Einfluss von Spanleitgeometrien auf die Spanbrechung beim Drehen von Zonenübergängen Hart-Weich

Einfluss von Spanleitgeometrien auf die Spanbrechung beim Drehen von Zonenübergängen Hart-Weich

Kurzfassung

Das Ziel des Forschungsprojektes war es, Möglichkeiten der gezielten Spanformung bzw. des Spanbruchs bei der Bearbeitung von Zonenübergängen Hart-Weich zu untersuchen und hieraus Empfehlungen für den praktischen Einsatz abzuleiten. Dabei wurden insbesondere das Unterschneiden einer gehärteten Randschicht (Langdrehen) sowie das Stechen durch eine harte Randschicht berücksichtigt. Als Material kam der Einsatzstahl 16MnCr5 zur Anwendung. Als Schneidstoff wurde überwiegend CBN verwendet. In einigen Fällen erfolgten Stichversuche mit Schneidkeramik und Hartmetall. Mit Ausnahmen spezieller Untersuchungen zum Einfluss des Kühlschmiermittels erfolgten die Versuche stets trocken.

Längsdrehen (unterschneiden einer harten Randschicht)
Nach der Durchführung von Basisversuchen ohne jede Spanformgeometrie (üblicher Einsatz in der Praxis) wurden zunächst zwei am Markt etablierte Systeme (durch Laser eingebrachte Spanrillen und eingeschliffene Spanbrecher) untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass diese für die Hartbearbeitung konzipierten Systeme sich für die Bearbeitung von Hart-Weichübergängen nicht eignen.

Kern der Arbeit waren Untersuchungen mit verschiedenen Spanbrechergeometrien. Dabei wurde sowohl die Lage des Spanbrechers zur Schneide (Winkel, Abstand) als auch die Form des Spanbrechers (Winkel, Höhe) variiert. Im Ergebnis der Spanversuche konnte eine geometrische Lösung vorgeschlagen werden, welche zu einer deutlich verbesserten Spanformung führt und somit eine prozesssichere Bearbeitung von Zonenübergängen erlaubt. In einem weiteren Schritt konnten diese zunächst provisorisch, durch aufgesetzte Spanbrecher, realisierten Lösungen durch schleiftechnische Lösungen ersetzt werden. Somit konnte auch der Weg für eine praktische Umsetzung der Ergebnisse aufgezeigt werden.

Abschließend wurde der Einfluss des Kühlschmiermittels untersucht. Hierbei kam Emulsion mit einem Druck von 6 bar zum Einsatz. Es konnte Nachgewiesen werden, dass mit Hilfe der Emulsion in jeden Fall eine Verbesserung der Spanformung im Sinne einer prozesssicheren Fertigung erreicht werden kann. In den meisten Fällen wurde ein sicherer Spanbruch ermittelt.

Stechen durch eine harte Randschicht
Basisversuche wurden zunächst mit Hilfe von Schneidkörpern ohne jede Spanformgeometrie durchgeführt.Handelsübliche Schneidplatten mit gelaserten oder eingeschliffenen Spanbrecher sind hier am Markt nicht vorhanden und konnten somit auch nicht in die Untersuchungen einbezogen werden.

Aufbauend auf den Ergebnissen beim Langdrehen wurden Schneidplatten durch Schleifen mit entsprechenden Spanbrechern versehen. In den durchgeführten Versuchen erwies sich diese Lösung auch im Bereich des Stechens durch eine harte Randschicht als erfolgreich. Es konnten kurze prozesssichere Späne erreicht werden.

Über die eigentliche Themenstellung hinaus wurde eine Kombination aus Längsdrehen mit CBN (zum Entfernen der harten Randschicht) und Einstechen mittels Hartmetall-Schneidkörpern untersucht. Diese Verfahrensvariante erweist sich ebenfalls als prozesssicher. Sie ist zudem mit bereits heute am Markt verfügbaren Werkzeugen umsetzbar. Nachteilig sind jedoch die geringere Produktivität und die nur teilweise gegebene Einsetzbarkeit (geometrische Randbedingungen).

Insgesamt konnte folgendes nachgewiesen werden:




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