Hartdrehen meistern: Herausforderungen mit fortschrittlicher Werkzeugtechnik überwinden

Hartdrehen wird seit Jahrzehnten eingesetzt, um zylindrische Schleifoperationen zu straffen und in vielen Fällen ganz zu eliminieren. Es ist schnell, präzise, und dank Werkzeuglieferanten wie Kennametal steht ein breites Sortiment an vorhersehbaren, kosteneffektiven Schneidwerkzeugen zur Verfügung, um selbst die schwierigsten gehärteten Stähle, Superlegierungen und Gusseisen zu beherrschen. Doch da die Luftfahrt, Automobil, Energieerzeugung und andere Branchen weiterhin noch robustere Metalle entwickeln, müssen sich Schneidwerkzeughersteller ebenfalls mit Hochleistungswerkzeugen weiterentwickeln, um diese Materialien zu bewältigen.

Best of Breed

Genau das hat Kennametal Inc. kürzlich mit der Einführung von KBH10 erreicht, einer neuen Generation von polykristallinem kubischem Bornitrid (PcBN) Hartdreh-Wendeschneidplatten, die speziell für die Herausforderungen des heutigen anspruchsvollen Marktes entwickelt wurden. Helmut Gremer, Senior Engineer für globale Bearbeitungstechnologie, sagt, die neue Platte ergänzt Kennametals bestehende PcBN-Qualitäten KBH20 und KB5630, indem sie die extreme Verschleißfestigkeit bietet, die nötig ist, um gehärtete Metalle bis 65 HRC erfolgreich zu drehen, besonders dort, wo sehr feine Oberflächengüten gefordert sind.

„Wir haben gesehen, dass viele Hersteller die zulässigen Toleranzen an Lagerzapfen, Ringen und Kolben, Getriebenaben usw. verringern“, sagt er. „Beispielsweise werden Maßtoleranzen von < 4 µm oder weniger zunehmend üblich, ebenso wie Oberflächenanforderungen besser als Ra < 0,4 µm. Diese neue Qualität schließt die Lücke für diese und andere Kunden, die überlegene Standzeiten beim Finishen solcher Teile benötigen.“

In einem Beispiel konnte ein bekannter Automobilhersteller die Standzeit mehr als verdoppeln – von 150 Stücken pro Schneide auf 350 Stücke – bei einer internen Plandrehoperation an einem 140 mm (5,5 Zoll) Durchmesser 5115 Legierungsstahl-Lagerzapfen, der zuvor auf 62 HRC gehärtet war. Und ein Antriebswellenhersteller erzielte ähnliche Ergebnisse, indem er die Standzeit von 250 auf 450 Stücke pro Schneide steigerte, beim Drehen von 58 HRC UC1 (ähnlich S53) Stahl auf seinen Vertikal-Revolverdrehmaschinen, dabei konstant eine Rz 6 Oberflächenrauheit haltend.

Den harten Fall machen

In jedem Fall wurden Schnittgeschwindigkeiten von 180 m/min (590 sfm) verwendet, mit Schnitttiefen von durchschnittlich 0,15 mm (0,006 Zoll) und Vorschüben von 0,22 bis 0,32 mm/U (0,0087 bis 0,013 Zoll/U). Auch in jedem Fall sparte der Kunde jährlich Tausende Dollar an Wendeschneidplattenkosten im Vergleich zur bestehenden Lösung, während die Stillstandszeiten durch Werkzeugwechsel erheblich reduziert wurden.

Der KBH10-Substrat ist völlig neu. Seine PcBN-Zusammensetzung ist für bis zu 20 % höhere Schnittgeschwindigkeiten ausgelegt, während er äquivalente oder in manchen Fällen weit größere Standzeit bietet. Kennametal-Ingenieure konnten häufig Ra 0,2 und Rz 1 Oberflächenrauheit erreichen, während sie die genannten Profil- und Maßtoleranzen konsequent einhielten. Und weil KBH10 in verschiedenen Geometrien und Schneidenvorbereitungen verfügbar ist, wird es schnell zur bevorzugten Platte für einen breiten Querschnitt von Herstellern und ihren Drehapplikationen.

„KBH10 ist ideal für Feinschlichtoperationen, doch zäh genug, um leichte Unterbrechungen oder variable Schnitttiefen-Operationen zu bewältigen“, sagt Gremer. „Und da Schnittdruck und damit Hitze reduziert sind, werden Krater- und Flankenverschleiß ebenfalls reduziert, was die Standzeit verlängert. Es gibt auch ein geringeres Auftreten der Weißen Schicht, die viele Hartbearbeitungsoperationen plagt.“

Dies wird durch KBH10s einzigartige Schneidenvorbereitung erreicht. Statt der traditionellen Wasserfall- oder Rundungsverrundung, die auf praktisch allen PcBN-Schneidwerkzeugen angewendet wird, hat Kennametal eine spezielle Form entwickelt, die sowohl schärfer als auch freischneidender ist als konkurrierende Lösungen, aber dennoch zäh genug, um den Strapazen des Hartdrehens standzuhalten.

„Vor fünf Jahren konnte niemand solche Kanten erzeugen, geschweige denn messen“, erklärt Gremer. „Dank einiger ziemlich neuer Fortschritte in Messtechnik und Werkzeugmaschinentechnologie können wir diese Verrundungsform konsistent produzieren, die passive Schnittkräfte um bis zu 40 % reduziert. Zusammen mit KBH10s zäherem Substrat – auch neu – haben wir eine Platte produziert, die ein feines Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit, Härte und Schärfe erreicht.“

Um die vollständige Produktlinie von Kennametal zu sehen, besuchen Sie MSCDirect.com.