Neuheiten bei Dixi Polytool

Werkzeuginnovationen gegen Schneidkantenzerstörer

| Redakteur: Silvano Böni

Verschleiss-Vergleich zwischen verschiedenen Hartmetallqualitäten.
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Verschleiss-Vergleich zwischen verschiedenen Hartmetallqualitäten. (Bild: Dixi Polytool)

Durch schwer zerspanbare Werkstoffe, beispielsweise Titan- oder Nickellegierungen, nehmen die Anforderungen an Hochleistungswerkzeuge immer mehr zu. Ohne optimierte Werkzeuge ist ein erfolgreiches Bearbeiten dieser Materialien praktisch nicht möglich. Das weiss auch Dixi Polytool, und bietet gleich mehrere Lösungen dafür an.

Titanlegierungen, Nickellegierungen oder austenitische rostfreie Stähle wurden für anspruchsvolle Anwendungen in Bezug auf mechanische, chemische und thermische Beständigkeit entwickelt. Diese Werkstoffe sind jedoch entsprechend ihren Eigenschaften schwer zu verarbeiten. Die Bearbeitung dieser
Materialien ohne optimierte Werkzeuge führt aus folgenden Gründen zu einem sehr schnellen
Verschleiss:

- Die Materialien haben eine viel geringere Wärme­leitfähigkeit als Stahl. Der Grossteil der Schnittwärme wird also vom Werkzeug und nicht von den Spänen absorbiert.

- Die Späne sind schwieriger zu zerlegen und haben eine höhere Kaltverformung, was einen optimierten Spannraum erfordert.

Um die Anforderungen an die Zerspanbarkeit zu erfüllen, müssen die Werkzeugschneiden also sehr hohe Schneidkräfte und Temperaturen sowie deren Schwankungen aushalten. Zusätzlich muss die Werkzeuggeometrie einen wirksamen Spanfluss ermöglichen. In dieser Hinsicht hat Dixi Polytool zwei Lösungen entwickelt und im Herbst 2017 auf den Markt gebracht (Dixi 7342, Dixi 7343).

Bei der Entwicklung der zwei Fräser hat Dixi die Schleifparameter optimiert und verbessert, um damit das beste Verhältnis zwischen der Schärfe an der Schneidekante und dem Verschleiss zu erreichen. Dank dieser Geometrie und optimierter Hartmetallsorte konnte der Verschleiss deutlich verringert werden.

Optimierte Spannutengeometrie

Titanlegierungen und austenitische rostfreie Stähle besitzen eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als Stahl, eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine sehr hohe Dehnbarkeit. Jedoch erzeugen sie doppelt so grosse Schnittkräfte wie Titan. Diese Phänomene führen schnell zu Spanabflussproblemen, Schneidkantenverschleiss und vorzeitigem Werkzeugbruch.

Diese extremen Belastungen können nur durch eine optimierte Spannutengeometrie ausgehalten werden. Dixi konnte hier einen idealen Kompromiss zwischen Kerndurchmesser und Spanraum finden. Der vergrösserte Kerndurchmesser verbesserte die Steifigkeit und die Festigkeit des Fräsers, jedoch auf Kosten des Platzes für die Spanabfuhr. Die Geometrie des Spanraums musste also überarbeitet werden, damit ausreichend Platz für die Spanabfuhr vorhanden ist und gleichzeitig eine sehr hohe Steifigkeit erhalten bleibt.

Neuer Schruppfräser mit Spanbrechprofil

Um die Angebotspalette noch weiter zu vergrössern, hat die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Dixi eine neue Familie von Spanbrechprofilfräsern entwickelt, die auf die gleichen Werkstoffe wie die Fräser 7342 und 7343 abzielt.

Werkzeuge mit einem Spanbrechprofil sind für Schruppbearbeitungen besser geeignet als Fräser ohne Spanbrecher, insbesondere wenn die Bearbeitungen instabil sind. Herkömmliche Spanbrechprofile können jedoch gewisse Anforderungen nicht erfüllen. Beispielsweise zeigte ein interner Test, welcher in rostfreiem austenitischem Stahl durchgeführt wurde, eine drastische Verringerung der Leistung nur durch das Ändern der Kühlschmierung. Durch den Wechsel von Schneidöl zu Emul­sion wurde die Standzeit um das 20-Fache reduziert.

Basierend auf diesen Erkenntnissen begann die Abteilung F&E bei null und stellte sich verschiedene Modelle von Spanbrechern vor. Um die Entwicklungskosten zu begrenzen, wurden mehrere Spanbrechgeometrien einer grundlegenden Studie unterzogen. Es stellte sich heraus, dass die U-förmige Geometrie die niedrigsten Beanspruchungen aufwies im Vergleich zu herkömmlichen Modellen und die Spanbrechfunktion beibehalten wurde, das heisst, dass die Schneidkräfte reduziert und der ideale Spanbruch erreicht wurde.

Laborversuch gibt Klarheit

Im Laborversuch wurde eine optimierte Hartmetallsorte, die sowohl verschleissfest als auch aussergewöhnlich reissfest ist, für die Schruppfräser eingesetzt. Die Vorteile dieses Metalls wurden insbesondere bei Tests in einem medizinischen Edelstahl (Klasse 1.4441) sichtbar.

Der Fräser mit der optimierten Hartmetallsorte zeigte beispielsweise einen vernachlässigbaren Verschleiss nach 660 cm³, während das klassische Hartmetall eine starke Absplitterung aufwies. Zum Vergleich wurde zusätzlich ein Konkurrenzmodell hinzugefügt, dieser Test musste jedoch früh gestoppt werden (knapp 220 cm3), da beim Profil starke Absplitterungen auftraten.

Neuste Beschichtungen

Für die Beschichtung der Typen 7342, 7343 und 7220 hat Dixi die neuesten technologischen Fortschritte mit einfliessen lassen, um so eine glatte Beschichtung und eine aussergewöhnliche Haftung erreichen zu können. Die siliziumbasierte Zusammensetzung und die Struktur der C-TOP-Beschichtung erreichen eine Härte von mehr als 3300 Hv0,05 und eine Hitze­beständigkeit von mehr als 1000 °C, die eine aus­sergewöhnliche Beständigkeit gegen Verschleiss und Oxidation bietet. Bei internen Tests bestätigte die Abteilung F&E die Leistung der C-TOP-Beschichtung im Vergleich zu den besten Beschichtungen auf dem Markt für die Edelstahlbearbeitung. Tatsächlich war der Verschleiss bei der C-TOP-Beschichtung nach 12,5 Metern zweimal geringer. Versuche in Materialien wie Chrom-Werkzeugstahl oder Nickellegierungen haben diese Leistungen bestätigt.

Fazit

Dank der idealen Abstimmung zwischen dem Hartmetall, der Beschichtung und der Geometrie ermöglichen die neuen Modelle Dixi 7342, 7343 und 7220 eine deutliche Verbesserung der Leistung und des Einsatzbereiches der Fräser. So können Herausforderungen, wie die Bearbeitung eines neuen, schwer zerspanbaren Werkstoffes oder eine verbesserte Zykluszeit, dank der von Dixi Polytool vorgeschlagenen Lösungen ohne Bedenken angegangen werden. SMM

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