Hartdrehen zur Verkürzung der Schleifzeit

Für bestimmte Anwendungen kann das Hartdrehen Toleranzen und Oberflächengüten liefern, die Schleifen überflüssig machen. Bei Arbeiten mit extrem engen Toleranzen kann das Hartdrehen auch als effektive Vorschlichtoperation dienen. Die Bearbeitung eines gehärteten Teils bis auf wenige tausend Zoll der Endform beschleunigt das Schleifen, indem die Menge des zu entfernenden Materials minimiert wird.

Das ist genau der Grund, warum die Produktionsstätte von Haas Automation in Oxnard, Kalifornien, jetzt ihre Drehspindelwellen vor dem Fertigschleifen hartdreht. Das Unternehmen dreht eine Vielzahl anderer Maschinenkomponenten hart auf Endgröße und Oberflächenbeschaffenheitsspezifikationen, aber dies ist das erste Mal, dass es das Hartdrehen als Vorbearbeitungsoperation verwendet. Dies hat nicht nur das Innen- und Außenschleifen beschleunigt, sondern auch eine unterbrochene Schleifsituation eliminiert, die aufgrund einer Verformung der Wellenoberfläche nach der Wärmebehandlung aufgetreten ist.

Verzerrungsdilemma

Der Schritt des Unternehmens, das Hartdrehen in seinen Spindelwellen-Fertigungsprozess zu integrieren, wurde durch das Problem der Oberflächenverzerrung vorangetrieben. Der unvorhersehbare Verzug machte es schwierig, den Innen- und Außendurchmesser der Welle genau zu lokalisieren, was bedeutete, dass die Schleifvorgänge für das Worst-Case-Szenario (größter Außendurchmesser, kleinster Innendurchmesser) eingerichtet werden mussten, um zunächst hohe Materialstellen zu beseitigen. Dies erhöhte nicht nur die Anzahl der erforderlichen Durchgänge, sondern führte auch zu einem unterbrochenen Schleifvorgang, der die Lebensdauer der Scheibe beeinträchtigte.

Haas hat eine seiner SL-40L CNC-Drehmaschinen mit Einsätzen aus kubischem Bornitrid (CBN) auf Lager, um die Rc-Spindelwellen aus der Mitte der 50er Jahre vor dem Schleifen zu drehen. Die Maschine führt jeweils einen Durchgang für Innen- und Außendurchmesser mit einer Schnitttiefe von bis zu 0,015 Zoll durch. „Unser Hartdrehverfahren kann Durchmessertoleranzen von ±0,0003 Zoll liefern, aber die Anforderungen für die Vorbearbeitung der Spindelwellen sind nicht so streng“, sagt Don Teller, Werkzeugmanager bei Haas. Der Schnitt bringt die Wellendurchmesser auf eine Endgröße zwischen 0,003 und 0,005 Zoll, was die Schleifzeit um 50 Prozent reduziert und die Lebensdauer der Scheibe verlängert.

Bei der Bearbeitung der Spindelwellen verzichtet das Unternehmen auf Kühlmittel. Das liegt daran, dass die relativ tiefe Schnitttiefe (DOC) einen Span erzeugt, der groß genug ist, um den Großteil der durch den Schnitt erzeugten Wärme abzuführen, was das Ziel beim Hartdrehen ist. Beim Hartdrehen von Teilen mit kritischen Toleranzen bei sehr kleinen DOCs flutet das Unternehmen jedoch die Schnittzone mit Kühlmittel. „In Fällen, in denen die Schnitttiefen sehr gering sind, fehlt dem Span die Masse, um die Wärme abzuleiten, die ein größerer Span hätte“, sagt Herr Teller. "Da zusätzliche Wärme in das Teil geleitet wird, verwenden wir eine große Menge Kühlmittel, um die thermische Stabilität aufrechtzuerhalten und Toleranzen einzuhalten."

Solche feinen Späne neigen auch dazu, "Stahlwolle" um die Werkzeugspitze herum zu bilden, so dass durch Fluten der Schneidzone ausreichend Kühlmittel durch die Späne strömen und die Werkzeugspitze erreichen kann. „Beim AD-Hartdrehen ist es auch hilfreich, das Kühlmittel möglichst aus entgegengesetzten Richtungen zuzuführen, falls es zu Spanwickelbildung kommt“, sagt Herr Teller. "Hochdruckkühlmittel ist eine weitere Alternative, aber Sie müssen das Kühlmittel präzise auf die Werkzeugspitze leiten."