Ein Platz für unbeschichtete Einsätze

Scharfe, unbeschichtete Wendeschneidplatten wie die VK2 von Vargus sind für die Bearbeitung von Nichteisenmaterialien, Aluminium, Hochtemperaturmaterialien und Titanlegierungen konzipiert. Foto mit freundlicher Genehmigung von Vargus USA.

Werkzeughersteller liefern ständig fortschrittliche Wendeschneidplattenbeschichtungen, die eine längere Werkzeugstandzeit, eine bessere Oberflächengüte, Eigenschaften zum effektiven Schneiden einer Vielzahl von Materialien oder kundenspezifische Schichten bieten, die für einen idealen Materialabtrag für ein ganz bestimmtes Material oder eine ganz bestimmte Anwendung sorgen.

Diese kontinuierlichen Verbesserungen ermöglichen es, für nahezu jede Anwendung eine beschichtete Wendeschneidplatte zu finden.

Wendeschneidplatten ohne Beschichtung haben jedoch immer noch ihre Berechtigung. Eine schmucklose Wendeschneidplatte ohne Beschichtungen, die ihre Schneidkante abstumpfen lassen könnten, ist oft die Wahl, wenn ein Hersteller vor der Herausforderung steht, ein Bauteil herzustellen, bei dem es kaum oder gar keinen Spielraum für Abweichungen von den Spezifikationen aus zähen Materialien wie gibt Gusseisen, Hochtemperaturwerkstoffe und hitzebeständige Superlegierungen (HRSA).

„Ob sie aus Schnellarbeitsstahl, Kobalt oder Wolframcarbid bestehen, unbeschichtete Werkzeuge können für Nichteisen- und Eisenmaterialien verwendet werden“, sagte Harvey Patterson, Produktentwicklungsingenieur bei Scientific Cutting Tools Inc. „Trotzdem funktionieren sie normalerweise.“ besser bei Nichteisenmaterialien, die weniger Hitze und Druck erzeugen, die beide die Schneidkante während des Schneidvorgangs beschädigen. Der Schneidkantendruck wird durch die Festigkeit des zu bearbeitenden Materials bestimmt.“

Diesen Druck lässt sich laut Patterson am besten durch den Einsatz von Werkzeugen mit positivem Spanwinkel reduzieren. Wie positiv, hängt vom Material ab. Zum Schneiden von Aluminium ist beispielsweise ein sehr hoher positiver Spanwinkel erforderlich. Bei HRSA oder Titan muss der Span nicht so hoch sein, solange die Kante scharf bleibt, um zu vermeiden, dass zu viel Druck auf das Teil ausgeübt wird.

„Ein positiver Rake schneidet mit weniger Druck als ein neutraler oder negativer Rake“, sagte er. „Denken Sie an das Schnitzen von Holz. Wenn die Messerklinge im 90-Grad-Winkel zum Holz steht, ist das Schneiden schwierig; Wenn die Klinge leicht geneigt ist, wird der Schnitt viel einfacher.“

Die Luft- und Raumfahrtindustrie, Betriebe, die Kunststoffformen und -matrizen herstellen, sowie Anwendungen, die enge Toleranzen wie ± 0,0005 und feine Oberflächengüten erfordern, bewahren die Nische für unbeschichtete Einsätze unter ihren beschichteten Gegenstücken.

Joe Magee, Produktmanager für Zahnradfräsen bei Vargus USA, sagte: „Unbeschichtete Wendeschneidplatten eignen sich gut zum Schlichten, bei Projekten, bei denen das Teil nicht belastet werden soll, und um eine Kaltverfestigung der Materialien zu vermeiden.“ Wenn Sie Hochtemperaturmaterialien zu heiß oder zu schnell schneiden, verhärten sie sich und verursachen später Probleme.

„Unbeschichtetes Hartmetall wird im Formenbau häufig verwendet, da es sich bei den Formen meist um Einzelanfertigungen handelt. Es handelt sich um hochwertige Teile, von denen einige aus schwierigen Materialien wie Titan hergestellt werden und vor Beginn der Bearbeitung möglicherweise einen Wert von 20.000 US-Dollar haben. Das fertige Produkt muss perfekt sein.“

Zusätzlich zu ihren sehr scharfen Kanten tragen unbeschichtete Wendeschneidplatten zur notwendigen Perfektion bei, indem sie den Produktionsprozess verlangsamen. Ein langsamerer Oberflächenvorschub sorgt für mehr Kontrolle und mit der scharfen Schneidkante können leichtere Schnitte ausgeführt werden.

Eine niedrigere Schnittgeschwindigkeit, die weniger Wärme erzeugt, trägt dazu bei, das Risiko einer Aufbauschneide zu verringern, die schließlich abbricht und einen Teil des Werkzeugs mitreißt. Foto mit freundlicher Genehmigung von Scientific Cutting Tools Inc.

„Die ganze Idee besteht darin, die scharfe Kante so lange wie möglich zu behalten“, sagte Magee. „Zum Beispiel ist Aluminium sehr abrasiv und verschleißt eine Wendeschneidplattenecke, wenn der Prozess bei hohen Drehzahlen oder hohen Oberflächenvorschüben läuft. Aber wenn Sie die scharfe Kante beibehalten können, können Sie den Schnitt fortsetzen und eine gute Toleranz einhalten.

„Ein weiterer Grund für die Verwendung unbeschichteter Wendeschneidplatten besteht darin, einen zu hohen Schnittdruck auf dünnwandige Teile zu vermeiden. Bei dünnwandigen Teilen kann zu viel Druck dazu führen, dass diese nachgeben oder sich verschieben. Bei diesen Anwendungen möchte man eine unbeschichtete Wendeschneidplatte mit einer wirklich scharfen Kante verwenden.“

Da die Wärmeentwicklung durch die geringere Schnittgeschwindigkeit reduziert wird, können unbeschichtete Wendeschneidplatten für die meisten Anwendungen trocken laufen, was einige Vorteile bietet. „Wenn Sie ein Teil mit einer sehr engen Toleranz fertigstellen, erzielen Sie ein besseres Ergebnis, wenn Sie es trocken schneiden. Wenn Sie mit einer unbeschichteten Wendeschneidplatte langsam schneiden, erhalten Sie einen kontrollierten Wendeschneidplattenverschleiß“, sagte Magee. „Mit dem langsamen Oberflächenvorschub oder der langsamen Geschwindigkeit ist der Einsatz von Kühlmittel wirklich nicht nötig.“

Einige Anwendungen oder Materialien oder sogar der Wunsch, die Geschwindigkeit für einen schnelleren Materialabtrag zu erhöhen, können jedoch so viel Wärme erzeugen, dass der Einsatz von Kühlmitteln in Betracht gezogen werden sollte.

Patterson sagte: „Druck auf die Schneidkante in Kombination mit Hitze durch Reibung, die durch das über die Oberfläche des Werkzeugs fließende Material verursacht wird, kann zu einer Aufbauschneide führen.“ Diese Ablagerungen brechen schließlich ab und reißen einen Teil des Werkzeugs mit sich, was zum Ausfall des Werkzeugs führt.

„Durch den Einsatz von Kühlmittel lässt sich die Hitze reduzieren. Bei der Bearbeitung der Außenseite eines Teils kann Kühlmittel leicht aufgetragen werden. Bei der Innenbearbeitung, beispielsweise beim Bohren oder Bohren, kann es schwieriger sein, das Kühlmittel direkt zum Werkzeug zu leiten, um es kühl zu halten, und möglicherweise sind Werkzeuge mit Kühlmitteldurchgang erforderlich.“

Das Substrat für unbeschichtete Einsätze sollte laut Magee ultrafein oder nanofein sein und eine Körnung von weniger als 1 µ aufweisen. „Wahrscheinlich sollte ein 3-prozentiges Kobalt-Bindemittel vorhanden sein, um die sehr scharfe Kante zu erhalten. Weniger Hohlräume zwischen den Körnern, in denen das Kobalt oder ein anderes Bindemittel schmelzen kann, sorgen dafür, dass die Kante scharf bleibt.

„Es geht um Kobalt und Wolframcarbid und ein paar andere Zusatzstoffe – wie viel ein Hersteller in das steckt, was ich als gepressten Schmutz bezeichne. Dann geht es um das Finish und den Feinschliff.“ Bei unbeschichteten Einsätzen fehlen möglicherweise zusätzliche Beschichtungsschichten, sie sind jedoch für eine spezielle Politur geschliffen, in manchen Fällen bis hin zu einem Hochglanzglanz.

Magee sagte: „Einige neue Beschichtungen können 26 Schichten haben und eine scharfe Kante behalten. Diese eignen sich gut für Produktionsteile, deren Toleranzen normalerweise nicht so eng sind wie bei Formen und Matrizen. In der Praxis entscheiden sich Hersteller, die sehr schwierige Teile produzieren, für eine scharfe, unbeschichtete Wendeschneidplatte, da diese die erforderliche Größe und Toleranz einhalten kann.

„In einer Produktionsstätte wird ein beschichteter Einsatz benötigt, der dem vorhergesagten Verschleiß standhält. Wenn Sie jedoch ein Einzelstück herstellen, das viel Geschick erfordert, müssen Sie vorhersehen können, was das Werkzeug tun wird jedes Mal, wenn Sie es in die Maschine stecken. Kein Raum für Fehler.

Mit einer hochglanzpolierten, unbeschichteten Wendeschneidplatte wie der VK2P von Vargus können hochwertige Oberflächen in Aluminium erzeugt werden. Foto mit freundlicher Genehmigung von Vargus USA.

„Jeder möchte immer schneller schneiden, aber ich weiß nicht, dass es besser ist, wenn man Perfektion braucht. Es gibt immer noch einen Platz in der Fertigung für unbeschichtete, hochglanzpolierte und vollständig geschliffene Wendeschneidplatten.“

Scientific Cutting Tools Inc., www.sct-usa.com

Vargus USA, www.vargususa.com

Beim Bohren oder Bohren mit unbeschichteten Wendeschneidplatten kann so viel Wärme entstehen, dass Werkzeuge mit Kühlmittelzufuhr in Betracht gezogen werden sollten. Foto mit freundlicher Genehmigung von Scientific Cutting Tools Inc.