{"id":3939,"date":"2019-12-06T05:33:54","date_gmt":"2019-12-06T05:33:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.mcctcarbide.com\/?p=3939"},"modified":"2020-05-06T01:59:02","modified_gmt":"2020-05-06T01:59:02","slug":"to-prolong-a-tool-life-at-high-cutting-speed-what-signs-of-wear-should-we-stay-alert-to","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/um-eine-standzeit-bei-hoher-schnittgeschwindigkeit-zu-verlangern-auf-welche-verschleiserscheinungen-sollten-wir-wachsam-bleiben\/","title":{"rendered":"Welche Verschlei\u00dferscheinungen sollten wir beachten, um die Lebensdauer des Werkzeugs bei hoher Schnittgeschwindigkeit zu verl\u00e4ngern?"},"content":{"rendered":"
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Der Stromverbrauch beim Metallschneiden wird in Form von Schneidw\u00e4rme und Reibung ausgedr\u00fcckt. Diese Faktoren machen das Werkzeug unter schlechten Bearbeitungsbedingungen, mit hoher Oberfl\u00e4chenbelastung und hoher Schnitttemperatur. Der Grund f\u00fcr die hohe Temperatur liegt darin, dass der Span mit hoher Geschwindigkeit an der Stirnfl\u00e4che des Werkzeugs entlang gleitet, wodurch ein hoher Druck und eine starke Reibung an der Schneidkante entstehen.<\/p>\n\n\n\n

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Zusammenbruch<\/h2>\n\n\n\n

Bei der Bearbeitung trifft die Schneide auf den harten Punkt in der Mikrostruktur des Bauteils oder schneidet intermittierend, was zu Schwankungen der Schnittkraft f\u00fchren kann. Daher hat das Schneidwerkzeug die Eigenschaften hoher Temperaturbest\u00e4ndigkeit, hoher Z\u00e4higkeit, hoher Verschlei\u00dffestigkeit und hoher H\u00e4rte.<\/p>\n\n\n\n

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Rillenverschlei\u00df<\/h2>\n\n\n\n

Im letzten halben Jahrhundert wurde viel Forschungsarbeit geleistet, um die Leistung von Schneidwerkzeugen kontinuierlich zu verbessern. Einer der entscheidenden Faktoren, die die Verschlei\u00dfrate fast aller Schneidstoffe beeinflussen, ist die bei der Bearbeitung erreichte Schnitttemperatur. Leider ist es schwierig, die Parameter der Schneidtemperaturberechnung zu definieren, aber experimentelle Messungen k\u00f6nnen die Grundlage f\u00fcr empirische Formeln liefern.<\/p>\n\n\n\n

Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass die gesamte beim Schneidprozess erzeugte Energie in Schneidw\u00e4rme umgewandelt wird und 80% der Schneidw\u00e4rme von den Sp\u00e4nen abgef\u00fchrt wird<\/p>\n\n\n\n

Der numerische Wert \u00e4ndert sich mit einigen Faktoren, und die Schnittgeschwindigkeit ist der Hauptfaktor. Dadurch gelangen etwa 20% der W\u00e4rme in das Werkzeug. Selbst wenn kohlenstoffarmer Stahl geschnitten wird, kann die Werkzeugtemperatur 550 \u2103 \u00fcberschreiten, was die h\u00f6chste Temperatur ist, die HSS aushalten kann. Beim Schneiden von geh\u00e4rtetem Stahl mit einem CBN-Werkzeug kann die Temperatur von Werkzeug und Span 1000 \u00b0C \u00fcberschreiten.<\/p>\n\n\n\n

Zusammenhang zwischen Werkzeugverschlei\u00df und Standzeit<\/h2>\n\n\n\n

Werkzeugverschlei\u00dfmuster k\u00f6nnen in die folgenden Kategorien unterteilt werden:<\/p>\n\n\n\n

Verschlei\u00df der hinteren Schneidfl\u00e4che<\/p>\n\n\n\n

Rillenverschlei\u00df<\/p>\n\n\n\n

Kraterverschlei\u00df<\/p>\n\n\n\n

Zusammenbruch der Schneide<\/p>\n\n\n\n

Hei\u00dfer Riss<\/p>\n\n\n\n

Burst-Fehler<\/p>\n\n\n\n

Derzeit gibt es in der Branche keine allgemein anerkannte einheitliche Definition der Standzeit. Die Angabe der Standzeit f\u00fcr Werkst\u00fcckstoff und Schneidtechnologie ist erforderlich. Ein Verfahren zur Quantifizierung der Werkzeuglebensdauer besteht darin, einen akzeptablen maximalen Verschlei\u00dfwert der R\u00fcckseite zu definieren, dh VB oder VBmax.<\/p>\n\n\n\n

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Verschlei\u00df der hinteren Schneidfl\u00e4che<\/h2>\n\n\n\n

Aus mathematischer Sicht kann die Standzeit durch die folgende Formel ausgedr\u00fcckt werden. Die Taylor-Formel bietet eine gute ungef\u00e4hre Berechnungsmethode f\u00fcr die Vorhersage der Werkzeuglebensdauer.<\/p>\n\n\n\n

Vctn = C, was die allgemeine Form der Taylor-Formel ist. Die relevanten Parameter sind wie folgt:<\/p>\n\n\n\n

VC = Schnittgeschwindigkeit<\/p>\n\n\n\n

T = Standzeit<\/p>\n\n\n\n

D = Schnitttiefe<\/p>\n\n\n\n

F = Vorschub<\/p>\n\n\n\n

X und y werden experimentell bestimmt. N und C sind durch Experimente oder Erfahrungswerte ermittelte Konstanten. Sie unterscheiden sich durch unterschiedliche Werkzeugmaterialien, Werkst\u00fcckmaterialien und Vorsch\u00fcbe.<\/p>\n\n\n\n

Aus praktischer Sicht sollten drei Schl\u00fcsselelemente beachtet werden, um \u00fcberm\u00e4\u00dfigen Werkzeugverschlei\u00df einzud\u00e4mmen und hohe Temperaturen zu \u00fcberwinden: Substrat, Beschichtung und Schneidkantenbehandlung. Jedes Element h\u00e4ngt mit dem Erfolg oder Misserfolg der Metallzerspanung zusammen. Diese drei Elemente, kombiniert mit der Form der Spanrollnut und dem Verrundungsradius der Werkzeugspitze, bestimmen die anwendbaren Materialien und Anwendungsf\u00e4lle jedes Werkzeugs. Alle oben genannten Parameter sorgen zusammen f\u00fcr eine lange Lebensdauer des Schneidwerkzeugs und spiegeln schlie\u00dflich die Wirtschaftlichkeit und Zuverl\u00e4ssigkeit der Verarbeitung wider.<\/p>\n\n\n\n

Matrix<\/h2>\n\n\n\n

Hartmetallwerkzeuge mit Verschlei\u00dffestigkeit und Z\u00e4higkeit haben ein breiteres Spektrum an Bearbeitungsanwendungen. Werkzeuglieferanten kontrollieren normalerweise den WC-Korngr\u00f6\u00dfenbereich von 0,3 \u03bcm bis 5 \u03bcm, um die Leistungsf\u00e4higkeit der Matrix zu erfassen. Die WC-Korngr\u00f6\u00dfe hat einen gro\u00dfen Einfluss auf die Leistung der Werkzeugzerspanung. Je kleiner die WC-K\u00f6rnung ist, desto verschlei\u00dffester ist das Werkzeug; im Gegenteil, je gr\u00f6\u00dfer die WC-Korngr\u00f6\u00dfe ist, desto besser ist die Werkzeugz\u00e4higkeit. Die Schaufeln aus ultrafeiner Kornmatrix werden haupts\u00e4chlich zur Verarbeitung der verarbeiteten Materialien in der Luft- und Raumfahrtindustrie wie Titanlegierungen, Inconel-Legierungen, Hochtemperaturlegierungen usw. verwendet.<\/p>\n\n\n\n

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Akkumulationstumor<\/h2>\n\n\n\n

Zus\u00e4tzlich kann die Z\u00e4higkeit der Matrix deutlich verbessert werden, indem der Kobaltgehalt von 6% auf 12% angepasst wird. Daher muss lediglich die Zusammensetzung des Matrixmaterials den Anforderungen an das Werkzeug hinsichtlich Z\u00e4higkeit und Verschlei\u00dffestigkeit in der Anwendung der Metallbearbeitung angepasst werden.<\/p>\n\n\n\n

Die Eigenschaften der Matrix k\u00f6nnen nicht nur durch die an die Oberfl\u00e4chenschicht angrenzende kobaltreiche Schicht verbessert werden, sondern auch durch selektives Hinzuf\u00fcgen anderer Arten von Legierungselementen zum Hartmetall, wie z. B. Titankarbid (TIC), Tantalkarbid (TAC), Vanadiumcarbid (VC) und Niobcarbid (NBC). Die kobaltreiche Schicht verbessert die Schneidkantenfestigkeit erheblich, wodurch das Werkzeug eine hervorragende Leistung bei Schruppbearbeitung und intermittierenden Bearbeitungsanwendungen aufweist.<\/p>\n\n\n\n

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Hei\u00dfer Riss<\/h2>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus sollten zur Abstimmung auf das Werkst\u00fcckmaterial und die spezifischen Verarbeitungsanforderungen die folgenden f\u00fcnf physikalischen Eigenschaften bei der Auswahl der geeigneten Matrix ber\u00fccksichtigt werden: Schlagz\u00e4higkeit, Querbruchfestigkeit, Druckfestigkeit, H\u00e4rte und thermische Schlagz\u00e4higkeit.<\/p>\n\n\n\n

Glasur<\/h2>\n\n\n\n

Zu den g\u00e4ngigen Beschichtungsmaterialien auf dem Markt geh\u00f6ren derzeit:<\/p>\n\n\n\n

Titanium nitride (TIN) – usually PVD coating, has the characteristics of high hardness and high oxidation resistance temperature.<\/p>\n\n\n\n

Titanium nitride carbide (TiCN) – the addition of carbon can improve the hardness and self-lubricating property of the coating.<\/p>\n\n\n\n

Titanium aluminum nitride (TiAlN or AlTiN) – consisting of a layer of alumina, extends tool life in applications with high cutting temperatures, especially for quasi dry \/ dry cutting. Compared with TiAlN coating, the surface hardness of the coating is higher due to the different ratio of aluminum to titanium. This coating scheme is very suitable for high speed machining applications.<\/p>\n\n\n\n

Chromium nitride (CRN) – with the advantages of high hardness and high wear resistance, is the first choice solution to resist chip accretion.<\/p>\n\n\n\n

Diamond (PCD) – has the best processing performance of non-ferrous alloy materials, especially for processing graphite, metal matrix composite, high silicon aluminum alloy and other grinding materials. It is not suitable to process steel at all, because the chemical reaction will destroy the combination of coating and substrate.<\/p>\n\n\n\n

Kraterverschlei\u00df<\/h2>\n\n\n\n

Durch die Analyse der Entwicklung von Beschichtungsmaterialien und des Wachstums der Marktnachfrage in den letzten Jahren k\u00f6nnen wir sehen, dass PVD-beschichtete Werkzeuge beliebter sind als CVD-beschichtete Werkzeuge. Die Dicke der CVD-Beschichtung variiert im Allgemeinen zwischen 5 und 15 Mikron<\/p>\n\n\n\n

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Die Dicke der PVD-Beschichtung liegt im Allgemeinen zwischen 2\u20136 &mgr;m. Wenn eine CVD-Beschichtung auf die obere Oberfl\u00e4che des Substrats aufgebracht wird, wird bei der CVD-Beschichtung eine Zugspannung erzeugt, w\u00e4hrend bei der PVD-Beschichtung eine Druckspannung erzeugt wird. Diese beiden Faktoren haben einen erheblichen Einfluss auf die Schneide, insbesondere auf die Werkzeugleistung beim intermittierenden Schneiden oder bei der kontinuierlichen Bearbeitung. Die Zugabe neuer Legierungselemente im Beschichtungsprozess ist nicht nur vorteilhaft, um die Haftung der Beschichtung zu verbessern, sondern auch um die Eigenschaften der Beschichtung zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

Schneidkantenbehandlung der Klinge<\/h2>\n\n\n\n

In vielen F\u00e4llen entscheidet die Schneidkantenbehandlung (Passivierung) \u00fcber Erfolg oder Misserfolg der Bearbeitung. Die Passivierungsparameter werden durch die voreingestellte Anwendung bestimmt. Beispielsweise unterscheidet sich die f\u00fcr die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Stahl erforderliche Schneidkantenbehandlung grundlegend von der f\u00fcr die Schruppbearbeitung.<\/p>\n\n\n\n

Im Allgemeinen erfordert das kontinuierliche Drehen eine Passivierung der Schneidkante, ebenso wie die meisten Fr\u00e4sarbeiten an Stahl und Gusseisen. F\u00fcr eine stark intermittierende Bearbeitung ist es notwendig, die Passivierungsparameter zu erh\u00f6hen oder die Schneidkante mit negativem T-Fasen anzufasen.<\/p>\n\n\n\n

Im Gegensatz dazu ist es bei der Bearbeitung von rostfreiem Stahl oder Superlegierungen erforderlich, die Klinge zu passivieren, um einen kleinen Passivierungsradius zu erhalten, und eine scharfe Schneidkante anzunehmen, da es bei der Bearbeitung solcher Materialien leicht zu einer Spanbildung kommt. Auch bei der Bearbeitung von Aluminium ist eine scharfe Schneide gefragt.<\/p>\n\n\n\n

In der Geometrie bietet iska ein breites Spektrum an Klingen mit spiralf\u00f6rmiger Schneide, deren Profil entlang der Achse progressiv um eine Zylinderfl\u00e4che verteilt ist. Die Richtung der Spiralklinge \u00e4hnelt einer Helix. Einer der Vorteile des Spiralkantendesigns besteht darin, den Schneidprozess glatt und \u00fcberm\u00e4\u00dfig zu gestalten, Rattern zu reduzieren und eine h\u00f6here Oberfl\u00e4cheng\u00fcte zu erzielen. Dar\u00fcber hinaus kann die spiralf\u00f6rmige Schneide mehr Schnittlast tragen, was die Schnittkraft reduzieren und gleichzeitig mehr Metall entfernen kann. Ein weiterer Vorteil von spiralf\u00f6rmigen Schneidwerkzeugen ist, dass sie eine l\u00e4ngere Standzeit haben, weil sie eine geringere Schnittkraft und Hitze haben. <\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

The power consumption in the process of metal cutting is expressed in the form of cutting heat and friction. These factors make the tool in bad machining conditions, with high surface load and high cutting temperature. The reason for high temperature is that the chip slides along the front face of the tool at high…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":19284,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[92],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/\u56fe\u72471-5.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3939"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3939"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3939\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/19284"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3939"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3939"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3939"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}