Metallbearbeitung:6 Tipps zum Bohren von Edelstahl

Jeder Maschinist sollte wissen, wie man mit verschiedenen Materialien arbeitet, aber es gibt immer Raum für Verbesserungen. Hier sind einige Tipps und Anleitungen zum Bohren einer der anspruchsvolleren Metallgruppen, Edelstahl, die in der Medizin, der Luft- und Raumfahrt und im allgemeinen Maschinenbau weit verbreitet ist.

Aufgrund von Variationen der Bearbeitbarkeit von einer Legierung zur nächsten kann es schwierig sein, die optimalen Vorschübe und Geschwindigkeiten während der Bohroperationen zu bestimmen. Dies gilt für alle Materialgruppen, aber noch mehr für Edelstähle. Das liegt daran, dass zwischen dem Bohren von Löchern in Edelstahl 303 und 304 ein himmelweiter Unterschied besteht, insbesondere wenn Zusätze wie Selen (303SE) oder Kupfer (304Cu) in die Gleichung eingehen, wodurch diese beiden Edelstahllegierungen viel einfacher zu schneiden sind.

Ähnliche Beispiele gibt es an anderer Stelle innerhalb der Edelstahlfamilie. Zum Beispiel ist Edelstahl 416 weitaus besser bearbeitbar als 440C, insbesondere wenn letzteres im gehärteten Zustand ist (z. B. beim Bohren von Löchern in Felsen). Und obwohl die Legierungen mit Ausscheidungshärtung (PH) wie 13-8 PH und 15-5 PH unter denselben Oberbegriff wie andere rostfreie Stähle fallen, weisen sie Bearbeitbarkeitswerte auf, die mit einigen Superlegierungen vergleichbar sind.

Metallurgen werden erklären, dass solche Unterschiede auf die verschiedenen Kornstrukturen und chemischen Zusammensetzungen innerhalb dieser breiten Materialfamilie zurückzuführen sind. Sie weisen auf den Chrom- und Nickelgehalt hin – zwei Schlüsselfaktoren für die Bearbeitbarkeit – und sprechen über die vier Klassen von Edelstahl, nämlich austenitisch, ferritisch, martensitisch und Duplex, die alle unterschiedliche physikalische Eigenschaften und Bearbeitungseigenschaften aufweisen.

Und obwohl das alles aus technischer Sicht interessant sein mag, hat es wenig Gewicht für jemanden, der sich die grundlegende Frage stellt:Was ist der beste Bohrer für dieses Edelstahlteil, an dem ich arbeite, und wie schnell sollte ich ihn ausführen?

Steve George hat einige Vorschläge. Laut dem Senior Manager of Global Product Engineering bei Kennametal beginnt produktives Lochbohren mit dem richtigen Werkzeug.

Tipp Nr. 1:Entscheiden Sie sich für Vollhartmetallbohrer

„Edelstähle erzeugen viel Wärme, und Bohrer aus Vollhartmetall sind nicht nur hitzebeständiger als Schnellarbeitsstahl [HSS] und Kobalt, sondern auch härter und fester“, sagt George.

„Das, und sie sind normalerweise mit Kühlmittel durch das Werkzeug ausgestattet“, fährt er fort. „Aus diesem Grund können Sie sie schneller und aggressiver vorantreiben, was zu einem effizienteren Prozess und letztendlich zu höheren Gewinnen pro Teil führt. Die Setup-Parameter müssen dies jedoch unterstützen. Betriebe, die weniger starre Werkstückhalterungen, verschlissene oder unsachgemäß gewartete Werkzeughalter und ältere, langsamere Werkzeugmaschinen verwenden, könnten mit HSS besser dran sein.“

Tipp Nr. 2:Stärker drücken

Keith Hoover, regionaler Produktmanager bei Kennametal, fügt hinzu, dass die Legierungselemente in Edelstahl ihn wesentlich anfälliger für Kaltverfestigung machen.

„Edelstähle haben eine relativ hohe Zug- und Streckgrenze. Wenn Sie also einen bestimmten Vorschub pro Umdrehung nicht erreichen, haben Sie nicht die Eindringgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um einen richtigen Span zu erzeugen“, sagt Hoover. „Selbst bei gutem Kühlmittelfluss kann es passieren, dass Sie versehentlich eine kaltverfestigte Oberfläche erzeugen und sich nur schwer durchdrücken können. Deshalb empfehle ich je nach Art des rostfreien Stahls im Allgemeinen, am unteren Ende des empfohlenen Schnittgeschwindigkeitsbereichs zu beginnen und einen ziemlich aggressiven Vorschub zu verwenden.“

Tipp Nr. 3:Seien Sie konkret

Brandon Hull ist voll und ganz einverstanden mit der Kühlmittelzufuhr durch das Werkzeug. Der Vizepräsident für Produktmanagement und Geschäftsentwicklung bei Gühring Inc. stellt fest, dass Edelstähle typischerweise gummiartig und klebrig sind. Dies kann zu einer Aufbauschneide am Bohrer führen, die irgendwann abbricht und meist etwas Hartmetall mitnimmt. Neben der Verwendung einer angemessenen Kühlmittelzufuhr – vorzugsweise unter hohem Druck – ist die Auswahl eines Bohrers, der für das spezifische Werkstückmaterial ausgelegt ist, entscheidend.

„Normalerweise suchen Sie nach einer schärferen Schneide und einem relativ leichten Abziehschliff“, sagt er. „Zusammen mit dem richtigen Spannutenprofil und Spitzengeometrie und einer Beschichtung, die Hitze reduziert und die Spanabfuhr fördert, sind Hartmetallbohrer ein Muss für Anwendungen mit höheren Stückzahlen.“

In dieser Folge der MSC-Videoserie „Tooling Up“ diskutieren Metallbearbeitungs- und Fertigungsexperten über die Gesundheit der US-Fertigung:

Tipp Nr. 4:Nach rechts greifen

Hull taucht in die jahrelange Debatte über hydraulische versus mechanische versus Schrumpfsitz-Werkzeughalter ein, indem er erklärt, dass all diese für das Aufhängen an einem Hartmetallbohrer vollkommen akzeptabel sind, vorausgesetzt, der Halter ist von hoher Qualität und gut gepflegt. Er schlägt auch vor, dass an einer guten ER-Spannzange nichts auszusetzen ist.

„Normalerweise empfehle ich hydraulische Halter, aber ER eignet sich gut für Bohrer mit kleinerem Durchmesser – sagen wir, alles, was 3/8 Zoll und kleiner ist“, sagt er. „Ich weiß jedoch, dass die Leute dazu neigen, sie zu fest anzuziehen, und das führt zu Rundlaufproblemen. Verwenden Sie immer einen Drehmomentschlüssel und befolgen Sie immer die Empfehlungen des Herstellers, da diese von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sind.“

Tipp Nr. 5:Kontrolliere die Chips

Der regionale Anwendungsingenieur von OSG Tool, Daniel Dominski, bietet ähnliche Ratschläge an allen Fronten. Er weist auch auf etwas hin, das für die meisten Edelstähle gilt:Die Späne sind lang, fadenziehend und gefährlich, und wenn Sie sie nicht in den Griff bekommen, drohen Ihnen unnötige Ausfallzeiten durch verstopfte Arbeitsplätze und kaputte Maschinen oder Verletzungen durch Schnitte .

„Das ist einer der größten Probleme mit Edelstahl, und das liegt normalerweise daran, dass die Werkstatt eine Allzweckbohrmaschine verwendet“, sagt Dominski. „Sie müssen dann picken, aber das führt zu Kaltverfestigung und schlechter Standzeit. Wenn sie jedoch einen speziell für Edelstahl hergestellten Bohrer verwenden, haben sie eine viel bessere Chance, diese Späne schön und fest zusammenzurollen. Natürlich müssen sie bei wirklich gummiartigen Materialien wie 304L möglicherweise auch ihre Schnittgeschwindigkeiten verringern oder die Vorschubgeschwindigkeit erhöhen. Wie auch immer, niemand sollte sich mit Vogelnestern zufrieden geben.“

Tipp Nr. 6:Mathe machen

Das Problem, wie viele Besitzer von Maschinenanlagen und Einkäufer bestätigen werden, sind die höheren Kosten von Hartmetall. Diese Sichtweise ist besonders an Arbeitsplätzen in der Lohnproduktion und anderen High-Mix-Low-Volume-Herstellern weit verbreitet. Auch hier ist HSS vielleicht genau das Richtige, aber Dominski und seine Kollegen sind sich einig, dass Hartmetall fast immer zu geringeren Kosten pro Teil führt.

„So viele Menschen stecken immer noch bei den Vorabkosten fest und sehen nicht den Vorteil, das zusätzliche Geld für Hartmetall auszugeben“, sagt er. „Aber ich kann mehrere Beispiele für Geschäfte nennen, die für das Tool bei einem einzigen Auftrag bezahlen. Zum Beispiel haben wir kürzlich mit einer Werkstatt zusammengearbeitet, die 4,42-Millimeter-Löcher in Edelstahl 304 bohrte, die von 425 Löchern pro Werkzeug auf 4.000 mit Hartmetall stiegen, während ein anderer Kunde beim Bohren von Titan die Standzeit der Werkzeuge um mehr als das Achtfache erhöhte.“

Diese Beispiele sind ziemlich typisch, fügt er hinzu, und keines von ihnen erwähnt die größere Produktivität von Hartmetall, was signifikant ist. Zugegeben, es ist nicht für jede Anwendung geeignet, aber bei Edelstahl und anderen harten Materialien sind Vollhartmetallbohrer ein Kinderspiel.

Welche Tipps können Sie zum Bohren von Edelstahl, einer der anspruchsvolleren Metallgruppen, geben? Posten Sie Ihre Gedanken und Erkenntnisse in den Kommentaren unten.

BOHREN VON EDELSTAHL:WELCHER VON DIESEN 6 TIPPS IST AM NÜTZLICHSTEN?

Wie bohrt man am besten Edelstahl, eine der anspruchsvollsten Metallgruppen?

Es gibt eine Handvoll wichtiger Überlegungen, von der Verwendung von Vollhartmetallbohrern bis hin zu einem guten Spanmanagement.

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