Artikeleinführung
Schaftfräser gehören zu den am häufigsten verwendeten Schneidwerkzeugen in der CNC-Bearbeitung, im Formenbau und in der Endbearbeitung von Metallteilen. Ob in einer traditionellen Maschinenwerkstatt oder einem Hochgeschwindigkeits-CNC-Bearbeitungszentrum: Das für das Werkzeug verwendete Material wirkt sich direkt auf Schnittgeschwindigkeit, Oberflächenqualität, Werkzeuglebensdauer und Produktionskosten aus.
HartmetallUndHSS-Schaftfräsersind die beiden häufigsten Arten von Schneidwerkzeugmaterialien. Sie unterscheiden sich deutlich in der chemischen Zusammensetzung, dem Herstellungsverfahren, den mechanischen Eigenschaften und dem Anwendungsbereich. Die Wahl des falschen Materials kann nicht nur zum vorzeitigen Ausfall des Werkzeugs, sondern auch zum Ausfall des Werkstücks und zu Maschinenschäden führen.
HSS-Schaftfräser: Ein Symbol der Widerstandsfähigkeit
HSS (High-Speed Steel) ist ein Werkzeugstahl mit hohem-Kohlenstoffgehalt, der Legierungselemente wie Wolfram (W), Molybdän (Mo), Chrom (Cr) und Vanadium (V) enthält. Durch die Wärmebehandlung durch Abschrecken und Anlassen erreicht HSS ein hohes Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit. Zu den gängigen Güteklassen gehören M2, M35 und M42.
- M2: Allzweck, gute Gesamtleistung und niedriger Preis.
- M35: Fügt 5 % Kobalt hinzu, um die Hitzebeständigkeit zu verbessern und eignet sich zum Schneiden von Edelstahl.
- M42: Enthält 8 % Kobalt, hat eine bessere Hitzebeständigkeit und kann für Materialien mit höherer Härte verwendet werden.
- Hohe Zähigkeit: starke Schlagfestigkeit und nicht leicht abzusplittern.
- Mittlere Schnitttemperaturtoleranz: Bei 500–600 Grad beginnt die Leistung nachzulassen.
- Nachschleifbar: Die Lebensdauer des Werkzeugs kann durch Schärfen nach dem Verschleiß verlängert werden.
- Hohe Kostenleistung: Geeignet für die Verarbeitung mittlerer und niedriger Geschwindigkeit und kleiner Chargen.
Hartmetall-Schaftfräser: Der König der Härte
Hartmetall besteht hauptsächlich aus Wolframkarbid (WC) und Kobalt (Co) als Bindemittel und wird durch Hochtemperatursintern mittels Pulvermetallurgie hergestellt. Einige hochwertige Schneidwerkzeuge enthalten auch Elemente wie Titan (Ti), Tantal (Ta) und Niob (Nb), um die Beständigkeit gegen thermische Rissbildung und Oxidation zu erhöhen.
- Mikro-Karbid: Partikelgröße 0,5–1,0 μm, geeignet für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.
- Ultrafein-körniges Hartmetall: Partikel kleiner als 0,5 μm, höhere Härte und schärfere Schneidkante.
- Extrem hohe Härte: etwa HRA 90, kann problemlos Materialien mit hoher Härte schneiden.
- Hohe Temperaturbeständigkeit: Die Schnitttemperatur kann 1000 Grad erreichen, während die Härte erhalten bleibt.
- Hohe Verschleißfestigkeit: geeignet für Langzeit- und Hochgeschwindigkeitsschneiden.
- Hohe Steifigkeitsanforderungen an Werkzeugmaschinen: geringe Zähigkeit, Vibrationen und Stöße müssen vermieden werden.
Hartmetall vs. Hss: Werkzeugleistung
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Leistungsindikatoren |
HSS-Schaftfräser |
Hartmetall-Schaftfräser |
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Härte |
HRC 62~68 |
HRA 89~93 |
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Zähigkeit |
Hoch (starke Schlagfestigkeit) |
Mittel (leicht zu splittern) |
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Verschleißfestigkeit |
Medium |
Sehr hoch |
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Hitzebeständigkeit |
500~600 Grad |
800~1000 Grad |
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Schnittgeschwindigkeit |
Mittlere bis niedrige Geschwindigkeit (20–60 m/min) |
Hohe Geschwindigkeit (100–300 m/min) |
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Nachschleifbarkeit |
Leicht mehrfach zu schärfen |
Schwer zu schärfen (erfordert professionelle Ausrüstung) |
Leistung unter verschiedenen Schnittbedingungen
In der tatsächlichen Produktion wirken sich unterschiedliche Schnittbedingungen direkt auf die Werkzeugstandzeit und die Bearbeitungsqualität aus.HSSUndHartmetallweisen unter verschiedenen Arbeitsbedingungen offensichtliche Leistungsunterschiede auf:
- Hartmetall: Hohe Härte und starke Hitzebeständigkeit. Die Schnittgeschwindigkeit kann leicht 100–300 m/min erreichen, was für das CNC-Hochgeschwindigkeitsfräsen geeignet ist.
Unter dieser Bedingung erweicht das Werkzeug nicht so leicht und kann eine scharfe Schneidkante beibehalten, wodurch eine niedrige Oberflächenrauheit (Ra kleiner oder gleich 0,4 μm) erreicht wird.
- HSS: Aufgrund unzureichender Hitzebeständigkeit (die Leistung sinkt bei 500-600 Grad deutlich) kommt es beim Hochgeschwindigkeitsschneiden leicht zu thermischer Erweichung, was dazu führt, dass die Klinge stumpf wird oder sich wellt und die Oberflächenrauheit zunimmt.
- HSS: Dank seiner hohen Zähigkeit hält es der durch Schnittunterbrechungen verursachten Stoßbelastung stand und splittert nicht so leicht ab. Daher eignet es sich zum Fräsen von Gussteilen mit Einschlüssen, zum Schneiden rauer Oberflächen oder für intermittierende Schnittbedingungen.
- Hartmetall: Unter Stoßbelastungen kann es zu Mikrorissen oder Absplitterungen kommen, es sei denn, zur Verbesserung der Leistung wird eine spezielle Zähigkeitsklasse (z. B. Hartmetall vom Typ K{1}} verwendet.
- Grobbearbeitung: erfordert eine größere Schnitttiefe und Vorschubgeschwindigkeit bei stärkerer Vibration. HSS ist schlagfester-und kostengünstiger. Das Werkzeug kann nach Verschleiß schnell ausgetauscht oder nachgeschärft werden.
- Endbearbeitung: Hohe Präzision und glatte Oberfläche sind erforderlich. Hartmetallwerkzeuge sind scharf, können stabile Abmessungen beibehalten und weisen eine hohe Verschleißfestigkeit auf, wodurch sie für solche Arbeiten besser geeignet sind.
Hartmetall vs. HSS-Schaftfräser
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VS |
HSS-Schaftfräser |
Hartmetall-Schaftfräser |
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Material |
Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt + Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium und andere Legierungselemente, hergestellt durch Wärmebehandlung durch Abschrecken und Anlassen |
Wolframkarbid (WC) + Kobalt (Co)-Binder, bei hoher Temperatur durch Pulvermetallurgie gesintert |
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Anwendbare Materialien |
Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, Aluminium, Kupfer, Gusseisen |
Hochharter Stahl, Edelstahl, Titanlegierung, Hochtemperaturlegierung |
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Verarbeitungsmethode |
Intermittierendes Schneiden, Schneiden mit niedriger{0}}Geschwindigkeit |
Kontinuierliches Schneiden, Hochgeschwindigkeitsschneiden |
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Anforderungen an Werkzeugmaschinen |
Geringe Steifigkeitsanforderungen |
Es sind Werkzeugmaschinen mit hoher Steifigkeit und hoher Geschwindigkeit erforderlich |
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Vorteil |
Geringe Kosten, hohe Zähigkeit, nachschärfbar, breites Anwendungsspektrum |
Hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit, geeignet für Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionsbearbeitung |
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Mangel |
Schlechte Verschleißfestigkeit, geringe Hitzebeständigkeit und geringe Verarbeitungseffizienz |
Unzureichende Robustheit, hohe Kosten und erfordert hochwertige-Werkzeugmaschinenunterstützung |
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Typische Anwendungen |
Wartungsbearbeitung, Formenrohbearbeitung, allgemeine mechanische Teile |
Stapelverarbeitung von Präzisionsformen, Luftfahrtteilen und Teilen mit hoher{0}}Härte |
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Anwendbare Szenarien |
Kleine Chargen, mehrere-Materialien, Arbeitsbedingungen bei niedriger Geschwindigkeit |
Große Charge, Material mit hoher Härte, Hochgeschwindigkeitsverarbeitung |
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kosten |
Niedrig |
hoch |
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Leben |
Kurz (kann mehrfach geschärft werden, um die Lebensdauer zu verlängern) |
Lang (hohe Verschleißfestigkeit, aber schwer zu schärfen) |
Überlegungen zur Auswahl
- Bedingungen der Werkzeugmaschine: Werkzeugmaschinen mit geringer-Steifigkeit sind besser für HSS geeignet; CNC mit hoher-Steifigkeit kann die Vorteile von Hartmetall voll ausschöpfen.
- Werkstückmaterial: Hartmetall wird für Härte > 40 HRC empfohlen; HSS kann für Stahl mit geringer Härte oder Nichteisenmetalle verwendet werden.
- Charge und Kosten: Wählen Sie Hartmetall für große Chargen und Effizienz und wählen Sie HSS für Einzelstücke oder kleine Chargen.
- Werkzeugbeschichtung: TiN-, TiAlN- und AlTiN-Beschichtungen können die Hitzebeständigkeit und Lebensdauer von Werkzeugen verbessern, insbesondere bei Hartmetall.
Ende des Artikels
Hartmetall vs. HSS: Die Wahl zwischen Härte und Zähigkeit ist nicht nur eine Frage der Wahl zwischen Härte und Zähigkeit; Es erfordert eine umfassende Bewertung auf der Grundlage der Leistung der Werkzeugmaschine, der Bearbeitungsmaterialien, der Schnittparameter und des Produktionsumfangs. HSS-Schaftfräser zeichnen sich durch Stabilität und Kosteneffizienz aus, während Hartmetall-Schaftfräser ein leistungsstarkes Werkzeug für hocheffiziente und hochpräzise Bearbeitung sind. Während Hartmetall-Schaftfräser pro Einheit teurer sind, bieten sie niedrigere Gesamtkosten bei der Bearbeitung großer Stückzahlen und hoher Geschwindigkeit.
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