Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr senkt die Werkzeugtemperatur

Anbieter zum Thema

Schages GmbH & Co.KG

isel Germany GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Bild 2 zeigt den Werkzeugverschleiß beim radialen Einstechdrehen in austenitischen Stahl X5CrNi18-10. Neben der Fertigung von Nuten wird das radiale Einstechdrehen mit seitlicher Nuterweiterung (Auskoffern) zunehmend eingesetzt, um große Zeitspanvolumina in der Schruppbearbeitung zu realisieren.

Im direkten Vergleich sind die konventionelle Überflutungskühlung sowie die Hochdruck-KSS-Zufuhr mit einem Zuführdruck von 150 bar und einem Volumenstrom von 24 l/min gegenübergestellt. Als Schneidstoff wurde ein beschichtetes Hartmetall der Hauptanwendungsgruppe HC M20/M30 und als Werkzeughalter ein konventioneller Halter sowie ein Halter mit innerer Hochdruck-KSS-Zufuhr verwendet (Bild 3).

Doppelte Nuttiefen dank Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr

Während die Nuten im Vollnutschnitt unter Einsatz der konventionellen Überflutungskühlung aufgrund von Problemen bei der Spanabfuhr und Spanklemmern nur bis zu einer maximalen Tiefe (t) von 5 mm hergestellt werden konnten, konnten unter Einsatz der Hochdruck-KSS-Zufuhr mit 150 bar Zuführdruck Nuttiefen von 10 mm und mehr problemlos und mit hoher Prozesssicherheit gefertigt werden. Ein reduzierter KSS-Zuführdruck von 70 bar mit einem Volumenstrom von 17 l/min war in diesem Fall nicht ausreichend.

Bei der Schnittgeschwindigkeit von 200 m/min dominierte ein abrasiver Freiflächenverschleiß, der unter Einsatz der konventionellen Überflutungskühlung ein Verschleißmaximum in den Schneidenecken, am Übergang von der Haupt- zur Nebenschneide, aufwies. Durch den Einsatz der Hochdruck-KSS-Zufuhr entstand ein sehr viel gleichmäßigerer und geringerer Freiflächenverschleiß ohne ausgeprägte Maxima an den Schneidenecken. Zudem deutet ein signifikant kleinerer, schwarz verfärbter Bereich auf der Spanfläche auf niedrigere Zerspantemperaturen durch die effektivere Werkzeugkühlung hin.

Klare Verschleißreduzierung bei Hochdruck- statt konventioneller Kühlschmierstoffzufuhr

Die Verdoppelung der Schnittgeschwindigkeit von 200 auf 400 m/min führte zum schnellen Erliegen der Schneidplatte unter konventionellen Kühlschmierbedingungen, während mit 150 bar Hochdruck-KSS-Zufuhr eine drastische Verschleißreduzierung und akzeptable Werkzeugstandzeiten erreicht werden konnten.

Unabhängig von der Schnittgeschwindigkeit konnten definierter Spanbruch und sicherer Spanabtransport aus der Nut und von der Bearbeitungsstelle durch die Hochdrucktechnik mit 150 bar KSS-Zuführdruck erzielt werden. Es entstanden kurze und nicht aufgerollte Späne mit einer maximalen Länge von 20 mm, während bei konventioneller Überflutungskühlung lange, nicht gebrochene Späne entstanden, die Spannester bildeten und sich um das Werkzeug und Werkstück gewickelten (Bild 3). Als Folge werden die Kühlschmierbedingungen bei der Überflutungskühlung zunehmend verschlechtert, bis kaum noch Kühlschmierstoff an die Bearbeitungsstelle gelangt.

Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr senkt Temperatur in der Nähe der Schneidkante

Durch die effektivere Kühlung der Werkzeugschneide beim Einsatz der Hochdruck-KSS-Zufuhr kann die Werkzeugtemperatur in der Nähe der Schneidkante deutlich reduziert werden. Dadurch wird der Werkzeugverschleiß reduziert und die Möglichkeit zur Steigerung der Schnittparameter geschaffen.

(ID:28176170)