Kühlen Sie das Werkzeug mit effizienten neuen Schneidwerkzeuglösungen

May 30, 2023

Eine der Hauptaufgaben beim Metallschneiden besteht darin, die enorme Hitze, die beim Schneiden entsteht, effizient abzuleiten. Gerade bei Dreharbeiten, bei denen ein ständiger Kontakt zwischen Schneide und Werkstück besteht, stellt dies eine Herausforderung dar.

Während ein großer Teil der beim Drehen entstehenden Wärme im Span abgeführt wird, können die in der Schneidzone herrschenden Temperaturen und die Hitze je nach Material, Vorschub und Drehzahl Temperaturen von über 1000 °C erreichen. Dadurch werden thermische Prozesse aktiviert, die zu einem schnelleren Verschleiß des Schneidwerkzeugs führen. Im Extremfall kann das Werkzeug nach kurzer Zeit sogar durchbrennen. Eine positivere, an den Prozess angepasste Geometrie und Schnittgeschwindigkeit schaffen zwar oberflächliche Abhilfe, verursachen aber langfristig entweder Kosten oder senken die Produktivität.

Die Flutung der Schneidzone, die häufig verwendete externe Kühlmethode, ist in der Anwendung nicht präzise und ihre tatsächliche Wirkung ist begrenzt. Tatsächlich kühlt das relativ ungenaue und unkontrollierte Einströmen von Kühlmittel oder Öl in den Schneidprozess die Späne und nicht die Schneidkante. In vielen Fällen kommt es durch die hohen Temperaturunterschiede an der Trennstelle zu einem Thermoschock, der die Schneidkante tödlich schädigt.

Anstatt die Schnittzone zu überfluten, gibt es laut Werkzeughersteller ARNO Werkzeuge bessere Lösungen, darunter das ARNO Cooling System (ACS), mit dem es gelingt, Kühlmittel über zwei Kanäle von oben und von unten direkt an die Schnittstelle zuzuführen.

ARNO Werkzeuge hat das praxiserprobte ACS-System in zwei Varianten entwickelt. Bei der ACS1-Variante wird der Kühlmittelstrahl in einem Kühlmittelkanal entlang des Plattensitzes geführt und tritt direkt an der Schneidzone aus. Das Kühlmittel gelangt dann effektiv unter den Span und spült ihn optimal aus der Schneidzone.

Bei der ACS2-Variante wird der Kühlmittelkanal am Plattensitz mit einem zweiten strömungsoptimierten Kühlmittelstrahl von unten auf die Werkzeugflanke gekoppelt. Die neuesten Entwicklungen bieten diesen Kühlmittelkanal mit einem dreieckigen Auslass, der das Kühlmittel über die gesamte Breite der Wendeschneidplatte bis zum Rand liefert.

Der innengeführte Kühlmittelstrahl trifft stets präzise auf die Schnittzone und die Werkzeugflanke. Außerdem wird die Gefahr von Materialansammlungen an der Schneidkante und dem damit verbundenen Abbröckeln der Schneidkante minimiert.

Fortschritte bei der additiven Fertigung

ARNO nutzte additive 3D-Druckverfahren, um Teilmodule mit fortschrittlicher Technologie herzustellen. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung eines dreieckigen Kühlmittelauslasses, um den Kühlmittelstrahl auf maximale Kühlung bei minimalem Verbrauch zu steuern und die äußerste Kante der Werkzeugflanke zu „überfluten“.

Diese optimierten Kühlbedingungen ermöglichen auch weitere Optimierungsmöglichkeiten, wie beispielsweise eine Reduzierung der Einsatzbreite.

Das ACS2 führt Kühlmittel unter den Span und spült ihn leichter aus der Schneidzone. Die Späne sind kürzer und die Neigung zur Aufbauschneidenbildung ist stark reduziert. Messungen bestätigen, dass diese Kühlmittelmethode die Temperatur um etwa die Hälfte senkt. Dadurch wird das Werkzeug deutlich weniger beansprucht und der Freiflächenverschleiß wird deutlich reduziert. Anstatt Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten zum Schutz des Werkzeugs senken zu müssen, könnten die Raten sogar erhöht werden, so das Unternehmen.

Die Produktivität steigt, da die Werkzeugstandzeiten deutlich länger sind. Anwender berichten, dass ihre Werkzeuge bis zu dreimal oder mindestens doppelt so lange halten. Weniger Werkzeugwechsel entlasten letztendlich das Bedienpersonal. Ganz zu schweigen von der deutlich reduzierten Maschinenstillstandszeit.

Darüber hinaus ermöglicht es Anwendern, auch beim Werkzeugwechsel eine Innenkühlung ohne Schläuche und Störkanten aufrechtzuerhalten. Auch bei Drehoperationen muss der Anwender nicht auf die direkte Kühlung verzichten. Mit dem richtigen Werkzeughalter führen die integrierten Kanäle das Kühlmittel nahe an die Schneidzone zu. Es sind keine aufwändigen Anpassungen nötig, da das Plug-and-Play-System immer passt. Optional bietet der Hersteller passend zu den Werkzeughaltern ein VDI-Haltewerkzeug an, das dem Halter ohne jegliche Rohr- oder Schlauchverbindungen Kühlmittel zuführt.

Selbst bei Langdrehmaschinen mit häufigem Werkzeugwechsel ist eine integrierte Kühlung möglich. Um dies zu erreichen, empfiehlt ARNO Werkzeuge die Werkzeuglösung AWL mit Schiebeköpfen und das Schnellwechselsystem AFC. Das AWL-Werkzeughaltersystem bietet Lösungen für eine Vielzahl von Werkzeugmaschinenherstellern von Langdrehmaschinen.

Die AFC-Schnellwechselhalter werden auf einem Festanschlag montiert und über zwei Schnellspannschrauben kann die benötigte Wendeplatte montiert bzw. entnommen werden. Zwei separate Kühlkanäle im Werkzeughaltersystem können geöffnet oder geschlossen werden, um den parallelen Einsatz von Werkzeugen mit und ohne Durchkühlung zu ermöglichen.

Es ist fast immer von Vorteil, wenn möglich Werkzeuge mit durchgehender Werkzeugkühlung zu verwenden. Und wenn ein Werkzeughersteller die Fertigungsszenarien des Anwenders versteht und sich auch viele Gedanken über den Prozess gemacht hat, wie im Fall des ACS und des AWL, erhält die Produktivität einen echten Schub.

1. Dauerhafte Schädigung eines Metalls durch Erhitzen, was entweder zum beginnenden Schmelzen oder zur interkristallinen Oxidation führt. 2. Beim Schleifen wird das Werkstück so heiß, dass es durch Anlassen oder Härten zu einer Verfärbung oder einer Veränderung der Mikrostruktur kommt.

Flüssigkeit, die den Temperaturaufbau an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung reduziert. Liegt normalerweise in Form einer Flüssigkeit vor, z. B. einer löslichen oder chemischen Mischung (halbsynthetisch, synthetisch), kann aber auch Druckluft oder ein anderes Gas sein. Aufgrund der Fähigkeit von Wasser, große Mengen an Wärme zu absorbieren, wird es häufig als Kühlmittel und Träger für verschiedene Schneidpasten verwendet, wobei das Wasser-zu-Massen-Verhältnis je nach Bearbeitungsaufgabe variiert. Siehe Schneidflüssigkeit; halbsynthetische Schneidflüssigkeit; Schneidflüssigkeit mit löslichem Öl; synthetische Schneidflüssigkeit.

Tangentialgeschwindigkeit auf der Oberfläche des Werkzeugs oder Werkstücks an der Schnittschnittstelle. Die Formel für die Schnittgeschwindigkeit (sfm) lautet: Werkzeugdurchmesser 5 0,26 5 Spindeldrehzahl (U/min). Die Formel für den Vorschub pro Zahn (fpt) ist Tischvorschub (ipm)/Nutenzahl/Spindelgeschwindigkeit (U/min). Die Formel für die Spindeldrehzahl (U/min) lautet Schnittgeschwindigkeit (sfm) 5 3,82/Werkzeugdurchmesser. Die Formel für den Tischvorschub (ipm) ist Vorschub pro Zahn (ftp), 5 Anzahl der Werkzeugnuten, 5 Spindeldrehzahl (U/min).

Geschwindigkeit der Positionsänderung des Werkzeugs als Ganzes relativ zum Werkstück während des Schneidens.

Verringerung des Spiels an der Werkzeugflanke durch den Kontakt mit dem Werkstück. Verursacht letztendlich einen Werkzeugausfall.

Drehmaschine zum Sägen, Fräsen, Schleifen, Verzahnen, Bohren, Reiben, Aufbohren, Gewindeschneiden, Plandrehen, Anfasen, Nuten, Rändeln, Drehen, Abstechen, Auskegeln, Kegelschneiden sowie Nocken- und Exzenterschneiden als Stufen- und Geradeausdreher. Es gibt sie in verschiedenen Formen, von manuell über halbautomatisch bis hin zu vollautomatisch, wobei die Haupttypen Motordrehmaschinen, Dreh- und Konturdrehmaschinen, Revolverdrehmaschinen und numerisch gesteuerte Drehmaschinen sind. Die Motordrehmaschine besteht aus Spindelstock und Spindel, Reitstock, Bett, Schlitten (komplett mit Schürze) und Querschlitten. Zu den Merkmalen gehören Gang- (Geschwindigkeits-) und Vorschubwählhebel, Werkzeughalter, Verbundauflage, Leitspindel und Umkehrleitspindel, Gewindeschneidrad und Eilganghebel. Zu den speziellen Drehmaschinentypen gehören Durchgangsdrehmaschinen, Nockenwellen- und Kurbelwellendrehmaschinen, Bremstrommel- und Rotormaschinen sowie Spinn- und Pistolenlaufmaschinen. Für Präzisionsarbeiten werden Werkzeug- und Tischdrehmaschinen eingesetzt; erstere für Werkzeug- und Gesenkarbeiten und ähnliche Aufgaben, letztere für kleine Werkstücke (Instrumente, Uhren), normalerweise ohne Kraftvorschub. Modelle werden typischerweise nach ihrem „Schwung“ oder dem Werkstück mit dem größten Durchmesser, das gedreht werden kann, bezeichnet. Bettlänge oder der Abstand zwischen den Mittelpunkten; und PS erzeugt. Siehe Drehmaschine.

Streifen oder Block aus präzisionsgeschliffenem Material, der dazu dient, ein Werkstück anzuheben und es gleichzeitig parallel zum Arbeitstisch zu halten, um einen Kontakt zwischen Fräser und Tisch zu verhindern.

Das Werkstück wird in einem Spannfutter gehalten, auf einer Planscheibe montiert oder zwischen Spitzen befestigt und gedreht, während ein Schneidwerkzeug, normalerweise ein Einschneidewerkzeug, entlang seines Umfangs oder über sein Ende oder seine Fläche in das Werkstück eingeführt wird. Dies erfolgt in Form eines geraden Drehens (Schneiden entlang der Peripherie des Werkstücks); Kegeldrehen (Erzeugung eines Kegels); Stufendrehen (Drehen unterschiedlich großer Durchmesser am gleichen Werkstück); Anfasen (Abschrägen einer Kante oder Schulter); zugewandt (ein Ende abschneiden); Drehgewinde (normalerweise extern, können aber auch intern sein); Schruppen (großer Metallabtrag); und Endbearbeitung (letzte Lichtschnitte). Wird auf Drehmaschinen, Drehzentren, Spannmaschinen, Schraubautomaten und ähnlichen Maschinen durchgeführt.