Schwer zu verarbeitende und verschwenderische Schaftfräser, was tun?

Flugzeugtriebwerke müssen enormen Schub und extrem hohen Betriebstemperaturen standhalten. Der Einsatz von Titanlegierungen, Hochtemperaturlegierungen und Verbundwerkstoffen ist eine große Hilfe, um die Fluggeschwindigkeit und Tragfähigkeit von Flugzeugen zu erhöhen. In der Erdöl- und Chemieindustrie spielen niedriglegierter Stahl, Edelstahl, korrosionsbeständiger legierter Stahl, Titanlegierungen und andere Materialien aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit eine wichtige Rolle bei Rohren, Ventilen, Flanschen, Wellen und anderen Komponenten.

Schwer zu verarbeitende Werkstoffe sind in der Regel Werkstoffe mit schlechten Schneideigenschaften. Aufgrund ihrer hervorragenden Wärmebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, hohen Härte, Duktilität und anderer Eigenschaften spielen sie häufig eine wichtige Rolle bei Spezialkomponenten in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau, in der Erdöl- und Chemieindustrie und anderen Branchen.

Was MMaterialien Make MMetallbearbeitung Dschwierig?

Hartguss und gehärteter Stahl

Die extrem hohe Härte von Hartguss ist der Hauptgrund für die schwierige Verarbeitung. Seine Plastizität ist sehr gering, die Kontaktlänge zwischen Fräser und Span ist sehr klein und die Schneidkraft und Schneidwärme konzentrieren sich in der Nähe der Schneide, sodass die Schneide leicht beschädigt wird. Die Strukturabmessungen und Bearbeitungszugaben von Hartgussteilen sind im Allgemeinen groß und die Rohlingsgenauigkeit ist gering, was die Verarbeitung weiter erschwert.

Gehärteter Stahl weist nach der Wärmebehandlung eine sehr hohe Härte auf und stellt auch extrem hohe Anforderungen an das Werkzeug. Der Fräser darf während der Verarbeitung nicht leicht brechen und muss eine lange Lebensdauer haben. Dies erfordert, dass das Werkzeugmaterial selbst extrem hohe Anforderungen stellt und die Beschichtung gegen hohe Temperaturen und Verschleiß beständig sein muss.

SAMHO hat die Serien SHG und SHH auf den Markt gebracht Schaftfräsers, die speziell für harte Materialien entwickelt wurden. Für harte Materialien innerhalb von HRC63 sind sowohl die Schneidleistung als auch die Standzeit sehr gut.

Hochfester Stahl

Im Vergleich zu gewöhnlichem Kohlenstoff-Baustahl weist hochfester Stahl/ultrahochfester Stahl eine hohe Festigkeit und eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Daher ist die Schnittkraft groß, die Schnitttemperatur hoch, der Werkzeugverschleiß ist schnell, die Werkzeuglebensdauer kurz und auch das Brechen der Späne ist etwas schwierig.

Bei der Bearbeitung solcher Werkstoffe werden Hochleistungswerkzeuge aus Hartmetall, Keramik oder PCBN ausgewählt. Gleichzeitig wird Hochdruckkühlung oder MMS eingesetzt, um Schnittwärme und Werkzeugverschleiß zu reduzieren.

Reines Metall

Häufig verwendete reine Metalle wie Kupfer, reines Aluminium und reines Eisen haben eine geringe Härte und Festigkeit sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was sich günstig auf das Schneiden auswirkt. Sie weisen jedoch eine hohe Plastizität, große Spanverformung und eine große Werkzeug-Span-Kontaktlänge auf und neigen zum Kaltverschweißen, was zu Aufbauschneiden führt. Daher ist die Schnittkraft groß, es ist nicht einfach, eine gute bearbeitete Oberflächenqualität zu erzielen, und das Brechen der Späne ist schwierig. Darüber hinaus ist ihr linearer Ausdehnungskoeffizient groß, und es ist schwierig, die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks während der Feinbearbeitung zu steuern.

Edelstahl

Edelstahl kann je nach metallografischer Struktur in drei Typen unterteilt werden: Ferrit, Martensit und Austenit. Die Hauptbestandteile von Ferrit- und Martensit-Edelstahl sind Chrom und das Schneiden ist im Allgemeinen nicht schwierig. Die Hauptbestandteile von austenitischem Edelstahl sind Chrom, Nickel und andere Elemente. Nach dem Abschrecken ist es Austenit und die Schneidverarbeitbarkeit ist relativ schlecht, was sich hauptsächlich in Folgendem äußert:

• Hohe Plastizität, starke Kaltverfestigung, leichte Bildung von Aufbauschneiden und Verschlechterung der Qualität der bearbeiteten Oberfläche. Der Härtungsgrad der bearbeiteten Oberfläche und die Tiefe der gehärteten Schicht sind groß, was häufig zu Schwierigkeiten beim nächsten Prozess führt. Und es ist nicht leicht, Späne zu brechen.

• Die Wärmeleitfähigkeit ist gering und die erzeugte Wärme lässt sich nicht leicht übertragen, daher ist die Schnitttemperatur hoch.

• Aufgrund der hohen Schnitttemperatur, der starken Kaltverfestigung und des Vorhandenseins von Karbiden (TiC usw.) im Stahl bilden sich harte Einschlüsse und es kann leicht zu Kaltschweißen mit dem Werkzeug kommen, wodurch das Werkzeug schnell verschleißt und die Lebensdauer verkürzt wird.

Hochtemperaturlegierungen

Nach ihrer chemischen Zusammensetzung werden Hochtemperaturlegierungen in drei Typen unterteilt: auf Eisenbasis, auf Nickelbasis und auf Kobaltbasis. Ihre Bearbeitbarkeit ist schlechter als die von Edelstahl. Hochtemperaturlegierungen enthalten viele Legierungselemente mit hohem Schmelzpunkt, wie Eisen, Titan, Chrom, Kobalt, Nickel, Vanadium, Wolfram, Molybdän usw., die zusammen mit anderen Legierungselementen austenitische Legierungen mit hoher Reinheit und dichter Struktur bilden. Einige Elemente werden mit nichtmetallischen Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff kombiniert, um Verbindungen mit hoher Härte, geringem spezifischem Gewicht und hohem Schmelzpunkt zu bilden.

Es können auch einige hochharte intermetallische Verbindungen mit einer gewissen Zähigkeit gebildet werden. Gleichzeitig gelangen einige Legierungselemente in die feste Lösung, um die Matrix zu stärken. Nach längerer Alterung können Hochtemperaturlegierungen harte Phasen aus der festen Lösung ausfällen, wodurch das Gitter weiter verzerrt wird, was nicht nur die Widerstandsfähigkeit gegen plastische Verformung erhöht, sondern auch den Verschleiß des Werkzeugs aufgrund der Anwesenheit harter Partikel verschlimmert.

Wie Schaftfräser die Herausforderung schwer zu bearbeitender Materialien meistern

Wählen Sie hochwertige Materialien

Werkzeuge aus polykristallinem Diamant (PKD) und kubischem Bornitrid (CBN) sind ebenfalls effektive Methoden zur Bearbeitung schwer zu bearbeitender Materialien. In den letzten Jahren hat ihr Marktanteil schrittweise zugenommen. PKD-Werkzeuge werden häufig zum Fräsen von Nichteisenmetallen, Verbundwerkstoffen, Kunststoffen und extrem schwer zu bearbeitenden Superlegierungen verwendet. CBN-Werkzeuge werden zum kontinuierlichen oder intermittierenden Schneiden gehärteter Eisenmetalle sowie zum Schneiden geschweißter Metalle und Verbundmetalle verwendet.

Hochwertige Beschichtung für Schneidwerkzeuge

Die Werkzeugbeschichtung ist die wirtschaftlichste und zielgerichteteste Technologie für schwer zu verarbeitende Materialien. Eine Vielzahl neuer Materialien bringt komplexere Verarbeitungsanforderungen mit sich. Gleichzeitig fördert sie auch die kontinuierliche Entwicklung von Beschichtungstechnologien wie CVD und PVD. Die Werkzeugbeschichtung selbst ist eine Technologie, die entwickelt wurde, um die nachteiligen Auswirkungen übermäßiger Kraft und Wärme zu beheben, die während des Spanwegs auf das Werkzeug entstehen. Beschichtete Werkzeuge können die Lebensdauer unbeschichteter Werkzeuge bei verschiedenen Verarbeitungsmaterialien um das 2- bis 10-fache erhöhen.

Einsatz modernster Schneidetechnologie

Herkömmliche Verarbeitungstemperaturen sind normale Raumtemperaturen. Bei schwer zu verarbeitenden Materialien führt eine Änderung der Verarbeitungstemperatur jedoch manchmal zu unerwarteten Ergebnissen. Beim Heizschneidverfahren werden im Stromkreis zwischen Werkstück und Werkzeug Niederspannung und Hochstrom angelegt, um im Schneidbereich Wärme zu erzeugen. Es gibt auch Plasmaheizschneiden. Das heißt, das Werkstückmaterial in der Nähe der Spitze des Werkzeugs wird mit einem Plasmalichtbogen erhitzt, um seine Härte und Festigkeit zu verringern und so die Schneidbedingungen zu verbessern.

Bei der Niedertemperatur-Schneidmethode wird flüssiger Stickstoff (-180 °C) oder flüssiges CO2 (-76 °C) als Schneidflüssigkeit verwendet. Die Temperatur der Schneidzone kann gesenkt werden. Mit dieser Methode kann die Hauptschneidkraft um 20% und die Schneidtemperatur um mehr als 300 °C gesenkt werden. Gleichzeitig verschwindet die Aufbauschneide, die Qualität der bearbeiteten Oberfläche wird verbessert und die Werkzeughaltbarkeit kann um das 2- bis 3-fache erhöht werden. Es ist effektiv bei der Bearbeitung von hochfestem Stahl, verschleißfestem Gusseisen, rostfreiem Stahl und Titanlegierungen.

Die Ultraschallbearbeitung mit Ultraschallwerkzeughaltern und Ultraschallwerkzeugen ist eine spezielle Schneidtechnologie, bei der das Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit entlang der Schneidrichtung mit einer Frequenz von 20–40 kHz vibriert. Das Ultraschall-Vibrationsschneiden ist aus mikroskopischer Sicht eine Art Impulsschneiden. In einem Vibrationszyklus ist die effektive Schneidzeit des Werkzeugs sehr kurz. Die meiste Zeit in einem Vibrationszyklus sind das Werkzeug und die Werkstückspäne vollständig getrennt und das Werkzeug und die Werkstückspäne haben intermittierenden Kontakt, was die Schneidwärme stark reduziert. Diese Technologie eignet sich besser für die Bearbeitung spröder und harter Materialien. Die Werkstückrauheit und die Bearbeitungsgenauigkeit werden erheblich verbessert.