfluss des KSS-Konzeptes darzustellen und die Beeinflussung durch den Werkzeugverschleiß gering zu halten (Bild 5).

Es zeigt sich deutlich, dass die Rauheit vom KSS-Konzept abhängig ist. Die höchste gemittelte Rautiefe von Rz = 11,7 µm wurde bei der Trockenbearbeitung gemessen. Die Überflutungsschmierung mit Emulsion mindert die Werkstückrauheit, der geringste Wert von Rz = 9,1 µm wird für die Prozesskühlung mit Kohlendioxid erreicht.

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