Die Branche der Schneidwerkzeuge hat sich in den letzten Jahren verzehnfacht. Unter Hunderten von Optionen ist es schwer, das richtige Werkzeug zu wählen. Die Auswahl eines Werkzeugs, das niedrige Schnittkräfte, eine gute Oberflächengüte und einen reibungslosen Schnitt ermöglicht, ist komplex.
Dieser Blog ist für Sie, wenn Sie wissen wollen, wie Sie die richtigen Hartmetalleinsätze auswählen. Hier erfahren Sie alles über die richtigen Hartmetalleinsätze für Ihre Schneidanwendungen.
Fangen wir an!
Was sind Hartmetalleinsätze?
Hartmetalleinsätze sind Werkzeuge, die zur präzisen Bearbeitung von Metallen, einschließlich Stahl, Kohlenstoff, Gusseisen, hochwarmfesten Legierungen und anderen Nichteisenmetallen, verwendet werden. Sie sind austauschbar und in verschiedenen Ausführungen, Qualitäten und Größen erhältlich.
Bei der Auswahl der richtigen Hartmetall-Wendeschneidplatten gibt es einige grundlegende Überlegungen. Eine davon ist der Zerspanungsvorgang, ob Drehen, Fräsen oder Bohren. Hartmetall ist pro Stück teurer als andere typische Werkzeugmaterialien, und es ist spröder, so dass es anfällig für Abplatzungen und Brüche ist. Um diese Probleme auszugleichen, hat die Hartmetallschneidplatte selbst oft die Form eines kleinen Einsatzes für ein größeres Werkzeug, dessen Schaft aus einem anderen Material, in der Regel Kohlenstoff-Werkzeugstahl, besteht. Dies hat den Vorteil, dass an der Schnittstelle Hartmetall verwendet wird, ohne dass die hohen Kosten und die Sprödigkeit der Herstellung des gesamten Werkzeugs aus Hartmetall anfallen. In den meisten modernen Planfräsern werden Hartmetalleinsätze verwendet, ebenso in vielen Drehwerkzeugen und Schaftfräsern.
Hartmetalleinsätze werden bei hohen Geschwindigkeiten eingesetzt, die eine schnellere Bearbeitung ermöglichen, was letztlich zu einer besseren Endbearbeitung führt. Die Wahl des richtigen Hartmetalleinsatzes ist von entscheidender Bedeutung, denn es besteht die Gefahr, dass die Einsätze, die Maschine und das Schneidprodukt beschädigt werden.
Was macht Hartmetalleinsätze so gut?
Hier sind einige der Gründe, die Hartmetalleinsätze im Vergleich zu anderen Schneidwerkzeugen so großartig machen:
- Hartmetalleinsätze sind im Vergleich zu anderen ähnlichen Schneidwerkzeugen effizient und kostengünstig.
- Einige Hartmetalleinsätze wie Wolfram sind sehr widerstandsfähig und haben eine längere Lebensdauer.
- Hartmetalleinsätze gibt es in verschiedenen Formen und Sorten, die für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden können.
- Hartmetalleinsätze erzeugen eine wesentlich bessere Oberflächenqualität als andere Werkzeuge.
Materialien der Einsätze
Wendeschneidplatten werden aus verschiedenen Materialien hergestellt, bestehen aber in der Regel aus Hartmetall, Mikrokornkarbid, Keramik, CBN, Cermet, Diamant-PCD, Kobalt, Siliziumnitrid und Schnellarbeitsstahl. Die Beschichtung der Wendeschneidplatte erhöht die Verschleißfestigkeit und die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs. Zu diesen Beschichtungen gehören Titannitrid, Titancarbonitrid, Titan-Aluminiumnitrid, Aluminium-Titannitrid, Aluminiumoxid, Chromnitrid, Zirkoniumnitrid und Diamant-DLC.
Hartmetalleinsätze und ihre Geometrie
Die Geometrie der Hartmetall-Wendeplatten kann in drei Grundformen unterteilt werden, die für verschiedene Bearbeitungen optimiert sind, darunter Schruppen, Schlichten und mittelgroß. Hier sind einige Diagramme, die den Arbeitsbereich jeder geometrischen Form erklären, basierend auf dem geometrischen Spanbruch mit der Schnitttiefe.
Aufrauen
Das Schruppen umfasst eine Kombination aus hoher Schnitttiefe und Vorschubgeschwindigkeit. Dieser Prozess erfordert die höchste Kantensicherheit.
Fertigstellung
Das Schlichten umfasst wässrige Schnitttiefen und niedrige Vorschubgeschwindigkeiten. Dieses Verfahren erfordert geringe Schnittkräfte.
Mittel
Dieser Vorgang umfasst eine breite Palette von Tiefschnitten und Vorschubkombinationen.
Eingabewinkel für Einsätze
Der Einfahrwinkel, KAPR (oder Vorhaltewinkel, PISR), ist der Winkel zwischen der Schneide und der Vorschubrichtung. Für eine erfolgreiche Drehbearbeitung ist es wichtig, den richtigen Einfahr-/Führungswinkel zu wählen. Der Einfahr-/Führungswinkel beeinflusst:
- Spanbildung
- Die Richtung der Schnittkräfte
- Schneidenlänge im Schnitt
Arten von Hartmetalleinsätzen
Je nach Form und verwendetem Material werden verschiedene Arten von Hartmetalleinsätzen für unterschiedliche Zwecke verwendet. Bei diesen Einsätzen handelt es sich um austauschbare Aufsätze für Schneidwerkzeuge, die in der Regel aus der eigentlichen Schneidkante bestehen. Zu diesen Hartmetalleinsätzen gehören:
- Bauwesen
- Wälzfräsen
- Fräsen
- Bergbau
- Anzapfen
- Sägen
- Bohren
- Nuten
- Abschneiden und Trennen
- Scheren
- Schneiden
- Einfädeln
- Wenden
- Drehen des Bremsrotors
Hartmetalleinsätze haben unterschiedliche geometrische Formen. Zum Beispiel:
Runde/kreisförmige Einsätze
Runde oder kreisförmige Hartmetall-Wendeschneidplatten werden für das Fräsen von Knöpfen und das Drehen von Radiusnuten verwendet.
Triangle / Trigon Einsätze
Triangle- oder Trigon-Hartmetallplatten haben eine dreieckige Form mit drei gleichen Seiten und drei Spitzen mit Winkeln von 60 Grad. Es handelt sich um dreieckige Wendeschneidplatten, die einem Dreieck ähneln, aber eine abgewandelte Form haben, wie z. B. gebogene Seiten oder mittelgroße Winkel, die an den Spitzen Abstufungen aufweisen.
Vierseitige Hartmetalleinsätze
Zu den vierseitigen Hartmetalleinsätzen gehören diamantförmige, rhombische, quadratische und rechteckige Formen. Diamantförmige Hartmetalleinsätze sind vierseitig mit zwei spitzen Winkeln und werden für die Materialabtragung verwendet.
Quadratisch
Quadratische Hartmetalleinsätze haben vier gleiche Seiten. Rechteckige Hartmetalleinsätze hingegen haben vier Seiten. Zwei der Seiten sind länger als die beiden anderen. Diese Arten von Hartmetalleinsätzen werden zum Einstechen verwendet, wobei die kurzen Seiten der Einsätze die eigentliche Schneidkante bilden.
Rhombisch / Parallelogramm
Rhombische oder parallelogrammförmige Hartmetallplatten sind ebenfalls vierseitig, mit einem Winkel an den Seiten für den Schneidenspitzenabstand.
Andere geformte Hartmetalleinsätze sind Fünfecke mit fünf gleichen Seiten und Winkeln, und achteckige Einsätze haben acht Seiten.
Neben der Form unterscheidet man Hartmetall-Wendeplatten auch nach ihrem Spitzenwinkel. Hier sind einige Hartmetalleinsätze mit verschiedenen Spitzenwinkeln:
- Ball Nose Mill:
Ein Kugelkopf-Hartmetalleinsatz hat eine "halbkugelförmige" Kugelspitze, deren Radius die Hälfte des Fräserdurchmessers beträgt. Mit diesem Hartmetalleinsatz lassen sich weibliche Halbkreise, Nuten oder Radien bearbeiten.
- Radius-Spitzenfräser:
Ein Radiusfräser-Hartmetalleinsatz ist ein gerader Einsatz mit einem geschliffenen Radius an den Spitzen. Diese Art von Hartmetalleinsatz wird bei Fräsern verwendet.
- Fase Tip Mill:
Ein Fasenfräser enthält einen Winkelabschnitt an der Spitze, um einen schrägen Schnitt oder eine abgeschrägte Kante am Werkstück zu erzeugen.
- Hundeknochen Hartmetalleinsatz:
Ein Hundeknochen-Hartmetalleinsatz ist ein zweischneidiger Einsatz mit einem schmalen Montagezentrum und bietet an beiden Enden eine breitere Schneideigenschaft. Diese Art von Hartmetalleinsatz wird zum Nutenfräsen verwendet. Ihre Spitzen haben einen Winkel von 35, 50, 55, 60, 75, 80, 85, 90, 108, 120 und 135 Grad.
Was sind die Hauptverwendungszwecke von Hartmetalleinsätzen?
Hartmetallschneidplatten werden seit Ende der 1920er Jahre verwendet. Diese Schneidwerkzeuge sind in der Welt der Metallzerspanung allgegenwärtig. Hier sind einige der Anwendungen von Hartmetalleinsätzen in der Metallschneideindustrie. Hartmetalle sind für Dutzende von Geschäftsinhabern, Bauarbeitern und vielen anderen Branchen weltweit äußerst hilfreich.
Herstellung von chirurgischen Instrumenten
In der Medizin sind Ärzte und Chirurgen bei allen Arten von medizinischen Eingriffen auf präzise und langlebige Werkzeuge angewiesen, und Hartmetalleinsätze gehören dazu.
Am häufigsten werden Hartmetalle in der medizinischen Industrie verwendet. Die Basis des Werkzeugs selbst besteht jedoch aus Titan oder rostfreiem Stahl und die Spitze des Werkzeugs aus Wolframkarbid.
Schmuckherstellung
Hartmetalleinsätze sind in der Schmuckindustrie weit verbreitet. Sie werden sowohl für die Formgebung von Schmuckstücken als auch für die Schmuckstücke selbst verwendet. Wolfram Material fällt hinter dem Diamant auf der Härteskala, und es ist ein ausgezeichnetes Material bei der Herstellung von Trauringen und anderen Schmuckstücken verwendet.
Außerdem sind Juweliere auf effiziente Werkzeuge angewiesen, um teure Stücke zu bearbeiten, und Hartmetall- und Wolframeinsätze gehören dazu.
Nuklearwissenschaft
Einsätze aus Wolframkarbid werden auch in der Nuklearindustrie als wirksame Neutronenreflektoren verwendet. Dieses Material wurde auch bei frühen Untersuchungen zu nuklearen Kettenreaktionen verwendet, insbesondere zum Schutz von Waffen.
Hartdrehen und Fräsen
Das Drehen ist ein fast fehlerfreies Verfahren für Keramik. Im Allgemeinen handelt es sich um einen kontinuierlichen Bearbeitungsmechanismus, der es ermöglicht, dass ein einzelner Hartmetalleinsatz über einen längeren Zeitraum im Schnitt verbleibt. Dies ist ein hervorragendes Werkzeug, um die hohen Temperaturen zu erzeugen, die für eine optimale Leistung der keramischen Wendeplatten erforderlich sind.
Auf der anderen Seite kann das Fräsen mit der unterbrochenen Bearbeitung beim Drehen verglichen werden. Jeder Hartmetalleinsatz am Werkzeugkörper wird bei jeder Umdrehung des Fräsers in den Schnitt hinein- und wieder herausgefahren. Im Vergleich zum Drehen sind beim Hartfräsen viel höhere Spindeldrehzahlen erforderlich, um die gleiche Oberflächengeschwindigkeit zu erreichen und effizient zu arbeiten.
Um die Oberflächengeschwindigkeit eines Drehmechanismus an einem Werkstück mit einem Durchmesser von drei Zoll zu erreichen, muss ein Fräser mit vier Zähnen und einem Durchmesser von drei Zoll mit der vierfachen Drehgeschwindigkeit arbeiten. Bei Keramik erzeugt das Objekt einen Schwellenwert von Wärme pro Einsatz. Daher muss jede Wendeschneidplatte schneller laufen, um das Wärmeäquivalent eines Einpunkt-Drehwerkzeugs bei Fräsvorgängen zu erzeugen.
Hartmetalleinsätze für schwierige Materialien
Die spanabhebende Industrie hat sich drastisch verändert, und diese Veränderungen lassen sich an den Wendeplatten zum Fräsen und Drehen der ungeeigneten Werkstoffe ablesen. Dieser Abschnitt zeigt auf, wie Hartmetall-Wendeplatten ungeeignete Werkstoffe verändern.
In der heutigen Welt spielen mit Hartmetall beschichtete Wendeschneidplatten, Cermet, kubisches Bornitrid (CBN) und polykristalliner Diamant (PKD) eine wichtige Rolle.
Hartmetalleinsätze mit einzigartigen Geometrien und Beschichtungen widerstehen mechanischen Stößen und Hitze, während sie gleichzeitig dem abrasiven Verschleiß standhalten. Der produktive Einsatz dieser Wendeschneidplatten kann jedoch verschiedene externe Faktoren erfordern - einer davon kann eine Partnerschaft mit einem sachkundigen Werkzeuglieferanten sein.
Hartmetalleinsätze werden bei der Herstellung verschiedener Materialien wie Stahllegierungen verwendet. Diese Stahllegierungen werden in vielen Anwendungen immer härter. Dieser Stahl härtet auf 63 RC und wird häufig in der Farbstoff- und Formenindustrie verwendet.
Früher schnitten die Formenbauer die Teile vor der Wärmebehandlung, doch heute werden Präzisionsbearbeitungswerkzeuge im vollständig gehärteten Zustand eingesetzt, um Verformungen durch die Wärmebehandlung zu vermeiden. Mit dieser Technik können selbst vollständig gehärtete Werkstoffe wirtschaftlich mit Hartmetalleinsätzen bearbeitet werden.
In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden zum Beispiel Hartmetalleinsätze verwendet. Sie verwenden runde Hartmetalleinsätze, wenn sie harte Stähle bearbeiten wollen. Auf diese Weise erhält man ein robusteres Werkzeug ohne gefährdete scharfe Ecken.
Auswahl der Hartmetall-Einsatzsorten
Auch bei der Auswahl der Hartmetall-Wendeplatten ist es wichtig, die Sorten im Auge zu behalten. Ziehen Sie immer gehärtete Sorten in Betracht, da diese die Kanten gegen die hohen radialen Schnittkräfte schützen. Außerdem bieten sie bei gehärteten Blechen eine hohe Eintritts- und Stoßsicherheit.
Einige speziell formulierte Hochtemperatursorten widerstehen der Hitzeentwicklung, wenn der Stahl auf 60 RC härtet. Andererseits wirken stoßfeste Hartmetalleinsätze mit einer Aluminiumoxidbeschichtung den hohen Temperaturen entgegen, die beim Fräsen harter Stähle entstehen.
Hartmetalleinsätze, hauptsächlich aus Wolfram und Kobalt, werden zunächst in Pulverform hergestellt. In der Mühle wird das trockene Rohmaterial dann mit einer Kombination aus Ethanol und Wasser vermischt. Diese Mischung ergibt eine graue Aufschlämmung mit einer Konsistenz wie ein Joghurtgetränk. Diese Mischung wird getrocknet und dann zur Qualitätskontrolle an ein Labor geschickt. Dieses Pulver besteht aus Agglomeraten, kleinen Kugeln mit einem Durchmesser von 20 bis 200 Mikrometern, und wird dann zu Pressmaschinen transportiert, in denen Einsätze mit verschiedenen Qualitäten hergestellt werden.
Hartmetalleinsätze zum Fräsen
Wie in anderen Industriezweigen werden auch in der Fräsindustrie Hartmetalleinsätze verwendet. Sie lösen jedes erdenkliche Anwendungsproblem. Zu diesen Hartmetalleinsätzen gehören Kugelkopf-Hartmetalleinsätze, Hochvorschub-Hartmetalleinsätze, Toroid-Hartmetalleinsätze, Backdraft-Hartmetalleinsätze und Flachboden-Hartmetalleinsätze. Alle diese Hartmetalleinsätze lösen spezifische Probleme bei
die Mühlenindustrie.
Der größte Teil der Bearbeitungsleistung an Formen und Gesenken konzentriert sich auf die in der Fräsindustrie üblichen Formenmaterialien. Nur die Geometrien der Oberformen unterscheiden sich voneinander. Hier sind einige Formwerkstoffe, die in der Fräsindustrie bevorzugt werden:
Aluminium
Aluminium ist in der Fräsindustrie in einigen Segmenten das bevorzugte Formenmaterial. Diese Zerspanungsraten sind acht- bis zehnmal schneller als bei der Bearbeitung von Stahl.
In jüngster Zeit haben die Aluminiumhersteller bessere hochfeste Werkstoffe mit Härteeigenschaften zwischen 157 und 167 Brinell entwickelt. Es ist schwierig, sehr glatte Oberflächen auf Aluminium zu bearbeiten, so dass das Polieren zu einem kritischen Arbeitsschritt im Endprozess wird.
Für das Fräsen von Aluminium werden Hartmetalleinsätze der Sorte C2 zum Schruppen und der Sorte C3 zum Schlichten benötigt. Für Schrupp- und Schlichtanwendungen, bei denen scharfe Kanten erforderlich sind, sollten nur Hartmetall-Wendeschneidplatten allgemeiner Qualität mit mittlerer Körnung und hervorragender Verschleißfestigkeit verwendet werden.
Hartmetall-Einsätze für das Drehen
Das Drehen ist ein fast fehlerfreier Vorgang für Keramik. In der Regel handelt es sich um ein kontinuierliches Bearbeitungsverfahren, bei dem eine einzige Wendeschneidplatte über einen relativ langen Zeitraum im Schnitt eingesetzt werden kann. Dies ist ein hervorragendes Werkzeug, um die hohen Temperaturen zu erzeugen, die für eine optimale Leistung der Keramikwendeplatten erforderlich sind.
Auf der anderen Seite kann das Fräsen mit einem unterbrochenen Mechanismus beim Drehen verglichen werden. Jeder Hartmetalleinsatz auf dem Werkzeugkörper wird bei jeder Umdrehung des Fräsers in den Schnitt ein- und ausgeschaltet. Im Vergleich zum Drehen sind beim Hartfräsen viel höhere Spindeldrehzahlen erforderlich, um die gleiche Oberflächengeschwindigkeit für eine effiziente Bearbeitung zu erreichen.
Um die Oberflächengeschwindigkeit eines Drehmechanismus an einem Werkstück mit einem Durchmesser von drei Zoll zu erreichen, muss ein Fräser mit einem Durchmesser von drei Zoll und drei Zähnen mit mindestens der vierfachen Drehgeschwindigkeit laufen. Bei Keramik erzeugt das Objekt für jeden Hartmetall-Einsatz ein Wärmepotenzial. Daher muss bei Fräsvorgängen jeder Hartmetalleinsatz schneller laufen, um das Wärmeäquivalent eines Einpunkt-Drehwerkzeugs zu erzeugen.
Hartmetalleinsätze zum Gewindeschneiden
Hartmetalleinsätze werden auch in der Gewindeschneidindustrie verwendet. Hochwertige dreieckige Hartmetalleinsätze bieten eine Lösung für die meisten Anforderungen der Gewindeindustrie. Diese Hartmetalleinsätze eignen sich für eine breite Palette von Anwendungen, von grundlegenden bis hin zu komplexen Anwendungen.
In der Gewindeindustrie zeichnen sich Hartmetalleinsätze durch folgende Merkmale aus:
- Eine große Auswahl an Hartmetallsorten und Beschichtungen, die auf unterschiedliche Werkstoffe und Fertigungsverfahren zugeschnitten sind
- Hochwertige Gewinde durch die Wendeplatten
- Schneiden von Linien mit einer Größe von nur 0,5 mm
- Einsätze für Innen- und Außenarbeiten sowie für Rechts- und Linksgewinde erhältlich
Um die Oberflächengeschwindigkeit eines Gewindeschneidens auf einem Werkstück mit einem Durchmesser von drei Zoll zu erreichen, muss ein Gewindeschneidwerkzeug mit vier Zähnen und einem Durchmesser von drei Zoll mit der vierfachen Drehgeschwindigkeit arbeiten. Bei Keramik erzeugt das Objekt einen Schwellenwert von Wärme pro Einsatz. Daher muss bei Gewindeschneidoperationen jeder Einsatz schneller laufen, um das Wärmeäquivalent eines Einspitz-Drehwerkzeugs zu erzeugen.
Die Wahl des richtigen Hartmetalleinsatzes ist keine leichte Aufgabe, aber wenn Sie alle genannten Parameter beachten, kann dieser Prozess einfach und bequem sein. Achten Sie nicht auf das Markenimage des Einsatzes, denn das hat keinen Einfluss auf seine Leistung. Wählen Sie eine Hartmetall-Wendeschneidplatte immer nach Ihrem Verwendungszweck aus, sei es zum Fräsen, Gewindeschneiden oder in einer anderen Branche.
Dieser Beitrag wird Ihnen bei der Auswahl geeigneter Hartmetall-Wendeplatten helfen, indem er alle kritischen Faktoren berücksichtigt.
Im Folgenden finden Sie eine kurze Auflistung aller Punkte, auf die Sie bei der Auswahl von Hartmetalleinsätzen achten sollten:
- Form der Hartmetalleinsätze
- Arten von Hartmetalleinsätzen
- Verwendung in der Industrie
