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Höchste Ausdauer beim Drehen von Stahl

Die Neuerung sorgt für Best-Practice-Lösungen bei den täglichen Herausforderungen in der Zerspanung

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Einführung

Kundenerfolg

Mechanismen für kontrollierten Verschleiß

Schutz der Schneidkante

Standzeit verdreifacht

Unidirektional ausgerichtete Kristalle

Noch längere Standzeit

Erfolgversprechende Strategie

Kritische Auswahl

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Ingenieure und Werkstattleiter stehen permanent unter Druck, um Taktzeiten zu verkürzen, die Produktivität zu erhöhen sowie die Sicherheit rund um die Fertigung zu verbessern. Gute Ergebnisse zu erreichen hat sich jedoch bei solch einem Verfahren wie dem Stahldrehen, welches unbestritten der am häufigsten angewendete Zerspanungsprozess ist, in den letzten Jahren als Herausforderung erwiesen – und ist es bis heute geblieben. Diese Diskussionsschrift beschäftigt sich mit den Fortschritten in der Schneidstoffentwicklung, dank derer es den neuesten Wendeschneidplattensorten zum Stahldrehen möglich ist, ein nie zuvor gekanntes Standzeitniveau bei Herstellern rund um den Globus zu beweisen. Darüber hinaus werden echte Herausforderungen im Produktionsalltag reflektiert und Lösungsvorschläge aufgezeigt. Die eindrucksvollen Ergebnisse, die wir dadurch erreicht haben, sind jetzt für jedermann in der Fertigungsindustrie, der sich mit diesem bahnbrechenden Innovationskonzept beschäftigen möchte, zugänglich.

Höchste Ausdauer beim Drehen von StahlDie Neuerung sorgt für Best-Practice-Lösungen bei den täglichen Herausforderungen in der Zerspanung

Heutzutage nimmt insbesondere bei modernen Drehbearbeitungen, die nicht permanent überwacht werden, die Vorhersagbarkeit einen hohen Stellenwert ein. Unglücklicherweise wird es immer eine bestimmte Anzahl von Gefahren für die Schneidkante während des Stahldrehens geben. Eine Herausforderung beispielsweise liegt im Umfang des ISO P25-Anwendungsbereichs, der sehr viele unterschiedliche Werkstoffe beinhaltet: von duktilen Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bis hin zu hochlegierten gehärteten Stählen, von Stangenmaterial bis zu Schmiederohlingen sowie von Gusswerkstoffen bis zu vorbearbeiteten Teilen.

Vor diesem Hintergrund sind Plattenwechsel, Produktionsunterbrechungen und die Suche nach der richtigen Wendeschneidplatte für jede Anwendung bzw. jeden Werkstoff zu den größten Zeitfressern in der modernen Fertigung zu zählen. GC4325, eine einzige, langlebige Sorte für den gesamten ISO P25-Bereich, bietet die Lösung dank mehr produzierter Teile pro Schneidkante und weniger Unterbrechungen für den Plattenwechsel. Darüber hinaus bedeutet eine jedesmal gleiche verlängerte Standzeit keine plötzlichen Brüche sowie weniger Nacharbeit und Aussschuss bei jedem Einsatz. Und das ist noch nicht alles: Die Ingenieure werden sich freuen, dass GC4325 außerdem in der Lage ist, mit höheren Schnittdaten zu arbeiten.

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Zu den ersten Anwendern von GC4325 gehört Bifrangi SpA, ein Produzent von Schmiedeteilen für die Automobilindustrie mit 430 Beschäftigten. Zu den Kunden der in Mussolente bei Vicenza ansässigen italienischen Firma gehören Automobilriesen wie BMW, Getrag und Deutz, um nur einige zu nennen.

Die Aufgabe beinhaltet das Schruppen einer Radnabe mit einem Durchmesser von 200 mm auf einer CNC-Vertikaldrehmaschine von Famar, die mit einer Coromant Capto C4 Kupplung ausgestattet ist. Bei einem Werkstück aus Schmiedestahl (CMC Code 02.1) ist Außenaxial- und Plandrehen erforderlich. Bifrangi konnte mit einer Eingriffszeit von 26 Sekunden pro Teil mithilfe der Vorgängersorte GC4225 116 Komponenten herstellen, bevor die Platte ausgetauscht werden musste. Jetzt jedoch können dank der neuen Sorte GC4325 mit derselben Ausführung (quadratische CNMG Wendeschneidplatten mit PR-Spanbrechergeometrie) 160 Bauteile produziert werden, was eine Steigerung der Standzeit von 38 % ausmacht. Die Schnittparameter sind identisch: 200 m/min Schnittgeschwindigkeit; 318 U/min Spindeldrehzahl; 0.36 mm/U Vorschub sowie 2 mm Schnitttiefe.

„Mit GC4325 haben wir gute Chancen, unsere Zerspanungsprozesse zu optimieren,“ erklärt der Firmengründer und Präsident Francesco Biasion. „Die Kosten sind dabei nicht so wichtig wie die Standzeit, weil die Langlebigkeit finanziellen Nutzen bringen kann. Letztendlich wird uns diese Wendeplatte dabei helfen unser Geschäft zu stärken, indem wir am Markt konkurrenzfähiger werden.“

Der Schlüssel zur GC4325 liegt in der Kombination aus hohen Schnittdaten und langen vorhersagbaren Standzeiten. Einfach gesagt: Sie läuft und läuft und läuft, wie das Beispiel aus Gurgaon, einer indischen Produktionsstätte von Bajaj Motors, beweist. Bajaj Motors dreht kritische Schmiedeteile für Kfz-Getriebe, u.a. für Tata, Hero MotoCorp, Suzuki, Mahindra, Nissan und Renault.

„Als Sandvik Coromant sagte, die neue Sorte GC4325 würde 20 bis 25 % mehr als unsere beste, derzeit im Einsatz befindliche Sorte schaffen, haben wir ihnen nicht geglaubt,“ gibt Tarun Bhargava, General Manager (Engineering) bei Bajaj, zu. „Selbst nachdem sie uns die Ergebnisse zeigten, dachten wir noch, es wäre ein Trick bei der ganzen Sache dabei. Aus diesem Grund machten wir auf zwei unterschiedlichen Maschinen Testdurchläufe – aber das Ergebnis war jedesmal dasselbe. Deshalb setzen wir jetzt GC4325 ein, um unsere Stückkosten zu senken, was auch unsere Margen verbessert.“

Also, wie ist das möglich? Wendeplattensubstrat und Beschichtung der GC4325 sorgen dafür, dass die Schneidkante bei höheren Temperaturen länger intakt bleibt, was zu höheren Schnittgeschwindigkeiten und zusätzlicher Prozesssicherheit durch besser kalkulierbare und längere Standzeit führt. Dadurch ist jetzt eine durchschnittliche Produktionssteigerung von 30 % gegenüber anderen derzeit eingesetzten Technologien möglich.

Letztendlich setzt GC4325 durch die beschichteten Wendeschneidplatten aus Hartmetall, die für einen großen und sehr unterschiedlichen Anwendungsbereich einsetzbar sind, einen neuen Leistungsstandard. Diese Behauptungen werden jetzt auch weltweit durch eine große Anzahl von Unternehmen in der Fertigungsbranche untermauert, da sich die Leistungsfähigkeit dieser Technologie bei der Bewältigung der täglichen Herausforderungen beim Drehen von Stahl bestätigt hat.

Kundenerfolg

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15 min 19 min

Zugegeben, Wendeplattenverschleiß wird immer auftreten, es geht jedoch darum, ihn zu begrenzen und zu kontrollieren. Und genau das ist der größte Vorteil von GC4325: eine stabilere Schneidkante, wodurch die Maschinen in der Fertigung über Nacht oder ohne Unterbrechung den ganzen Tag lang gleichmäßig laufen können.

Als repräsentatives Beispiel soll hier erwähnt werden, dass GC4325 insbesondere bei Stahl, der für die Lagerherstellung verwendet wird, die Erwartungen übertroffen hat. Hierbei wird die Schneidkante sehr stark beansprucht, und oftmals tritt schon nach kürzester Zeit Kolkverschleiß auf. Mit dieser Überlegung hat Sandvik Coromant das Wendeplattensubstrat sowie die Beschichtung entwickelt, damit dem Diffusionsverschleiß, der sich bei hohen Temperaturen noch verstärkt, wirksam begegnet werden kann. Somit wird die Wirkung, welche der fortschreitende Kolkverschleiß an der Spanfläche verursacht, verringert. Auf diese Weise ist GC4325 auch in der Lage, einen idealen Kühlmitteldurchfluss bei der Spanbildung beizubehalten. So wird es möglich, bei höherer Schnittgeschwindigkeit zu arbeiten, ohne dass die Schneidkantensicherheit, die bei der mannlosen Zerspanung erforderlich ist, verloren geht.

Effektiv ist GC4325 auch deshalb, weil sie so konstruiert wurde, dass sie die Mechanismen, die zu vorzeitigem Ausfall führen, bewältigt. Dies erfordert im Wesentlichen eine sorgfältige Entwicklung von Plattensubstrat, Beschichtungen und Nachbehandlung, um stetigen, kontrollierbaren Verschleiß zu begrenzen und Arten von diskontinuierlichem Verschleiß zu vermeiden. Ist eine Wendeschneidplatte nur stetigem, kontrollierbarem Verschleiß unterworfen, ist ihre Leistung gleichmäßig und vorhersagbar. Im Gegensatz dazu wird diskontinuierlicher Verschleiß durch vereinzelte, separate Vorgänge, wie z. B. das Auftreten von Rissen an der Oberfläche, plastische Deformation oder ein Abblättern der Beschichtung, verursacht. Die Auswirkungen von ungleichmäßigem Verschleiß sind schwer oder gar nicht zu steuern.

Im Vergleich zu einem Schneidstoff der Konkurrenz weist GC4325 nach einer längeren Eingriffszeit weniger Verschleiß auf.

Mechanismen für kontrollierten Verschleiß

Wettbewerber GC4325

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Um Erfolg zu haben, das wissen die Ingenieure, müssen für Drehbearbeitungen im P25-Stahlbereich viele Faktoren berücksichtigt und aufeinander abgestimmt werden. Bleibt beispielsweise die Schneidkante nicht intakt, kommt es zu schnellen Ausfällen, die zu schlechter Teilequalität und Verlust der Bearbeitungssicherheit führen. Hierbei ist die Bruchfestigkeit von vorrangiger Bedeutung, also ob eine Schneidkante über die nötige Härte verfügt, um plastischer Deformation zu widerstehen, die durch extreme Temperaturen, die in den P25-Schneidzonen auftreten, hervorgerufen wird. Darüber hinaus muss die Beschichtung auch gut auf dem Substrat haften. Bleibt die Beschichtung nicht haften, verschlechtert sich der Zustand des freiliegenden Substrats rapide.

Beobachtungen des Plattenverhaltens haben gezeigt, dass das optimale Verschleißmuster für jede Wendeschneidplatte der kontrollierte Freiflächenverschleiß ist, weil er die Schneidkanten schützt. Freiflächenverschleiß wird durch Abrasion der Freifläche unterhalb der Schneidkante hervorgerufen. Abrasion wiederum entsteht durch den Verlauf des Spans, wie er sich während des Schneidvorgangs ausformt. Freiflächenverschleiß ist natürlicher Materialabbau und akzeptabel, solange andere Verschleißarten im Rahmen bleiben.

Ein weiteres, häufig auftretendes und kontrollierbares Verschleißmuster ist der Kolkverschleiß (kraterförmige Aushöhlung). Die Ursachen für den Kolkverschleiß beim Stahldrehen sind auf Hitze und Druck zurückzuführen.

Wie der Freiflächenverschleiß auch, ist etwas Kolkverschleiß akzeptabel – allerdings nur soweit, dass die Schneidkante nicht in ihrer Wirkung nachlässt. Sowohl Kolk- als auch Freiflächenverschleiß sind beim Stahldrehen häufig anzutreffen. Doch solange nur diese beiden Verschleißmuster beobachtet – und kontrolliert – werden, eröffnet der Prozess das Potenzial für eine hohe Produktivität. Zu den anderen Faktoren, die dazu beitragen können, ein erfolgreiches Resultat zu erzielen, gehören Mikro- und Makrogeometrie, Eckenradius, Plattengröße sowie die Plattenform. Deren Kombination mit dem Schneidstoff ist Grundlage für optimale Drehbearbeitungen.

Je nach Anwendung können höhere Zerspanungsraten und Schnittgeschwindigkeiten von mehr als 400 m/min erzielt werden, also Schnittdaten, die bis dahin unerreicht waren. Marktanalysen von Sandvik Coromant haben gezeigt, dass die durchschnittlichen, in der verarbeitenden Industrie gefahrenen Schnittgeschwindigkeiten bei rund 70 % der empfohlenen Werte liegen. Das hängt natürlich teilweise von solchen Faktoren wie Leistungsvermögen der Maschine, Werkstückdurchmessern, Bearbeitungskompetenzen sowie Risikoaversion ab. Für eine Fertigungsstätte jedoch, die ihre bestehenden Schneidtechniken voll ausnutzt, sind mit GC4325 bis zu 30 % zusätzlicher Produktivität möglich. Kurz gesagt unterstützen die mithilfe der neuen Sorte möglichen Fortschritte den Anwendern sogar dabei, sich bei den Schnittdaten nicht zurückzuhalten.

Eine Steigerung bei der Standzeit zwischen 10 und 200 % war mit der GC4325 (im Durchschnitt >30 %) zu verzeichnen: Produktivität durch höhere Maschinenauslastung.

Schutz der Schneidkante

GC4325 ist in der Lage, bei höheren Schnittdaten als die meisten anderen P25-Sorten zu laufen: Produktivität durch hohe Zeitspanvolumen.

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Ein gutes Beispiel dafür ist ein Fertigungsbetrieb in Deutschland. Hier verdreifachte sich die Anzahl der Bauteile pro Schneidkante durch den Einsatz einer Wendeschneidplatte mit Sorte GC4325. Sie wurde bei der Herstellung von Gehäusen aus geschmiedetem Kohlenstoffstahl C60V (250 HB) für die Automobilindustrie verwendet. Im Vergleich mit einer Wendeschneidplatte der Konkurrenz bearbeitet die Schneidplatte in der Sorte GC4325 45 Gehäuse pro Schneidkante; vorher waren es nur 15. Außerdem wurden die Schnittdaten um 30 % auf 180 m/min Schnittgeschwindigkeit sowie 0.4 mm/U Vorschub gesteigert. Die Schnitttiefe betrug 3 mm.

Etwas geringer, aber immer noch eindrucksvoll fielen die Ergebnisse bei einer Bearbeitung von Radnaben in Großbritannien aus. GC4325, hergestellt aus gegossenem legiertem Stahl DIN38MnVS6 (250 HB), macht es möglich, 100 anstatt wie bisher 40 Radnaben pro Schneidkante bei einer Schnitttiefe von 2 mm herzustellen, was eine Erhöhung von 67 % darstellt. Ingenieure arbeiten derzeit daran, den Prozess von den jetzt gefahrenen 180 m/min und 0.37 mm/U Vorschub zu beschleunigen.

Am anderen Ende der Welt, in Brasilien, konnte ein Hersteller von Kugeln für die Automobilindustrie das Problem bei der Zerspanung von geschmiedetem Kohlenstoffstahl SAE 1045 (235 HB) dank des Einsatzes von Wendeschneidplatten mit der Sorte GC4325 lösen, wodurch eine gute Balance zwischen hoher Plattenausnutzung und zufriedenstellender Prozesssicherheit erzielt wurde. Dieser Schritt sorgte für 34 % mehr Teile pro Schneidkante – ein unschätzbarer Vorteil bei dieser großvolumigen Produktion. Die Schnittgeschwindigkeit betrug 250 m/min, die Vorschubgeschwindigkeit 0.35 mm/U. Ähnlich verhielt es sich in einer Fertigungsstätte in Indien, die Kurbelwellen für Zweiräder dreht. Ein ganz spezielles Problem stellte hier die Gratbildung bei geschmiedetem legierten Stahl JIS SCM430 (320 HB) dar. Dank der GC4325 Wendeplatten verzeichnete der Kunde jedoch nicht nur einen Vorteil von 43 % mehr Teilen pro Schneidkante; auch die Gratbildung wurde verzögert, d.h. Grate bilden sich aufgrund einer Schneidkante, die länger intakt bleibt, erst später im Prozess (20 Teile mehr).

Auch für die Produktion von Kfz-Getrieben sind diese Vorteile nutzbar, wie ein Kunde beweisen kann, der zu GC4325 gewechselt ist – ein Schritt hin zu einem viel längeren Maschinenlauf, bevor ein Plattenwechsel notwendig ist, womit Stunden bei der Produktionszeit eingespart werden. Zur Anwendung gehören hier sowohl das Außenaxial- und Plandrehen von Getriebeteilen, die aus niedrig legiertem Stahl P2.1.Z.aN (200 HB) bestehen. Neben der verlängerten Standzeit von 159 % (220 Teile pro Schneidkante im Vergleich zu den 85 vorher mit der Wettbewerberplatte produzierten Komponenten) konnte auch die Schnittgeschwindigkeit um 50 % erhöht werden, also von 300 auf 450 m/min.

Natürlich gibt es auch über die Automobilindustrie hinaus genügend Industriesegmente, die von einer größeren Ausdauer beim Stahldrehen profitieren. Ein möglicher Bereich wäre die Öl- und Gasindustrie. Ein chinesisches Unternehmen beispielsweise fertigt mittels Schruppdrehen Wellen für den Öl- und Gassektor bei einer Schnitttiefe von 4.5 mm. Dank des Einsatzes der Wendeschneidplatten aus GC4325 hat sich die Teileproduktion pro Schneidkante verdoppelt. Beim Werkstoff handelte es sich um geschmiedeten legierten Stahl 42CrMo (280 HB).

Aus Italien gibt es eine weitere Erfolgsstory zu vermelden. Ein Spezialhersteller im Energiesektor profitiert von 33 % mehr Teilen pro Schneidkante, wenn er Ventile für die Öl- und Gasindustrie aus gewalztem Kohlenstoffstahl LF2 fertigt. Mit einer GC4325 Wendeschneidplatte kann das Unternehmen jetzt zwei Bauteile in 23 Minuten bei nur minimalen Anzeichen von Verschleiß fertigstellen. Vorher, mit der Wettbewerberplatte, waren es 1,5 Teile in 17 Minuten. Zerspant wurde mit folgenden Schnittdaten: 350 m/min Schnittgeschwindigkeit, 0.39 mm/U Vorschub sowie 3 mm Schnitttiefe.

Standzeit verdreifacht

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GC4325 hat sich als sehr effizient bei der Lösung all dieser Herausforderungen erwiesen. Die Sorte besteht im Wesentlichen aus einem Hartmetallsubstrat, einer TiCN-Beschichtung (Titancarbonitrid), einer Al2O3-Beschichtung (Aluminiumoxid) sowie einer TiN-Beschichtung (Titaniumnitrid). Die Beschaffenheit der Kristallstruktur innerhalb der Aluminiumoxidschicht ist einzigartig. Darin sind die Kristalle unidirektional angeordnet, jeweils mit den längsten Facetten in fast paralleler Position. Außerdem sind die härtesten Kristallfacetten zur Schnittzone ausgerichtet. Diese „kopfweise“-Ausrichtung macht die

Aluminiumoxidschicht sehr hart und deshalb extrem verschleißfest.

Diese als Inveio™ bekannte Kristallausrichtung ermöglicht es der Schicht, als Barriere zwischen Wärme und Schneidzone zu fungieren. Die dichte atomare Struktur, die sich am nächsten zur Oberfläche befindet, lenkt die Wärme in den Span oder den Kühlschmierstoff ab. Währenddessen wird die von der Wendeschneidplatte absorbierte Wärme zu weniger dichten Teilen der Kristallstruktur transportiert, die sich sehr nah an der TiCN-Beschichtung befinden. Anschließend wird die Wärme in diese Schicht sowie das Substrat darunter abgeführt. Da sich somit keine übermäßige Wärme

entwickeln kann, wird plastische Deformation verhindert, weil die Wendeplattenoberfläche nicht heiß genug wird, um ihre ursprüngliche Form zu verlieren.

Die erfolgreiche Wendeplattenproduktion auf Grundlage der Sorte GC4325 hängt von der fortschrittlichen Steuerung des chemischen Dampfabscheidungsprozesses (englisch: chemical vapor deposition – CVD) ab, durch den jede Lage der Beschichtung gebildet wird. Weitere Aspekte des Herstellungsprozesses tragen ebenfalls zur Funktionalität der speziellen Ausprägung der Aluminiumoxidschicht bei bzw. unterstützen diese. Zum einen weist die Struktur des Hartmetallsubstrats einen mit Kobalt angereicherten Oberflächengradienten auf, der als dünne Außenbeschichtung dient, die etwas weicher als der innere Kern ist. Dadurch entsteht eine schlagabsorbierende ‘Polsterung’ für die Beschichtungen. Der innere Kern des Substrats jedoch behält seine zähen, verschleißfesten Eigenschaften, die sich aus der feinen Körnung des Wolframkarbids und des Kobaltbinders ableiten.

Zum anderen hat Sandvik Coromant Methoden entwickelt, um eine Schneidkante mit einem extrem gleichmäßigen Radius herzustellen. Mit den bekanntesten Verfahren am Markt variiert dieser Radius um ±15 µm. Die Abweichung beträgt jetzt weniger als ein Drittel davon. Größere Gleichmäßigkeit verbessert die Berechenbarkeit der Schneidkantenleistung und hilft dabei, die Schärfe zu erhalten. Schließlich wird die Oberfläche der fertiggestellten Wendeschneidplatte noch einer Nachbehandlung unterzogen, die ihre Textur glättet, während die TiN-Beschichtung an den Stellen entfernt wird, an denen sie unnötig ist. Außerdem verändert diese Behandlung die Eigenspannung zwischen den Beschichtungen und dem Substrat: Zugspannungen werden reduziert und Druckspannungen erhöht. Das Ergebnis ist eine höhere Haftung zwischen den verbleibenden Beschichtungen und dem Substrat.

In konventionellen CVD-Aluminiumoxid-Beschichtungen ist die Kristallausrichtung willkürlich.

Bei Inveio™ ist jeder Kristall der Aluminiumoxid-Beschichtung in derselben Richtung ausgerichtet: zur Oberfläche hin.

Unidirektional ausgerichtete Kristalle

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Die Erfolgsgeschichte von GC4325 seit der Einführung im Oktober 2013 ist sensationell. Um das Thema Standzeit beim Stahldrehen jedoch noch weiter voranzutreiben, wurde im März 2014 die neue Sorte GC4315 als bevorzugte Wahl für Anwendungen eingeführt, die noch höhere Schnittgeschwindigkeiten und noch längere Eingriffszeiten erforderten.

GC4315 wurde als Optimierer im ISO P15-Anwendungsbereich entwickelt und ist in der Lage, extrem hohen Arbeitstemperaturen standzuhalten. So sind höhere Metallabtragsraten ohne Zugeständnisse bei der Standzeit möglich. Ebenso wie GC4325 verfügt die Sorte über Inveio™, also einer unidirektionalen Kristallausrichtung. Speziell geeignet für die mannlose Massenproduktion, selbst in harten Werkstoffen, kann GC4315 sowohl bei Innen- als Außendrehanwendungen, beim Schruppen und Schlichten, bei Nass- und Trockenbearbeitung sowie bei kontinuierlichen Schnitten bis zu leichter Schnittunterbrechung eingesetzt werden.

Bei einer Kundenanwendung im Bereich Adaptergehäuse aus niedrig legiertem Stahl (335 HB) zeigt GC4315 eindrucksvolle Ergebnisse. Die Wendeschneidplatte zerspant zwei komplette Bauteile (Außenaxial - und Plandrehen), während die Schneidplatte eines etablierten Konkurrenten lediglich 1,2 Teile schafft. Grund dafür ist die bessere Beständigkeit der neuen Sorte gegen Kolkverschleiß, welche bei dieser langen Eingriffszeit (19,24 Minuten pro Bauteil) entscheidend ist. Die Schnitttiefe beträgt 3 mm.

Gleichermaßen beeindruckende Resultate wurden bei einem anderen Kunden erzielt. Hier handelte es sich um das Außenprofildrehen einer Antriebswelle aus niedrig legiertem Stahl (200 HB). Bei einer Schnittgeschwindigkeit. von 350 m/min punktete GC4315 mit einem höheren Widerstand gegen Freiflächenverschleiß sowie besserer Schneidkantensicherheit im Vergleich zur Schneidplatte eines Wettbewerbers, die nach der Bearbeitung eine verschlissene Beschichtung sowie ein freigelegtes Substrat aufwies.

Anderswo auf der Welt hat ein weiterer Automobilkunde bei der Bearbeitung von Kolben (Außendurchmesser) festgestellt, dass mit GC4315 20 Bauteile zerspant werden konnten, die Wendeplatte des Wettbewerbs jedoch nur 17 Teile erzielte. Grund dafür ist der verbesserte Widerstand gegen abrasiven Kolkverschleiß, wodurch GC4315 der bei der Bearbeitung von niedrig legiertem Stahl P2.5.Z.HT (310 HB) erzeugten Wärme besser standhält. Darüber hinaus wurde die Schnittgeschwindigkeit von 180 auf 200 m/min erhöht, gleichzeitig können jetzt sogar tiefere Schnitte von 2.5 mm gemacht werden, wo vorher 2.0 mm üblich waren.

Noch längere Standzeit

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Viele mögen das Drehen der sogenannten weicheren Stähle im P25-Bereich als ziemlich unkompliziert ansehen, aber in Wahrheit kann die Duktilität des Werkstoffs, wie z. B. niedrig legierter Stahl, häufig größere, ungleichmäßigere Späne erzeugen, die ein gutes Ergebnis schmälern. Infolgedessen sind gute Spanformung und -bruch der Schlüssel zur Beibehaltung einer hohen Produktivität bei diesen Werkstoffen.

Die Beziehung zwischen Schnitttiefe und Eckenradius der Wendeschneidplatte hat einen großen Einfluss auf den möglichen Spanbruch. In der Fertigung sollte für beste Ergebnisse deshalb versucht werden, eine Schnitttiefe zu erzielen, die größer als oder mindestens so nah wie möglich am Wert des Eckenradius liegt.

Auch die Vorschubgeschwindigkeit hat bei der Zerspanung von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt einen großen Einfluss auf den Spanbruch. Einr geringer Vorschub bringt dünne Späne hervor, die sehr schwierig zu brechen sind. Niedrige Vorschübe in Kombination

mit kleineren Schnitttiefen bedeuten aber auch, dass der Span den Spanbrecher gar nicht erreichen kann. Um diese Probleme zu lösen, sollte immer mit dem größtmöglichen Vorschub gefahren werden, wobei jedoch die Stabilität des Werkstücks, das Werkzeug, die Aufspannung sowie die Anforderungen an die Oberflächengüte berücksichtigt werden müssen.

Für eine optimale Spanbildung sollte immer eine Schneidrichtung gewählt werden, die einen effektiven Einstellwinkel möglichst nah an 90° bietet – deshalb sollte Rückwärtsdrehen vermieden werden, da bei dieser Operation ein sehr kleiner effektiver Einstellwinkel auftritt. Eine bessere Spanbildung kann mit einer nach unten gerichteten Schnittbewegung am Werkstück erreicht werden, wodurch auch das Vibrationsrisiko gesenkt wird.

Erfolgversprechende Strategie

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Prozessvariablen in Stahldrehanwendungen sind zweifelsohne kritisch, speziell in Hinblick auf die Wahl der richtigen Wendeschneidplatten zum Drehen. Bei der Auswahl der Schneidstoffe müssen mehrere Faktoren berücksichtigt und abgewogen werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

In der Vergangenheit machten Ingenieure strategische Kompromisse zwischen Materialabtragsraten, Werkzeugstandzeiten und dem Risiko von Prozessunterbrechungen. Heutzutage besteht jedoch die wichtigste Überlegung darin, wie Prozesse anzupassen sind, die Nutzen aus Drehmaschinen ziehen, die für geringen Bedienereinsatz entwickelt wurden. Der

Bediener kann anwesend sein, sollte aber mehrere Maschinen überwachen und versorgen. Oder aber der Bediener muss überhaupt nicht anwesend sein, da er die Maschine für eine mannlose Schicht, eine Nacht oder für ein Wochenende eingerichtet hat. In solch einer Arbeitsumgebung sind Zuverlässigkeit und Berechenbarkeit der Leistungen eines Schneidwerkzeugs von größerer Wichtigkeit. Mit den Sorten GC4325 und GC4315 hat Sandvik Coromant bewiesen, dass sich das Unternehmen der wechselnden Prioritäten bei der Drehbearbeitung bewusst ist und Schneidstoffe entwickelt, die den Produzenten einen echten Vorteil in Sachen Produktivität und Rentabilität verschafft.

Kritische Auswahl

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www.sandvik.coromant.com/steelturning

Sandvik Coromant ist der Weltmarktführer für Werkzeuge, Werkzeuglösungen und Know-how in der metallbearbeitenden Industrie. Mit außergewöhnlich hohen Investitionen in Forschung und Entwicklung schaffen wir gemeinsam mit unseren Kunden einzigartige Innovationen und setzen neue Maßstäbe für die Produktivität. Zu unseren Kunden zählen weltweit führende Unternehmen der Automobil-, Luftfahrt- und Energiebranche. Sandvik Coromant hat 8000 Mitarbeiter und ist in 130 Ländern vertreten. Wir sind Teil des Geschäftsbereichs Sandvik Machining Solutions innerhalb der globalen Unternehmensgruppe Sandvik.