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Entspannt zerspanen So gelingt das Bimetall-Fertigfräsen ohne Kopfzerbrechen

Quelle: Worldia 3 min Lesedauer

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Worldia Europe GmbH
Schages GmbH & Co.KG
COSCOM Computer GmbH
Mikron Switzerland AG, Division Tool

Worldia hat eine Möglichkeit entwickelt, bei der PKD- und PCBN-Wendeschneidplatten in einem Standardfräser kombiniert werden. In der Praxis konnte die Bearbeitungszeit um 25 bis 30 % verringert werden.

Bild 1: Wie bekommt man als Zespanungspraktiker die gegensätzlichen Bearbeitungseigenschaften von Aluminium und Gusseisen unter einen Hut? Die Antwort kann Worldia geben. Die Idee fußt unter anderem auf einer Kombination aus PKD- und PCBN-Wendeschneidplatten.(Bild: Worldia)
Bild 1: Wie bekommt man als Zespanungspraktiker die gegensätzlichen Bearbeitungseigenschaften von Aluminium und Gusseisen unter einen Hut? Die Antwort kann Worldia geben. Die Idee fußt unter anderem auf einer Kombination aus PKD- und PCBN-Wendeschneidplatten.
(Bild: Worldia)

Die unterschiedlichen, nahezu gegensätzlichen Bearbeitungseigenschaften von Aluminium und Gusseisen bereiten Technologen oft Kopfzerbrechen – insbesondere wenn in der Massenproduktion enge Rauheits- und Ebenheitstoleranzen erzielt werden müssen, zum Beispiel beim Fertigfräsen von Motorblock-Deckflächen (Bild 1). Doch die neue Möglichkeit von Worldia kann die Lage entspannen, wie hier sogleich bewiesen wird.

Werkzeugstandzeiten können deutlich erhöht werden

Motorblöcke aus Aluminium mit Zylinderlaufbuchsen aus Grauguss sind heute Stand der Technik, um das Gewicht zu reduzieren und die Wärmeableitung zu verbessern. Aluminium und Gusseisen sind jedoch, wie gesagt, zwei Werkstoffe mit sehr unterschiedlichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften und ihre Bearbeitbarkeit ist deshalb völlig verschieden. Gleichzeitig stellt die Oberseite des Zylinderblocks als Dichtfläche strenge Anforderungen an die Oberflächenrauheit (Ra 1,25 bis 2), die Welligkeit (Wt max 10) und die Gesamtebenheit (50 μm), was sich bei Bimetall-Oberflächen als sehr anspruchsvoll zeigt.

Beim Fräsen der Deckfläche schneiden die Wendeschneidplatten während der Drehung des Fräsers kontinuierlich mit wechselnder Spandicke in das Werkstück ein und aus. In diesem stark unterbrochenen Schnitt ändern sich die Schnittkräfte ständig. Der Motorblock mit seinen geringen Wanddicken neigt dabei zu Vibrationen, die zu Schnittspuren auf der Dichtfläche führen. Die Laufbuchsen aus Guss sind anfällig für Gratbildung oder Ausbrüche. Die Gussspäne neigen dazu, an den Schneidkanten zu haften, was zu Kratzern auf der Aluminiumoberfläche führt. Durch die richtige Auswahl des Schneidstoffs und die Auslegung der Schneiden in Verbindung mit einer effektiven Kühlschmiermittelzufuhr können diese unerwünschten Effekte minimiert und somit die Standzeiten um bis zu 40 % im Vergleich zu bisherigen Werkzeugen verbessert werden.

Vorteile und Nachteile von PKD- und PCBN-Werkzeugen

Polykristalliner Diamant (PKD) hat eine Struktur aus feinkörnigen Diamantpartikeln mit unterschiedlichen Ausrichtungen. Obwohl das Material ein Bindemittel enthält, ist seine Härte mit bis zu 8.000 HV und Verschleißfestigkeit immer noch acht bis zwölfmal höher als Hartmetall. Mit seinen scharfen Schneidkanten eignet sich PKD hervorragend für Nichteisenmetalle und Nichtmetalle, reagiert aber mit eisenbasierten Materialien an der Luft und bei hohen Temperaturen. Polykristallines Bornitrid (PCBN) hat ähnliche strukturelle Eigenschaften und Leistungsfähigkeit wie PKD. Allerdings ist es beständiger gegen chemische Reaktionen mit Materialien auf Eisenbasis. Zusammen mit der hohen Härte eignet es sich dadurch besser für die Bearbeitung von gehärtetem Stahl und Gusseisen. Um die Eigenschaften der beiden Schneidstoffe optimal zu nutzen, verwendet Worldia eine Kombination aus PKD- und PCBN-Wendeschneidplatten für die Bimetall-Bearbeitung, wie in Bild 2 gezeigt.

Bild 2: Blick auf den Worldia-BE-Fräser für die wirtschaftliche Bearbeitung von Bimetall. Er arbeitet mit 12 PCBN-Einsätzen mit TiN-Beschichtung sowie mit 24 PKD-Einsätzen ohne Beschichtung.(Bild: Worldia)
Bild 2: Blick auf den Worldia-BE-Fräser für die wirtschaftliche Bearbeitung von Bimetall. Er arbeitet mit 12 PCBN-Einsätzen mit TiN-Beschichtung sowie mit 24 PKD-Einsätzen ohne Beschichtung.
(Bild: Worldia)

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