Werkzeuge Mit drei Spannflächen zerspant ein Werkzeug länger

Wendeschneidplatten in der Gussbearbeitung unterliegen hoher mechanischer Belastung, die oft zum Bruch führt. Außerdem kommt es in der Gusszerspanung zu starkem Spannfingerverschleiß. Einen stabileren Prozess bietet die Kombination von Hartmetallaufpanzerung der Finger und einem neuen Klemmsystem.

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Für die Bearbeitung von Gusswerkstoffen können zum Beispiel PCBN-Wendeschneidplatten eingesetzt werden. Dabei ist es eine Herausforderung, die Wendeschneidplatten sicher zu klemmen. Der bisherige Stand der Technik sieht das Prinzip der Muldenspannung vor. Die entstehende Klemmkraft konzentriert sich geometrisch bedingt auf einer kleinen Fläche und kann sporadisch zur Überbelastung der Schneidstoffe führen. Nicht selten brechen so gespannte Wendeschneidplatten, was zur Zerstörung der Werkzeuge führen kann. Des Weiteren können sich so gespannte Wendeschneidplatten trotz hoher Anzugsmomente im Sitz bewegen.

Dreiflächenklemmung reduziert Mikrovibrationen

Insbesondere bei Schnittrichtungswechsel und mit fortschreitender Abnutzung des Halters erweist sich dieses Spannsystem als Schwachpunkt im gesamten Prozess. Einen neuen Lösungsansatz bietet das Beyond-Shield-Klemmsystem von Kennametal. Eine neue Form der Wendeschneidplatten ermöglicht drei voneinander unabhängige Spannflächen für eine bessere Spannkraftverteilung und damit eine stabilere Spannung. Zwei Elemente werden in eine Aussparung eingeführt. Sie bewegen sich beim Festschrauben nach hinten, führen die Wendeschneidplatte mit und drücken diese gegen den Sitz. Eine weitere Fläche des Spannfingers drückt die Wendeschneidplatte nach unten. Die außen sitzenden Spannanker formen mit dem Sitz ein größtmöglich ausgedehntes Dreieck und gewährleisten einen besseren Halt, sodass Freiheitsgrade eliminiert werden (Bild 1). Es ist sichergestellt, dass der Druckpunkt näher an der Schneide angebracht ist, wodurch Vibrationen bei der Bearbeitung verringert werden. Laboruntersuchungen haben den Nachweis erbracht, dass hierdurch die Standzeit bis zu 30 % erhöht werden kann.

PCBN in multimodaler Strukturermöglicht längere Standzeiten

Eine weitere Innovation für die Gusszerspanung bietet die neue PCBN-Sorte KBK35. Der Gehalt an kubischem Bornitrid (CBN) wurde auf über 93 % erhöht. Die multimodale Struktur mit titanhaltiger Bindephase erhöht die Schneidenqualität sowie die Zähigkeit und den Zerrüttungswiderstand. Zusätzlich kann über eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) gegen chemischen Verschleiß geschützt werden. Auch bei schlechten Gussqualitäten kann so eine zuverlässig hohe Standzeit gewährleistet werden. Insbesondere bei der Zerspanung von frischem Guss erweist sich diese Kombination aus Schneidstoff und Beschichtung als extrem leistungsfähig. Erstmalig wird die Hochleistungszerspanung von frischem Guss mit PCBN möglich und wirtschaftlich zugleich (Bild 2).

Aufpanzerung verhindert Spannfingerverschleiß

Auch die Spannfinger wollen vor aggressivem Verschleiß geschützt sein. Schnittgeschwindigkeiten bis 1800 m/min und Vorschübe bis f = 1 mm gepaart mit der Abrasion des Gusses führen zu starkem Verschleiß der Spannfinger. Auf Eisenwerkstoffen basierenden Ideen haben nicht den erhofften Erfolg gebracht. Hartmetall-Spannfinger haben sich als kostenintensiv und für die Spannaufgaben wegen der fast nicht vorhandenen Elastizität als nicht geeignet herausgestellt.

Klassischer Wissenstransfer aus einem anderen Kennametal-Geschäftsbereich, dem Segment Industrial im Bereich Infrastructure, hat hier die Lösung gebracht: Stahl mit einer Aufpanzerung aus Hartmetall. Die dem Späneflug zugewandte Seite kann dazu mit Wolframcarbid aufgepanzert werden. Wolframcaridfolien werden dabei in einem Sinterprozess auf die Spannfinger aufgetragen. Die Aufpanzerung verhindert, dass der ständige Aufprall der Späne auf die Spannfinger zu einer Auswaschung kleinster Partikel führt. Dieser Schutz ist sehr effektiv. Auch nach 35.000 Bremsscheiben konnte kein messbarer Abtrag festgestellt werden.

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