Als erfahrener Lieferant von Stecheinsätzen habe ich aus erster Hand miterlebt, welche entscheidende Rolle Schnittgeschwindigkeit und Vorschub bei der Spanbildung bei Bearbeitungsvorgängen spielen. In diesem Blogbeitrag werde ich mich mit den Auswirkungen dieser beiden Parameter auf die Spanbildung befassen und dabei auf meine jahrelange Erfahrung und mein Branchenwissen zurückgreifen.
Chipbildung verstehen
Bevor wir den Einfluss von Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit untersuchen, ist es wichtig, die Grundlagen der Spanbildung zu verstehen. Wenn ein Stecheinsatz in ein Werkstück schneidet, schert er Material in Form von Spänen ab. Form, Größe und Art der erzeugten Späne können den Bearbeitungsprozess, einschließlich der Werkzeuglebensdauer, der Oberflächenbeschaffenheit und der Produktivität, erheblich beeinflussen.
Es gibt drei Hauptarten von Spänen, die beim Einstechen entstehen können: kontinuierliche Späne, segmentierte Späne und diskontinuierliche Späne. Kontinuierliche Späne sind lange, ununterbrochene Materialbänder, die typischerweise bei der Bearbeitung duktiler Materialien mit hohen Schnittgeschwindigkeiten und niedrigen Vorschüben entstehen. Segmentierte Späne zeichnen sich durch eine Reihe kleiner, miteinander verbundener Segmente aus und entstehen häufig bei der Bearbeitung von Materialien mit mäßiger Duktilität. Diskontinuierliche Späne hingegen sind kurze, gebrochene Materialstücke, die häufig bei der Bearbeitung spröder Materialien oder bei hohen Vorschüben und niedrigen Schnittgeschwindigkeiten entstehen.
Der Einfluss der Schnittgeschwindigkeit auf die Spanbildung
Unter Schnittgeschwindigkeit versteht man die Geschwindigkeit, mit der sich die Schneidkante des Stecheinsatzes relativ zum Werkstück bewegt. Sie wird typischerweise in Oberflächenfuß pro Minute (SFM) oder Metern pro Minute (m/min) gemessen. Die Schnittgeschwindigkeit hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Spanbildung, da sie die Temperatur, die Scherspannung und die Verformungsgeschwindigkeit in der Schnittzone beeinflusst.
Hohe Schnittgeschwindigkeiten
Bei Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit steigt die Temperatur in der Schnittzone deutlich an. Dieser Temperaturanstieg erweicht das Werkstückmaterial, verringert seine Festigkeit und erleichtert das Scheren. Daher kommt es bei hohen Schnittgeschwindigkeiten eher zu kontinuierlichen Spänen, insbesondere bei der Bearbeitung duktiler Werkstoffe. Kontinuierliche Späne sind im Allgemeinen wünschenswert, da sie ein effizientes Schneiden anzeigen und zur Verbesserung der Oberflächengüte und Werkzeuglebensdauer beitragen können.
Allerdings gibt es eine Grenze, wie stark die Schnittgeschwindigkeit erhöht werden kann. Wenn die Schnittgeschwindigkeit zu hoch ist, kann die Temperatur in der Schnittzone zu hoch werden, was zu Werkzeugverschleiß, thermischen Schäden am Werkstück und schlechter Spankontrolle führt. Darüber hinaus können hohe Schnittgeschwindigkeiten auch das Risiko von Vibrationen und Rattern erhöhen, was sich negativ auf die Oberflächenbeschaffenheit und Maßhaltigkeit des bearbeiteten Teils auswirken kann.
Niedrige Schnittgeschwindigkeiten
Umgekehrt verringert sich die Temperatur in der Schneidzone, wenn die Schnittgeschwindigkeit verringert wird. Dies kann dazu führen, dass das Werkstückmaterial spröder wird und es zur Bildung segmentierter oder diskontinuierlicher Späne kommt. Segmentierte und diskontinuierliche Späne sind oft mit höheren Schnittkräften und erhöhtem Werkzeugverschleiß verbunden, da die Späne dazu neigen, in unregelmäßigen Formen und Größen abzubrechen, was zu mehr Reibung und Abrieb an der Schneidkante der Wendeschneidplatte führt.
Niedrige Schnittgeschwindigkeiten werden typischerweise bei der Bearbeitung spröder Materialien verwendet oder wenn eine hohe Oberflächengüte erforderlich ist. Allerdings können sie auch zu längeren Bearbeitungszeiten und verminderter Produktivität führen, da der Materialabtrag im Vergleich zu hohen Schnittgeschwindigkeiten geringer ist.
Die Auswirkung der Vorschubgeschwindigkeit auf die Spanbildung
Unter Vorschub versteht man die Strecke, die der Stecheinsatz pro Umdrehung oder pro Zahn in das Werkstück vordringt. Sie wird typischerweise in Zoll pro Umdrehung (IPR) oder Millimeter pro Umdrehung (mm/Umdrehung) gemessen. Auch die Vorschubgeschwindigkeit spielt bei der Spanbildung eine entscheidende Rolle, da sie die Dicke und Breite der erzeugten Späne beeinflusst.
Hohe Vorschubgeschwindigkeiten
Mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit erhöht sich auch die Dicke der erzeugten Späne. Dies kann insbesondere bei der Bearbeitung spröder Materialien oder bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten zur Bildung diskontinuierlicher Späne führen. Diskontinuierliche Späne sind oft mit höheren Schnittkräften und erhöhtem Werkzeugverschleiß verbunden, da die Späne dazu neigen, in unregelmäßigen Formen und Größen abzubrechen, was zu mehr Reibung und Abrieb an der Schneidkante der Wendeschneidplatte führt.
Allerdings kann durch hohe Vorschübe auch die Materialabtragsleistung gesteigert und so die Produktivität gesteigert werden. Darüber hinaus können hohe Vorschübe dazu beitragen, das Risiko von Vibrationen und Rattern zu verringern, da die Schnittkräfte gleichmäßiger über die Schneidkante der Wendeschneidplatte verteilt werden.
Niedrige Vorschubgeschwindigkeiten
Wenn die Vorschubgeschwindigkeit verringert wird, nimmt auch die Dicke der erzeugten Späne ab. Dies kann insbesondere bei der Bearbeitung duktiler Werkstoffe mit hohen Schnittgeschwindigkeiten zur Bildung von kontinuierlichen Spänen führen. Kontinuierliche Späne sind im Allgemeinen wünschenswert, da sie ein effizientes Schneiden anzeigen und zur Verbesserung der Oberflächengüte und Werkzeuglebensdauer beitragen können.
Niedrige Vorschübe können jedoch auch zu längeren Bearbeitungszeiten und verringerter Produktivität führen, da die Materialabtragsleistung im Vergleich zu hohen Vorschüben geringer ist. Darüber hinaus können niedrige Vorschübe das Risiko von Vibrationen und Rattern erhöhen, da die Schnittkräfte stärker auf einen kleineren Bereich der Schneidkante der Wendeschneidplatte konzentriert sind.
Finden der optimalen Schnittparameter
Wie wir gesehen haben, haben sowohl die Schnittgeschwindigkeit als auch der Vorschub einen erheblichen Einfluss auf die Spanbildung beim Einstechen. Um die optimalen Schnittparameter für eine bestimmte Anwendung zu finden, müssen mehrere Faktoren sorgfältig berücksichtigt werden, darunter das Werkstückmaterial, die Art des verwendeten Stecheinsatzes, die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit und die verfügbare Bearbeitungsausrüstung.
Im Allgemeinen wird empfohlen, mit konservativen Schnittparametern zu beginnen und die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub schrittweise zu erhöhen, bis die gewünschten Ergebnisse erzielt werden. Es ist außerdem wichtig, den Bearbeitungsprozess genau zu überwachen und bei Bedarf Anpassungen vorzunehmen, um eine optimale Leistung und Werkzeuglebensdauer sicherzustellen.
Unsere Stechplattenprodukte
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Kontaktieren Sie uns für Beschaffung und Beratung
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Referenzen
- Trent, EM, & Wright, PK (2000). Metallschneiden. Butterworth-Heinemann.
- Shaw, MC (2005). Prinzipien der Metallzerspanung. Oxford University Press.
- Kalpakjian, S. & Schmid, SR (2008). Fertigungstechnik und Technologie. Pearson Prentice Hall.