Wendeschneidplatten für spezielle Härtefälle

Sie gilt nach wie vor als hohe Schule: Die effektive und gleichzeitig wirtschaftliche Bearbeitung von Stählen mit unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten.

Die Schwierigkeiten bei der Bearbeitung solcher Materialien sind ebenso vielfältig wie die unterschiedlichen Zusammensetzungen und Härtegrade der zu bearbeitenden Werkstücke. All diese Kombinationen sind eine echte Herausforderung für die einzusetzenden Werkzeuge.

Legierte Stähle neigen oftmals dazu, während der Bearbeitung mit den Beschichtungen und Hartmetallsubstraten der Wendeschneidplatten chemisch zu reagieren. Das greift die Oberfläche des Schneidwerkzeuges an, führt häufig zu sogenanntem Kolkverschleiß und letztlich zu Schneidenausbrüchen und dem frühzeitigen Austausch der Wendeschneidplatten. Kühlmittelzufuhr und Schnittgeschwindigkeiten gilt es fein abzustimmen und zu optimieren. Bei den Maschinenbedienern sind diesbezüglich Erfahrung und Detailkenntnis gefragt.

Auch die Werkzeughersteller arbeiten an der ständigen Verbesserung ihrer Produkte. Sie entwickeln nicht nur neue Hartmetallsorten, sondern verbessern permanent Schneidengeometrien und Beschichtungen ebenso wie Spanbrechergeometrien und Oberflächenbeschaffenheit der Wendeschneidplatten.

Ziel ist es, auch im Bereich der Zerspanung von Stahl ein gleichmäßig leistungsfähiges und breites Anwendungsfeld zu eröffnen. Ziel ist, dass der jeweilige Betrieb mit einer Plattensorte möglichst viele Bearbeitungen an ähnlichen Stählen mit gleichmäßig guten Ergebnissen abdecken kann. Generell gilt es, immer auch eine möglichst lange Standzeit der Wendeschneidplatten zu erreichen, um Produktionsstopps zum Wechsel der Schneiden, geplant oder ungeplant, zu vermeiden. Mit dem Einsatz moderner Maschinen werden auch bei der Bearbeitung legierter Stähle immer höhere Schnittgeschwindigkeiten gewünscht.

Deshalb haben die Ingenieure bei Sumitomo Electric Hartmetall mit der Serie AC8000P nun eine ganze Familie neuer Hartmetallsorten und Beschichtungen entwickelt, speziell für die Zerspanung der unterschiedlichsten Stähle. Diese innovativen Wendeschneidplatten glänzen mit langen Standzeiten und Schnittgeschwindigkeiten bis zu 400 m/min. Sie setzen neue Maßstäbe in der Stahlbearbeitung.

Eigene Herstellung

Das Hartmetallsubstrat bildet die Basis der Leistungsfähigkeit einer Wendeschneidplatte und bestimmt deren Standzeit wesentlich mit. Insbesondere bei der Bearbeitung von legierten Stählen, aber auch im Hinblick auf die unterschiedlichen Beanspruchungen der Wendeschneidplatten bei der Bearbeitung mit kontinuierlichem Schnitt, unterbrochenem Schnitt oder gar stark unterbrochenen Schnitten kommt es auf die richtige Wahl des Hartmetalls an.

Der Rohstoff Hartmetall wird bei Sumitomo schon vom Rohmaterial an selbst hergestellt und speziellen Fertigungsschritten unterzogen. Dadurch kann Sumitomo nicht nur sehr viele Sorten anbieten, sondern hat mit der kompletten Herstellungskette auch die Reinheit und Qualität der Hartmetalle sowie die Sortierung der Korngrößen und Bindermaterialien voll unter Kontrolle. Dies ist ein Schlüsselfaktor für den langjährigen Erfolg und die gleichbleibende Qualität der Hartmetalle von Sumitomo.

Mit unterschiedlichen Härtegraden und unterschiedlichen Zähigkeiten stehen für jede Aufgabenstellung optimale Sorten zur Verfügung. Während bei unterbrochenem Schnitt meist eine hohe Zähigkeit von Vorteil ist, braucht es bei kontinuierlichem Schnitt eine hohe Härte, um lange Standzeiten zu ermöglichen.

Insbesondere bei der Stahlbearbeitung kann das Hartmetall ohne Beschichtung nicht brillieren. Mit der Sumitomo-eigenen Entwicklung sogenannter Abso­tech-Beschichtungstechnologie ist ein Quantensprung in der Schichthaftung gelungen, der Standzeiten in bisher ungekannte Längen zieht.

Mit einer neu entwickelten Grundierungsschicht wurde die Haftung der Beschichtung auf der Hartmetalloberfläche gegenüber herkömmlichen Schneidplatten deutlich gesteigert, was Abplatzungen und frühzeitiger Rissbildung vorbeugt. Diese Art Grundierung schafft einen vollständigen und festen Haftgrund auf der gesamten Oberfläche der Hartmetallplatte. Darauf wiederum haften die weiteren Schichten besonders gut, was auch hier frühzeitige Abscherungen oder Abplatzer verhindert.

Die folgenden Schichten, meist basierend auf Aluminiumoxid Al2O3 und feinkörnigem TiCN, verschaffen den Schneidplatten mit verschiedenen Sortierungen und Schichtlagen wiederum optimierte Verschleißverhalten bei unterschiedlichen Stählen. Dank der verbesserten Schichthärte und neuartiger Kontrolle der Ausrichtung der Beschichtungskristalle zeigen die Beschichtungen der AC8000P Serie von Sumitomo extrem verbesserte Standzeiten und Schneidleistungen.

Schlüsselfaktor ist hierbei das Ordnen und Ausrichten der Al2O3-Kristallstruktur die dadurch nicht nur eine dichtere Kristalloberfläche erreicht. Dank der Ausrichtung kann die Verschleißanfälligkeit um ein Vielfaches reduziert werden. Das erhöht die Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen, ungeordneten Kristallstrukturen eklatant.

Zudem verfügen diese Absotech genannten Beschichtungstechnologien über eine spürbar verbesserte Temperaturbeständigkeit und verhindern den gefürchteten Kolkverschleiß, der die Bearbeitung legierter Stähle oftmals so schwierig macht.

Obenauf sitzt eine abschließende Schicht, ebenfalls mit je nach Anforderung unterschiedlicher Ausprägung. Sie deckt nicht nur die Funktionsbeschichtung ab, sondern erhöht die Adhäsion und reduziert Abplatzungen des gesamten Beschichtungspaketes. Ihrerseits verbessert diese Abschlussschicht aber auch das Abgleiten der Stahlspäne und dient der Verschleißkontrolle.

Je nach Aufgabenstellung stehen unterschiedliche Ausprägungen der Beschichtung im Standardprogramm zur Verfügung, was einerseits Optimierungen beim Anwender leicht macht, andererseits ein ungewohnt breites Anwendungsfeld der Stahlbearbeitung abdeckt. Die Kunden berichten, dass sie mit den neuen Platten ein deutlich breiteres Anwendungsfeld bearbeiten können als bislang gewohnt.

Unterschiedliche Schneidanforderungen gibt es nicht nur von Stahlsorte zu Stahlsorte, sondern auch beim Schruppen und Schlichten. Eine gute Spankontrolle ist aber wichtig für den sicheren Fertigungsprozess. Um ein gutes Spanverhalten zu erzielen, braucht es beim Schruppen eine andere Schneidkante und Spanbrechergeometrie als für einen feinen Schlichtspan. Deshalb bietet Sumitomo viele verschiedene Plattengeometrien und Spanbrecher an. Die Auswahl der Spanbrecher erlaubt nicht nur eine Optimierung in Bezug auf die zu bearbeitende Stahlsorte, sondern auch für die jeweils gewünschten Schnittgeschwindigkeiten, Vorschubwerte und Schnitttiefen.

Auch die Schneidkantenform nimmt großen Einfluss. Seit Jahren ist Sumitomo bekannt für ihre zuverlässigen Schneidkantengeometrien und insbesondere für deren sorgsame Schneidkantenbehandlung in der Wendeschneidplattenfertigung. Diese findet sich natürlich auch bei den Platten der AC8000P-Serie. So hilft eine ganze Reihe abgestimmter Spanbrecher die jeweils beste Kombination für die jeweilige Stahlsorte und Bearbeitungsart zu finden. Damit wird nicht nur ein sicherer Fertigungsprozess, sondern auch ein wirtschaftlich optimales Arbeiten ermöglicht.

Spürbare Kostenentlastung

Kein Wunder also, dass viele Sumitomo-Kunden die AC8000P Serie ohne Zögern für die Zerspanung von Stählen einsetzen. Gelten doch gerade diese Bearbeitungen immer wieder als kritisch. Vielfach handelt es sich bei den Werkstücken um teure Zulieferteile, bei denen die Zulieferer unter hohem Kostendruck stehen. Viele Anwender der AC8000P-Serie berichten über spürbare Kostenentlastung und deutlich sicherere Prozesse mit erheblich weniger Unterbrechungen als bislang üblich.

So auch ein Hersteller eines Lagerrings aus dem Werkstoff 100Cr6. In diesem Fall wurde mit den gleichen Schnittparametern beim Schruppen wie bisher gearbeitet und in einem ersten Schritt nur die Wendeschneidplatte vom Wettbewerbsfabrikat auf die AC8020P von Sumitomo getauscht. Allein dadurch wurde die Standzeit einer Schneide von bisher 37 Minuten auf nun 64,2 Minuten verlängert. Viele Stillstandzeiten für Werkzeugwechsel wurden eingespart. Statt 700 Werkstücken kann dieser Kunde nun 1.213 Werkstücke mit einer Schneide fertigen.

Ein anderer Anwender fertigt aus C35 Maschinenbauteile jetzt mit einer Schnittgeschwindigkeit von 240 m/min und erreicht doppelte Standzeiten gegenüber der bisher eingesetzten Wendeschneidplatte. Bei einem Getriebebauteil aus 34CrMo4 konnte die Schnittgeschwindigkeit auf 250 m/min gesteigert werden. Trotzdem verminderte sich der Kolkverschleiß und die Standzeit der AC8020P Wendeschneidplatte hat sich um 50 Prozent erhöht.

Bei einigen unlegierten Stählen konnten mit Sumitomo-Wendeschneidplatten vom Typ AC8025P sogar Schnittgeschwindigkeiten über 400 m/min realisiert werden. Die vielen Kundenerfolge bestätigen die innovative Entwicklung von Sumitomo und untermauern, dass mit der AC8000P-Serie wirklich neue Maßstäbe in der Stahlbearbeitung gesetzt werden.

Quelle: Sumitomo Electric Hartmetall GmbH