Die Anpassung der Schnittparameter an unterschiedliche Werkstückhärten ist eine entscheidende Fähigkeit in der Zerspanungsindustrie, insbesondere bei der Verwendung eines Kegel-Kugelfräsers. Als Lieferant hochwertiger Kegel-Kugelfräser weiß ich, wie wichtig es ist, diese Parameter zu optimieren, um die besten Ergebnisse zu erzielen. In diesem Blog werde ich einige Einblicke geben, wie man die Schnittparameter an die Härte des Werkstücks anpassen kann.
Verständnis der Werkstückhärte und ihrer Auswirkung auf die Bearbeitung
Die Werkstückhärte ist ein entscheidender Faktor, der den Schneidprozess beeinflusst. Härtere Materialien erfordern zum Schneiden mehr Kraft, erzeugen mehr Wärme und können zu einem stärkeren Verschleiß des Schneidwerkzeugs führen. Weichere Materialien hingegen lassen sich leichter schneiden, können jedoch Herausforderungen wie Spanbildung und Oberflächenbeschaffenheit mit sich bringen.
Die Härte eines Werkstücks wird typischerweise mit Skalen wie Rockwell, Brinell oder Vickers gemessen. Beispielsweise weisen Aluminiumlegierungen in der Regel eine relativ geringe Härte auf, die zwischen 20 und 100 HB (Brinell-Härte) liegt, während Schnellarbeitsstähle eine Härte von 60 bis 70 HRC (Rockwell-Härte) aufweisen können.
Wichtige Schnittparameter und deren Anpassung
1. Schnittgeschwindigkeit
Unter Schnittgeschwindigkeit versteht man die Relativgeschwindigkeit zwischen Schneidwerkzeug und Werkstück. Bei der Bearbeitung eines härteren Werkstücks sollte generell die Schnittgeschwindigkeit reduziert werden. Dies liegt daran, dass hohe Schnittgeschwindigkeiten bei harten Materialien übermäßige Hitze erzeugen können, was zu schnellem Werkzeugverschleiß, thermischer Rissbildung und schlechter Oberflächengüte führen kann.
Für weichere Materialien wie Aluminium kann eine höhere Schnittgeschwindigkeit verwendet werden. Eine typische Schnittgeschwindigkeit für Aluminium mit einem konischen Kugelkopffräser könnte im Bereich von 300–600 m/min liegen. Bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl mit einer Härte von 50 – 60 HRC sollte die Schnittgeschwindigkeit jedoch deutlich reduziert werden, vielleicht auf 30 – 60 m/min.
2. Vorschubgeschwindigkeit
Unter Vorschub versteht man die Strecke, die das Werkzeug pro Umdrehung in das Werkstück vordringt. Bei härteren Werkstücken empfiehlt sich ein geringerer Vorschub. Ein hoher Vorschub bei hartem Material kann dazu führen, dass die Schneidkante bricht oder abplatzt, da das Werkzeug eine große Menge Material auf einmal abtragen muss.
Im Gegensatz dazu vertragen weichere Materialien eine höhere Vorschubgeschwindigkeit. Bei der Bearbeitung von weichem Kunststoff kann mit einem Vorschub von 0,2 - 0,5 mm/Zahn gearbeitet werden. Bei einem harten legierten Stahl muss die Vorschubgeschwindigkeit jedoch möglicherweise auf 0,05 - 0,1 mm/Zahn reduziert werden.
3. Schnitttiefe
Die Schnitttiefe ist die Dicke des in einem Durchgang abgetragenen Materials. Bei harten Werkstücken empfiehlt sich eine geringere Schnitttiefe. Eine große Schnitttiefe in einem harten Material kann das Schneidwerkzeug übermäßig belasten und zu einem vorzeitigen Ausfall führen.
Bei weicheren Materialien kann eine größere Schnitttiefe gewählt werden. Beispielsweise kann bei der Bearbeitung von Holz eine Schnitttiefe von 5 - 10 mm möglich sein. Bei gehärtetem Edelstahl sollte die Schnitttiefe jedoch auf 0,5 – 2 mm begrenzt werden.
Spezifische Strategien für unterschiedliche Werkstückhärtebereiche
Weiche Materialien (z. B. Aluminium, Kunststoffe)
- Schneidwerkzeuge: Für weiche Materialien unser2F Kegel-Kugelfräser ohne Beschichtungkann eine gute Wahl sein. Das unbeschichtete Werkzeug bietet eine gute Spanabfuhr und ist kostengünstig für die Massenbearbeitung weicher Materialien.
- Schnittparameter:
- Schnittgeschwindigkeit: Es können hohe Schnittgeschwindigkeiten verwendet werden, typischerweise im Bereich von 200–800 m/min, abhängig vom jeweiligen Material.
- Vorschubgeschwindigkeit: Es kann eine relativ hohe Vorschubgeschwindigkeit von 0,1 - 0,5 mm/Zahn angewendet werden.
- Schnitttiefe: Es kann eine größere Schnitttiefe von 2 - 5 mm erreicht werden.
Mittelharte Materialien (z. B. Weichstahl, Messing)
- Schneidwerkzeuge: Unser2F Kegel-Kugelfräser mit Beschichtungist für mittelharte Materialien geeignet. Die Beschichtung kann die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs erhöhen und die Reibung verringern.
- Schnittparameter:
- Schnittgeschwindigkeit: Moderate Schnittgeschwindigkeiten von 100 – 300 m/min sind angemessen.
- Vorschubgeschwindigkeit: Eine Vorschubgeschwindigkeit von 0,05 - 0,2 mm/Zahn wird empfohlen.
- Schnitttiefe: Es kann eine Schnitttiefe von 1 - 3 mm verwendet werden.
Harte Materialien (z. B. gehärteter Stahl, Titanlegierungen)
- Schneidwerkzeuge: Für harte Materialien unser2F-Kegel-Kugelfräser mit Beschichtungist die ideale Option. Die Beschichtung bietet eine hervorragende Hitzebeständigkeit und einen hervorragenden Verschleißschutz.
- Schnittparameter:
- Schnittgeschwindigkeit: Es sollten niedrige Schnittgeschwindigkeiten von 20 - 100 m/min verwendet werden.
- Vorschubgeschwindigkeit: Eine sehr niedrige Vorschubgeschwindigkeit von 0,01 - 0,05 mm/Zahn ist erforderlich.
- Schnitttiefe: Eine geringe Schnitttiefe von 0,1 - 1 mm wird empfohlen.
Bedeutung der Werkzeuginspektion und -überwachung
Unabhängig von der Werkstückhärte ist eine regelmäßige Werkzeugkontrolle und -überwachung unerlässlich. Überprüfen Sie die Schneide auf Anzeichen von Abnutzung, Absplitterungen oder Brüchen. Verwenden Sie, sofern verfügbar, Werkzeugüberwachungssysteme, um ungewöhnliche Schnittkräfte oder Vibrationen zu erkennen, die auf mögliche Probleme hinweisen können.
Abschluss
Die Anpassung der Schnittparameter an unterschiedliche Werkstückhärten bei Verwendung eines Kegel-Kugelfräsers ist eine komplexe, aber notwendige Aufgabe. Wenn Sie den Zusammenhang zwischen Werkstückhärte und Schnittparametern verstehen und die richtigen Schneidwerkzeuge auswählen, können Sie bessere Bearbeitungsergebnisse erzielen, einschließlich verbesserter Oberflächengüte, längerer Werkzeugstandzeit und höherer Produktivität.
Wenn Sie an unseren Kegel-Kugelfräsern interessiert sind oder weitere Ratschläge zur Optimierung der Schnittparameter benötigen, können Sie sich gerne für die Beschaffung und weitere Gespräche an uns wenden. Wir sind bestrebt, Ihnen die besten Lösungen für Ihre Bearbeitungsanforderungen zu bieten.
Referenzen
- Kalpakjian, S. & Schmid, SR (2009). Fertigungstechnik und Technologie. Pearson Prentice Hall.
- Trent, EM, & Wright, PK (2000). Metallschneiden. Butterworth-Heinemann.
