Neue Dreh-Werkzeuge machen kurzen Prozess mit langen Spänen Applitec: Kurzer (Span-)Prozess mit Bleifrei-Messing

Anbieter zum Thema

Applitec Moutier SA

Schwarz AG - Warmpresswerk

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Bleifreies Messing bringt für viele Fertigungsunternehmen zerspanungstechnische Herausforderungen mit sich. Die bleifrei-Messinglegierung CuZn42 / 40 ist aufgrund ihrer hohen Duktilität langspanend. Die siliziumdotierte Messinglegierung Ecobrass ist zwar kurzspanend, sorgt aber wegen des hohen Siliziumgehalts für hohen Werkzeugverschleiss. Applitec hat neue Drehwerkzeuge für die Decolletage- und Uhrenindustrie entwickelt, die perfekt auf die neuen Bleifrei-Messing-Sorten zugeschnitten sind. Für die langspanenden Bleifrei-Messing-Legierungen wurden spezifische Spanbrecher integriert. Für Ecobrass wurde eine komplette PKD-Werkzeuglinie entwickelt.

Welche Bedeutung die Kennzeichnung «X412» in den neunen Applitec-Wendeschneidplatten haben, erfahren Sie am Ende des Beitrages, nur so viel: Es spielt eine wesentliche Rolle im Rahmen der Entwicklung des Werkzeugspezialisten aus Moutier beim Drehen von Bleifrei-Messing. Hierfür hat Applitec zwei neue Werkzeuglinien für die Bearbeitung von Bleifrei-Messing-Legierungen entwickelt.

• Zum einen Hartmetall-Drehwerkzeuge für die Messinglegierungen CuZn42 / 40.

• Und zum anderen Diamant-Drehwerkzeuge (PKD) zur Bearbeitung von Silizium-dotierten Messinglegierungen wie Ecobrass.

Warum bedarf es dieser Werkzeugentwicklungen? Hintergrund ist, dass u.a. in der Uhren- oder auch Steckerindustrie und generell im Bereich der Decolletagefertigung ein fliessender Übergang zu Bleifrei-Messing-Legierungen stattfindet. Blei wird als Legierungsbestandteil in Werkstoffen im Rahmen der REACH-Verordnung der EU zukünftig nicht mehr zulässig sein.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 6 Bildern

Der Grund, dass Blei (Pb) zulegiert wurde, liegt an der Optimierung der zerspanungstechnischen Eigenschaften des Messings. Blei sorgt für einen guten Spanbruch und hat darüber hinaus eine leicht schmierende Wirkung, was den Werkzeugverschleiss reduziert. Als Alternative zu bleilegiertem Messing werden aktuell die bereits oben genannten bleifreien Messinglegierungen favorisiert:

• Ecobrass: Eine Messinglegierung, die mit Silizium dotiert ist.

• CuZn42 / 40: Kupferanteil mit 58 / 60 und Zinn mit 42 / 40 Prozent

Beim siliziumlegierten Ecobrass übernimmt Silizium als Legierungselement die Funktion für kurz brechende Späne; mit dem Nachteil, dass Silizium – aufgrund seiner hohen Härte - den Werkzeugverschleiss von Hartmetalleinsätzen massiv erhöht.

CuZn42 / 40 ist eine bleifreie, relativ duktile Messinglegierung, mit grosser Streckgrenze und zeigt damit aus zerspanungstechnischer Sicht ein typisch langspanendes Verhalten, wenn keine Spanbrecher zum Einsatz kommen. Verschleisstechnisch ist diese Messinglegierung dagegen unkritisch.

Pascal Kohler (Leiter Entwicklung) sagt gegenüber der SMM-Redaktion: «Die bisherigen Schneidgeometrien, die für bleidotiertes Messing eingesetzt wurden, funktionieren bei den neuen bleifreien Messingsorten überhaupt nicht mehr. Bei den CuZn42 / 40 Legierungen bilden sich lange Späne bis hin zu Wirrspänen. Damit ist der Zerspanungsprozess nicht mehr unter Kontrolle. Anders sieht es bei der Messinglegierung Ecobrass aus. Sie generiert zwar kurze Späne, aber sorgt für frühzeitigen Verschleiss der Hartmetalleinsätze. Damit ist in beiden Fällen eine prozesssichere Zerspanung mit klassischen Werkzeugen nicht mehr gegeben.»

Applitec hat für die neuen Legierungen respektive für deren zerspanungstechnischen Werkstoffeigenschaften zwei neue Werkzeuglinien entwickelt, wie Pascal Kohler sagt: «Wir beobachten die Situation schon länger. Die neuen Legierungen halten vermehrt Einzug in der Produktion unserer Kunden. Deshalb haben wir in den letzten beiden Jahren intensiv neue Werkzeuggeometrien und Beschichtungen entwickelt und viele Versuche gefahren. Beim Zerspanungsprozess gibt es immer mehre Aspekte, die eine wichtige Rolle spielen. Mit den neuen Legierungen ändern sich wie oben beschrieben nicht nur das Spanverhalten sondern auch die Schnittkräfte usw. Auch die Oberflächenstruktur verändert sich aufgrund veränderter Materialeigenschaften im Rahmen der Drehprozesse. Diese Aspekte müssen bei der Neuentwicklung mit einfliessen.»

Die Werkzeugentwickler von Applitec verfügen in der Werkzeugentwicklung über verschiedene Parameter, die sie variieren können. Die Basis ist das Hartmetallsubstrat, wie P. Kohler sagt und fortführt: «Im Bereich der Uhrenindustrie setzen wir konsequent auf Hartmetall, wenn es um siliziumfreie Messinglegierungen geht. Aber sobald Silizium als Legierungselement ins Spiel kommt und grössere Serien anstehen, sind polykristalline Diamantwerkzeuge erste Wahl. Und genau aus diesem Grund haben wir für die Uhrenindustrie eine neue PKD-Werkzeugserie für Ecobrass-Komponenten entwickelt. Unsere neuen PKD-Werkzeuge bringen herausragende Oberflächen als auch Standzeiten. Sie sind hervorragend auf siliziumlegiertes Messing Ecobrass zugeschnitten.»

Darüber hinaus sind die PKD-Werkzeuge für Materialien wie siliziumdotierte Aluminiumlegierungen, bleifreie Kupferlegierungen, Faserverstärkte Kunststoffe, Grafit bis hin zu Gold, Silber und Platin prädestiniert.

Für die CuZn42 / 40 Legierungen setzt Applitec auf neue Schneidgeometrien mit Spanbrecher, wie P. Kohler betont: «Ich möchte das anhand unseres neuen Einstechstahls für die Uhren- und Steckerindustrie «744SF-X412-0.6» betrachten. SF steht für unsere TOP-Watch-Werkzeuglinie. «X412» definiert unsere neue Schneidgeometrie. Wobei X für einen positiven Spanwinkel steht. Bei der darauffolgenden Ziffernfolge 412 steht die erste Ziffer für 4° Spanwinkel. Die letzten beiden Ziffern von «X412» geben die Länge des Spanbrechers an; und zwar 12 Hundertstel Millimeter. Man sieht den Spanbrecher kaum. Im Bereich der Uhrenindustrie orientieren sich die Makrogeometrien an den Schnittwerten und im Endeffekt den Spanquerschnitten. Aus dieser Perspektive sind 12 Hundertstel Millimeter Spanbrecher tatsächlich viel. Auch wenn man den Spanbrecher mit dem Auge fast nicht sieht, die Ergebnisse sind – auf den Spanbruch bezogen - riesig.»

Beide Werkzeugserien sowohl die Diamant PKD-Werkzeuge «TOP-Line» als auch die komplette SF-Linie («TOP-Watch») ist ab sofort ab Lager erhältlich, womit das Zerspanen von Bleifreimessing in Zukunft zu einer wahren Freude wird.

(ID:50225149)