Dämpfend fixierte Wendeschneidplatte verbessert Standzeit beim Fräsen

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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)

Als Material für die Unterlegplatten wurden aus diesen Gründen nur Werkstoffe mit höheren Festigkeiten und E-Moduln gewählt. Dies waren im Einzelnen die Eisengusswerkstoffe EN-GJL-250 (E-Modul 110 GPa) und EN-GJS-600 (170 GPa) sowie Stahl der Sorte S 235 JR (210 GPa). Der E-Modul der Unterlegplatten wurde als kennzeichnendes Kriterium herangezogen, weil er, bei unveränderten Abmessungen, die einzige Variable bei der Nachgiebigkeit der Platten darstellt.

Standzeitkriterium war Bruch der Wendeplatte

Die Anforderungen, die an das Werkstückmaterial gestellt wurden, waren zum einen, dass sie das Werkzeug im Prozess in wirtschaftlich schnellem Zeitraum verschleißen lassen, zum anderen, dass sie im industriellen Alltag Anwendung in der Zerspanung finden. Es wurden eine Aluminiumlegierung (AlSi10Mg), ein Gusseisen mit Lamellengraphit (EN-GJL-260 Cr) sowie ein Baustahl (S 235 JR) gewählt.

Als Standzeitkriterium diente der Bruch der Wendeschneidplatte, der durch einen Anstieg der gemessenen Schnittkraft detektiert wurde. Als Standzeit wurden die Schneideneintritte, die eine Wendeschneidplatte bis zum Bruch ertragen konnte, definiert.

Empfohlene Maximalwerte teilweise überschritten

Die gewählten Prozessparameter der Zerspanversuche wurden in Abhängigkeit des jeweilig zerspanten Werkstoffes und der verwendeten Wendeschneidplatte so angepasst, dass ein Bruch der Schneidenkante in einem angemessenen Zeitrahmen auftrat. Dies bedeutete im Einzelfall, dass Parameter eingestellt werden mussten, die über den vom Hersteller empfohlenen Maximalwerten lagen. Die Tabelle gibt eine Übersicht über die zerspanten Materialien, die verwendeten Schneidplatten und die jeweils eingestellten Prozessparameter.

Jeder dieser drei Werkstoffe — S 235 JR, EN-GJL-260 Cr, AlSi10Mg —wurde mit den drei verschiedenen Unterlegplatten kombiniert. Zu jeder der neun möglichen Kombinationen wurden jeweils Versuchsreihen mit je zehn Versuchen bis zum Schneidkantenbruch gefahren. Bei der Bearbeitung des Baustahls wurden außerdem Versuche mit der Originalunterlegplatte des Werkzeugherstellers, der Tübinger Walter AG, durchgeführt.

Die Zerspanversuche mit der Aluminiumlegierung führten zu keinen verwertbaren Ergebnissen. Selbst eine Variation der Schnittgeschwindigkeit zwischen 500 und 3675 m/min führte nicht innerhalb eines angemessenen, überschaubaren Zeitrahmens zum Bruch der Werkzeugschneide. Es werden deshalb nur die Ergebnisse für die Bearbeitung des Stahls und des Eisengusswerkstoffes gezeigt.

Die erreichten Lastspiele bis zum Schneidkantenbruch für den Werkstoff S 235 JR sind in Bild 3 für die verschiedenen Unterlegplatten gegen den E-Modul der jeweiligen Materialien aufgetragen. Man erkennt deutlich, dass eine Variation der Unterlegplatten Einfluss auf die Standzeit des Werkzeugs nehmen kann. Durch Verwendung einer Unterlegplatte aus Stahl konnte die durchschnittliche Standzeit gegenüber der Originalplatte aus Hartmetall um 176% erhöht werden.

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