Fräsen Dämpfend fixierte Wendeschneidplatte verbessert Standzeit beim Fräsen

Inwieweit beim Fräsen von harten Werkstoffen mit einem passiv gedämpften Werkzeug der Schneidenverschleiß reduziert und die Standzeit verbessert werden können, zeigen Ergebnisse des Instituts für Produktionstechnik (wbk). Durch wirkstellennahe Variation der Dämpfung des Schneideneintrittsstoßes kann signifikant Einfluss auf die Standzeit der Werkzeuge genommen werden.

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Hermann Kemper GmbH & Co. KG - Hersteller für CNC Drehteile

Franke GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

wbk Institut für Produktionstechnik Universität Karlsruhe (TH)

Die Fräsbearbeitung von Werkstoffen mit hoher Härte oder mit spröden Oberflächen kann durch die hohen mechanischen Wechselbeanspruchungen beim Schneideneintrittsstoß zu erhöhtem Verschleiß und verkürzter Standzeit des Werkzeugs führen. Dies trifft ebenfalls zu für das Drehen von Werkstücken mit unterbrochener oder nichtrunder Kontur. Am Institut für Produktionstechnik (wbk) der Universität Karlsruhe wird untersucht, wie durch wirkstellennahe Variation des Materials einer Schneidplattenunterlage, bei ansonsten unveränderten Schnittparametern, positiv Einfluss auf die Standzeit des Werkzeugs genommen werden kann.

Im Folgenden wird gezeigt, wie an einem passiv gedämpften Fräswerkzeug die Nachgiebigkeit variiert wurde und welchen Einfluss dies auf die Werkzeugstandzeit hatte. Zudem werden die Ergebnisse aus vorhergegangenen Versuchen, in denen Nachgiebigkeitsvariationen beim Drehprozess vorgenommen wurden, verglichen mit den Ergebnissen aus dem Fräsprozess und Folgerungen für das weitere Vorgehen vorgestellt.

Beim Fräsen unterliegt das Werkzeug verfahrensbedingt Wechselbeanspruchungen. Diese sind sowohl mechanischer als auch thermischer Art. Bei den mechanischen Beanspruchungen ist besonders der Schneideneintrittsstoß zu nennen. Dabei kommt es im Moment des Eintritts der Werkzeugschneide in den Werkstoff zu einer signifikanten Schnittkraftüberhöhung.

Beim Gleichlauffräsen beispielsweise erfährt die Werkzeugschneide bei jedem Eindringen in das Material einen Schneideneintrittsstoß. Ein idealisierter Schnittkraftverlauf ist in Bild 1 dargestellt [1]. Dieser Effekt wird durch sprödharte Zunderschichten, wie sie zum Beispiel auf Gusswerkstücken oder dergleichen vorzufinden sind, noch deutlich verstärkt.

Kühlschmierstoff verstärkt Wechselbeanspruchung

Zur thermischen Belastung des Werkzeugs tragen zum einen die durch das Werkzeug abgeführte Prozesswärme und zum anderen Temperaturschwankungen durch den Luftschnitt der Schneide bei. Die thermische Wechselbeanspruchung wird beispielsweise durch den Einsatz von Kühlschmierstoff noch verstärkt.

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