Einfach besser drehen: Praktische Tipps von Walter für bessere Zerspanungsergebnisse

Tiger·tec® Gold-Wendeschneidplatten für das Drehen: Mit den Sorten WKP01G und WPP05G bietet Walter High-Performance-Schneidstoffe für Drehbearbeitungen, welche die Bearbeitungszeit um 20 bis 30 Prozent reduzieren.

Werner Strobel
Produktmanager Drehen bei Walter

„Rund 80 Prozent der Fehler, die beim Drehen passieren, fallen in den Bereich der Grundlagen. Bei knapp der Hälfte der Drehprozesse wird zwar die optimal geeignete Wendeschneidplatte eingesetzt, aber bei gut einem Viertel der Anwendung ist die eingesetzte Platte nicht geeignet.“

Werner Strobel, beim Zerspanungsspezialisten Walter als Produktmanager Drehen für ganz Deutschland verantwortlich, schätzt, dass rund 80 Prozent der Fehler, die beim Drehen passieren, in den Bereich Grundlagen fallen: „Bei knapp der Hälfte der Drehprozesse wird zwar die optimal geeignete Wendeschneidplatte eingesetzt, aber bei gut einem Viertel der Anwendung ist die eingesetzte Platte nicht geeignet.“ Die Zahlen beruhen auf Auswertungen dokumentierter Zerspanungsversuche und jahrelanger Erfahrung bei der Beratung zerspanender Unternehmen in konkreten Problemfällen sowie auf den vielen Schulungen und Trainings, die das Walter Team jedes Jahr zu allen Bereichen des Zerspanens durchführt. Für Drehteil und Drehmaschine hat Strobel die typischen Knackpunkte, an denen sich das Ergebnis und die Wirtschaftlichkeit von Drehprozessen mitentscheidet, zu einer praktischen Anweisung oder Checkliste zusammengefasst. In der industriellen Fertigung kommen überwiegend Drehwerkzeuge mit Wendeschneidplatten zum Einsatz, diese stehen auch bei den Optimierungstipps im Fokus.

Beim Drehen ergeben sich wichtige Zerspanungsparameter vor allem aus der Schnittgeometrie der jeweiligen Wendeschneidplatte.

Wahl der optimalen Wendeschneidplatte

Zentral für die Auswahl der optimalen Wendeschneidplatte ist die Angabe des zu bearbeitenden Werkstückstoffes, dessen Zugfestigkeit, und die Art der Bearbeitung. Dazu kommen Angaben zu den Schnittdaten wie Schnittgeschwindigkeit vc, Schnitttiefe ap, und Vorschub f. Auch die Beurteilung der Stabilität der Bearbeitungssituation spielt eine wichtige Rolle für die Auswahl der Hartmetallsorte. Aus diesem komplexen Verhältnis ergeben sich die Parameter für die geeignete Wendeschneidplattengeometrie und Hartmetallsorte, wie z. B. Grundform, Größe und Eckenradius. Üblicherweise geben Hersteller genau an, in welchem Anwendungsbereich sich das Einsatzgebiet der jeweiligen Wendeschneidplatte bewegt und was die optimalen Parameter sind. Dazu wurde in der Vergangenheit ein standardisiertes System entwickelt. Wendeschneidplatten sind deswegen international nach dem ISO-System genormt. Der ISO-Code enthält bis zu zwölf Stellen. Dabei sind die ersten sieben Stellen herstellerunabhängig und allgemein gültig.

Um die geeignete Wendeschneidplatte für einen Anwendungsfall zu finden, bieten viele Hersteller digitale Unterstützung an, sei es auf ihrer Webseite oder als App, wie mit Walter GPS und dem Walter Online-Katalog. „Die Qualität der Vorschläge, die das System auswirft, hängt jedoch stark von der Qualität des Inputs ab. Je konkreter Daten zu den unterschiedlichen abgefragten Parametern vorliegen, umso besser das Ergebnis“, betont Strobel.

Optimale Schnitttiefen und Vorschubbereich: Für jede Wendeschneidplatte gibt es einen optimalen Einsatzbereich, der sich aus Schnitttiefe und Vorschub errechnet. Hier am Beispiel der Walter Drehgeometrie MP5.

Wendeplattengeometrie geht vor Schneidstoffsorte

Grundsätzlich steht bei der Wahl der Schneidstoffe und der Beschichtung einer Wendeschneidplatte die Verschleißfestigkeit im Fokus. Der ideale Schneidstoff sollte verschleißfest, widerstandsfähig gegen Verformung, aber gleichzeitig auch möglichst zäh sein. „Geometrie und Schneidstoffsorte einer Wendeschneidplatte sind aneinander angepasst, aber natürlich gibt es hier mehr oder weniger große Spielräume. Die Schneidstoffsorte und Beschichtung kann aber nur bis zu einem gewissen Grad die Leistung einer nicht optimal an die Anwendung angepassten Schneidplattengeometrie ausgleichen“, erläutert Strobel. Hersteller wie Walter arbeiten kontinuierlich an der Verbesserung der Schneidstoffe und Beschichtungen, „aber verschleißarme Schneidstoffe sind keine Zaubermittel, mit dem sich quasi beliebig hohe Schnittparameter fahren lassen. Für beste Ergebnisse gilt deshalb, immer zuerst die Wendeplattengeometrie zu optimieren und erst dann die Schneidstoffsorte zu wählen“, so Strobel.

Typische Fehler bei der Einstellung auf Drehmitte: Beim Plandrehen und Abstechen auf Zentrum ist die Kontrolle der Mittenstellung unerlässlich.

Spanbruch optimieren

Lange Späne bergen die Gefahr, sich am Werkzeug oder in der Maschine zu verfangen. Gefährdet die Spanlänge und Spanform die Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit des Bearbeitungsprozesses, lässt sich der geeignete Spanbruch durch verschiedene Maßnahmen erreichen: Wahl einer besser geeigneten Schneidplattengeometrie, Veränderung des Umdrehungsvorschubs, Anpassung der Schnitttiefe sowie Änderung des Anstellwinkels.

Um die Standmenge zu optimieren, sollten Schnitttiefe (ap) und Vorschub (fn) maximiert, und Schnittgeschwindigkeit (vc) erhöht werden.

Richtiger Plattensitz

„Ein oft unterschätzter Faktor für die Prozessstabilität beim Drehen ist der Plattensitz der Wendeschneidplatte im Werkzeughalter. Wenn es schnell gehen muss, schleichen sich gerade hier Ungenauigkeiten ein, die weitgehende Auswirkungen, nicht nur auf die Standzeit der Platte, haben können. Deswegen sollte bei jedem Plattenwechsel der Werker eine Sichtprüfung des Plattensitzes vornehmen. Wird die Platte mit einer Schraubenspannung fixiert, ist die Vorspannung der Platte zu prüfen. Diese sollte bei ca. 0,2 Millimeter liegen, nicht bei null. Mit einer 0,01-Millimeter-Folie lässt sich die Linienanlage der Platte im Sitz überprüfen“, geht Strobel ins Detail.

Die Tiger·tec® Gold-Familie zum Drehen erzielt durch die neue hochtexturierte TiCN und Al₂O₃ eine höhere Standzeit, Flexibilität und Prozesssicherheit.

Einstellung auf Drehmitte erhöht Werkzeugstandzeit

Erfüllt eine Wendeschneidplatte nicht die erwartete Standmenge, kann beim Plandrehen oder Abstechen auf Zentrum die abweichende Mittenstellung des Werkzeugs die Ursache sein. Bei einer Übermittenstellung brechen die Schneidkanten der Platte schneller aus, bei Untermittenstellung bilden sich starke Butzen. Deswegen sollte die optimale Werkzeugstellung mit einem Probeschnitt an der Planfläche überprüft werden. Ab einem Durchmesser von 4,0 Millimeter sollte der Vorschub beim Plandrehen und Abstechen auf 0,05 mm/U reduziert werden.

Richtige Werkzeugauswahl bei der Bohrungsbearbeitung

Beim Bearbeiten von Bohrungen stellen die Schwingungen des Werkzeugs, die durch das Einwirken der Zerspanungskräfte entstehen, eine häufige Fehlerquelle dar. Mit dem richtigen Verhältnis zwischen der Auskraglänge L und dem Werkzeugdurchmesser D bleibt das Schwingungsverhalten gut beherrschbar. Die Faustformel dazu lautet: bei Wendeschneidplatten mit negativer Grundform: L:D max. ist 2,5:1; bei Wendeschneidplatten mit positiver Grundform: L:D max. ist 4:1. Ab 4xD sollte der Spanungsquerschnitt, in erster Linie die Schnitttiefe ap, bis auf 25 % gesenkt werden.

Standmenge richtig optimieren

Verschleißt eine Wendeschneidplatte zu schnell oder soll die Standmenge optimiert werden, empfiehlt Strobel folgende Reihenfolge: Zuerst sollte man die Schnitttiefe (ap) maximieren, um die Anzahl der Schnitte zu reduzieren, anschließend den Vorschub (fn) maximieren. Beide Maßnahmen reduzieren die Drehlänge. Danach sollte die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit (vc) erfolgen. Um die Bearbeitungstemperatur und dadurch den Verschleiß zu reduzieren, sollte gegebenenfalls die Schnittgeschwindigkeit (vc) reduziert werden. Faustformel zur Standmengenerhöhung: Schnittgeschwindigkeit vc .10 % und Vorschub fn + 10% ergibt Standmenge +20 %. In der App Verschleißoptimierung von Walter finden Werker neben der Ursachenbeschreibung auch die geeigneten Abhilfe- und Optimierungsmaßnahmen.

Für Fragen rund um das Thema Drehen steht Werner Strobel, Produktmanager Drehen bei Walter, unter werner.strobel@walter-tools.com zur Verfügung.