ZerspanungstechnikWalter Cut GX: Prozesssicher Abstechen
Neue Werkzeuge, Beschichtungen und Geometrien zum wirtschaftlichen beim Abstechen: Neue Beschichtungen und Geometrien ermöglichen bisher nicht erreichte Spitzenleistungen beim Einstechen und Abstechen. Ihre Eigenschaften kombinieren ein ungewöhnlich hohes Maß an Zähigkeit und Verschleißfestigkeit – was besonders beim Abstechen enorme Vorteile bringt. Walter bietet für diese Anwendungen ein neues Sortiment an, das die Prozesssicherheit verbessert und höhere Standzeiten garantiert.
Bei den G1042 Tiefstechklingen wird durch die 4-Punkt Klemmung ein optimaler Sitz der GX Platten gewährleistet – und ist zudem ein einfach zu bedienendes Klemmsystem.
Tipp: Abstechen von Stangenmaterial
Grundsätzlich sollte beim Abstechen darauf geachtet werden, dass das Werkzeug so stabil wie möglich ist. Der Schaftquerschnitt ist so groß wie möglich zu wählen – die Stechtiefe so klein wie möglich. Dadurch können Vibrationen verhindert werden, die sich grundsätzlich negativ auf die Qualität des Abstiches sowie die erreichbare Standmenge auswirkt.
Um Material einzusparen, sollte man grundsätzlich so schmal wie möglich abstechen. Dadurch werden auch die Schnittkräfte minimiert. Das Verhältnis Stechbreite zu Stechtiefe sollte je nach Werkzeugtype 1/8 nicht überschreiten – d. h. beispielsweise, mit einer 2 mm breiten Schneide maximal einen Durchmesser von 32 mm abzustechen. Es sollte möglichst nahe am Futter bzw. der Spannzange abgestochen werden, um unnötige Vibrationen zu vermeiden.
Eine besondere Herausforderung an die Abstechwerkzeuge stellt die Tatsache dar, dass mit dem Erreichen der max. Drehzahl der Maschine die Schnittgeschwindigkeit abnimmt und sich zum Zentrum bis auf null reduziert. Auch die Zugänglichkeit des Kühl- und Schmiermediums in die Schnittzone ist nicht mehr gegeben, wodurch hohe thermische und mechanische Belastungen auf die Schneide wirken. Es wird empfohlen, die abgestochenen Teile abzugreifen, da das Herunterfallen des Bauteils und das vorangehende Taumeln die Ecken des Schneideinsatzes beschädigen können, was zu schwankenden und nicht reproduzierbaren Standzeiten führen kann.
Nach Möglichkeit sollte immer mit neutralen Schneideinsätzen abgestochen werden. Der Einsatz von schrägen Schneideinsätzen vermindert zwar die Grat- und Butzenbildung, wirkt sich aber negativ auf die Standzeiten der Schneidsätze sowie die Qualität der abgestochenen Oberfläche aus. Außerdem wird die Spanbildung negativ beeinflusst.
Um besonders geringe Grat- und Butzenbildung zu erreichen, kann auch auf geschliffene Schneidsätze ohne Eckenradius zurückgegriffen werden.
Ein- und Abstechen ist eine Art der Drehbearbeitung, die durch die Bedingungen während des Zerspanprozesses ganz spezielle Anforderungen an die Werkzeuge stellt. Obwohl sich der Werkzeughersteller Walter in diesem Bereich erst seit einigen Jahren verstärkt engagiert, knüpft das Unternehmen aufgrund seiner Erfahrungen im Bereich der Schneidstoffentwicklung nahtlos an seine Innovationskraft in den übrigen Sparten der Hartmetallwerkzeuge an. Jüngstes Ergebnis der erfolgreichen Entwicklungsarbeit ist eine neue Werkzeugfamilie für das Einstechen und Abstechen mit speziell entwickelten Geometrien und Schneidstoffen aus Hartmetall.
Dabei ergeben Hartmetallsubstrat und Beschichtung die Hartmetallsorte. „Walter ist es durch eine Weiterentwicklung gelungen, die Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit von PVD-Aluminiumoxid-Beschichtungen nochmals zu verbessern, ohne dabei Einbußen bei der Zähigkeit der Schneidstoffe hinnehmen zu müssen“, erklärt Gerd Kußmaul, Senior Produktmanager Drehen bei der Walter AG. Die Härte des optimierten Aluminiumoxids ist höher als beim Vorgänger, was das Verschleißverhalten deutlich verbessert. Die Reibung auf der Spanfläche ist aufgrund einer optimierten Oberflächenstruktur geringer, wodurch weniger Reibungstemperatur entsteht.
Der Schneidstoff Walter Tiger•tec® Silver PVD beweist, dass Verschleißfestigkeit und Zähigkeit kein Widerspruch sein müssen. Die Al2O3 Schicht fungiert als Hitzeschutzschild und zeichnet sich durch eine geringe thermische Belastung für das Feinstkorn-Substrat aus. Der Hitzeeintrag in das Hartmetall ist durch die Al2O3 Schicht gering. Die silberne Indikator Schicht vereinfacht das Erkennen von verschlissenen und ungenutzten Schneiden. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Schneiden optimal genutzt werden.
Das Feinstkorn-Substrat erlaubt eine sehr hohe Schneidkantenqualität. Dabei garantiert die hochgenaue Mikrogeometrie gleichbleibende Standzeiten. Durch die geringe Dicke der PVD-Beschichtung wird eine scharfe Schneidkante erreicht. „Der entscheidende Vorteil in der praktischen Anwendung ergibt sich aus den auf höchstem Niveau gleichbleibenden Standzeiten“, sagt Gerd Kußmaul.
Die komplette Familie der Abstechwerkzeuge von Walter bestehend aus der G1042 Tiefstechklinge oder G1041 in verstärkter Ausführung – sowie die G1011 Vierkantschaftwerkzeuge oder XLDE Werkzeuge mit speziell eingeschwenkter Spannschraube.
Scharfe und definierte Schneidkanten
Ein Quartett aus vier Hartmetallsorten für das Stechdrehen, Ein- und Abstechen bildet das künftige PVD-Aluminiumoxid-Sortiment. Die Bezeichnungen lauten WSM13S, WSM23S, WSM33S und WSM43S. Es handelt sich dabei um Universalsorten, die ihre Hauptanwendung im Bereich ISO-P, ISO-M sowie ISO-S haben. Die Sorten WSM13S und WSM23S eignen sich aufgrund der ausgeprägten Härte für den Einsatz unter stabilen Bearbeitungsverhältnissen – vorzugsweise für ISO-S Materialien. Die Sorte WSM23S ist die Universalsorte für 50 % der Anwendungsfälle und bei großer Materialvielfalt der Anwender. Die Sorte WSM43S ist aufgrund der exzellenten Zähigkeitseigenschaften erste Wahl für labile Aufspannungen, niedrige Schnittgeschwindigkeiten beim Abstechen auf das Zentrum sowie unterbrochene Schnitte.
„In Verbindung mit den neuen Abstechgeometrien bieten alle vier Sorten ein Höchstmaß an Performance und Standzeit sowie die beim Stechen grundsätzlich geforderte Prozesssicherheit. Da die Tiger•tec® Silver PVD Beschichtungen mit einer geringen Schichtdicke aufwarten, können besonders scharfe sowie definierte Schneidkanten realisiert werden", so Gerd Kußmaul weiter.
CF5 Geometrie in neuer Tiger•tec® Silver PVD Beschichtung – Verschleißfestigkeit und Zähigkeit in Kombination sind kein Widerspruch.
Geometrien für höchste Präzision
Ihre besondere Leistungsfähigkeit erhalten die Walter Cut Schneideinsätze durch die Verbindung der Hartmetallsorten mit den drei Geometrien CF6, CF5 und CE4 speziell zum Abstechen. Die Geometrie CF6 – „die Scharfe“ – zeichnet sich durch geringste Grat- und Butzenbildung aus und eignet sich speziell für kleine Durchmesser sowie dünnwandige Rohre. Die Geometrie CF5 – „die Positive“ – erzeugt eine geringe Grat- und Butzenbildung, deckt den größten Spanbruchbereich ab und wird als erste Wahl beim Abstechen empfohlen. Die Geometrie CE4 – „die Stabile“ – verfügt über eine stabile Schneidkante und eine sehr gute Spaneinschnürung. Alle drei Geometrien sind in rechter und linker Ausführung verfügbar – mit 6°, 7° und 15° schräger Hauptschneide.
Oberflächenstruktur Walter: Geringe Reibung durch verbesserte Oberfläche.
4-Punkt-Klemmung bei Stechklingen
Je nach Maschinentyp bzw. Maschinenaufnahme benötigt der Anwender unterschiedliche Werkzeugvarianten. „Dabei setzt das neue Walter Cut GX System Maßstäbe beim präzisen Abstechen“, berichtet der Walter-Produktmanager. Beim Abstechen werden kleine (Durchmesser bis 12 mm), mittlere (Durchmesser bis 40 mm) und große (Durchmesser bis 110 mm) Werkstücke unterschieden.
Vier Werkzeuge umfasst das Sortiment, das mit bisher einmaligen Innovationen aufwartet: Die Tiefstechklinge G 1042 verfügt über ein durchdachtes Plattensitzdesign mit einer 4-Punkt-Klemmung. „Die 4-Punkt-Klemmung ist bisher einzigartig bei Stechklingen und erlaubt eine höhere Stabilität“, erklärt Gerd Kußmaul. Die Selbstklemmung lässt sich einfach bedienen. Die verstärkte Stechklinge G 1041 besitzt eine Schraubenklemmung und ist sowohl für rechte und linke Werkzeuge als auch für eine Contra-Version verfügbar.
Das Monoblockwerkzeug G 1011 eignet sich zum Einstechen, Abstechen und Stechdrehen. Es besitzt eine geringe Werkzeugkopfhöhe für einfache Spanevakuierung und seine Klemmschraube ist von oben und unten zugänglich. Das neue XLDE Monoblockwerkzeug verfügt über einen einfachen Zugang zur Klemmschraube, ist als Contra-Version erhältlich und eignet sich für die Kleinteilefertigung und die Decolletage-Industrie. „Bei Mehrspindlern und Langdrehern setze ich speziell das XLDE Monoblockwerkzeug ein, weil nur wenig Platz im Maschinenraum vorhanden ist“, so Gerd Kußmaul. „Die Klemmschraube ist geneigt und erlaubt einen leichten Plattenwechsel ohne Werkzeugausbau. Diese Eigenschaft erhöht die Produktivität.“
Grundsätzlich ist das Walter Cut GX System zum Einstechen, Abstechen und Stechdrehen für allen Typen von Drehmaschinen entwickelt worden. Beim Einstechen sind bis 23 mm Stechtiefe und beim Abstechen bis Durchmesser 46 mm mit zweiseitigem Schneideinsatz erreichbar. Außerdem sind Einstechen und Abstechen mit großer Stechtiefe im gleichen Werkzeug mit einseitigem Schneideinsatz ebenfalls möglich. „Die neue Werkzeugtechnologie zum Einstechen und Abstechen besitzt den großen Vorteil, dass es sich hier um ein Stechsystem für alle Stechbearbeitungen und alle gängigen Werkzeugtypen zum Einstechen und Abstechen handelt“, fasst Gerd Kußmaul die Eigenschaften nochmals zusammen.
Oberflächenstruktur Wettbewerb: Hohe Reibung bedingt durch die Oberfläche. (Quelle: Walter AG)
Überzeugend in der Praxis
Wie gut die Performance beim Einsatz der neuen Stechwerkzeuge ist, zeigt sich am Beispiel des Abstechens eines Kugellagerringes aus dem Werkstückstoff 100Cr6 (1.3505). „Hier erzielen wir mit dem Schneideinsatz GX16-1E200N020-CE4 WSM33S – Walter Tiger•tec® Silver – eine Standmenge von 950 Bauteilen und liegen damit im Vergleich zum Wettbewerb um 111 % höher“, erklärt Gerd Kußmaul. „Dabei zeichnet sich die Bearbeitung mit dem Walter Produkt durch geringere Standzeitschwankungen, verbesserte Planebenheit der Abstechflächen und hervorragende Spankontrolle aus.“ Als Werkzeug kommt der Monoblockhalter G1011 zum Einsatz. Das gesamte System (Werkzeug, Hartmetallsorte und Geometrie) liefern ein Höchstmaß an Prozesssicherheit.
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