Was sind Hartmetalleinsätze?
Hartmetalleinsätzesind unverzichtbare Hochleistungs-Zerspanungswerkzeuge im modernen Metall- und Maschinenbau. Sie bestehen typischerweise aus einer Kombination von Wolframcarbid (WC) und Kobalt (Co) und verfügen über eine extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Sie können die Stabilität der Werkzeugspitze unter Schneidbedingungen mit hoher{3}}Geschwindigkeit und hoher-Beanspruchung aufrechterhalten und verformen sich nicht so leicht oder splittern ab.
Im Vergleich zu herkömmlichen Schneidwerkzeugen aus Schnellarbeitsstahl (HSS) bieten Hartmetalleinsätze nicht nur eine höhere Schneideffizienz, sondern haben auch eine längere Lebensdauer, wodurch die Produktionskosten und die Häufigkeit des Werkzeugwechsels erheblich gesenkt werden.
Sie werden häufig in industriellen Anwendungen wie CNC-Drehen, Fräsen, Bohren und Formenbau eingesetzt und eignen sich für eine Vielzahl von Materialien, darunter Stahl, Edelstahl, Gusseisen, Nichteisenmetalle und Hochtemperaturlegierungen.
Das Verständnis der Form, Qualität und Beschichtung von Hartmetall-Schneidwerkzeugen ist für Ingenieure, Techniker und Einkaufsmitarbeiter von grundlegender Bedeutung, um wissenschaftliche Entscheidungen zu treffen und eine effiziente Verarbeitung zu erreichen.
Hartmetall-Einsatztypen
Nach Form
Die Form von Hartmetalleinsätzen wirkt sich direkt auf die Schnittkräfte, die Spanabfuhr, die Bearbeitungsstabilität und die Oberflächengüte aus. Die Wahl der richtigen Wendeschneidplattenform kann die Schnittkräfte reduzieren, Vibrationen verringern und die Wendeschneidplattenlebensdauer verlängern. Verschiedene Formen eignen sich für unterschiedliche Bearbeitungsszenarien:
Dreieckiger Einsatz
Geeignet für allgemeine Dreh- und Planbearbeitungsarbeiten. Diese Einsätze bieten flexible Winkel und ermöglichen multidirektionales Schneiden. Für Werkstücke mit hoher-Härte sollte ein kleinerer Spanwinkel gewählt werden, um die Festigkeit der Werkzeugspitze zu erhöhen. Bei größeren Schnitttiefen werden verstärkte Einsätze empfohlen, um Ausbrüche zu verhindern.
Rhomboid-Einsatz
Es wird üblicherweise für mittelschwere Zerspanung und die Bearbeitung komplexer Konturen verwendet, sorgt für eine reibungslose Spanabfuhr und trägt zur Reduzierung von Vibrationen bei. Bei Verwendung mit Sorten mittlerer{2}}Zähigkeit kann das Risiko von Verschleiß und Absplitterungen ausgeglichen werden. Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit hoher-Härte sollte der Vorschub entsprechend reduziert werden.
Rechteckiger/quadratischer Einsatz
Es wird hauptsächlich zum Schlichten und Konturieren verwendet und zeichnet sich durch eine große Kontaktfläche der Werkzeugspitze und eine ausgewogene Schnittkraft aus. Es eignet sich für die Bearbeitung mit hohem-Vorschub oder langfristiges, kontinuierliches Schneiden und kann die Oberflächengüte verbessern.
Kreisförmiger Einsatz
Geeignet für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, leichtes Schneiden und Schlichten. Das Schneiden mit abgerundeten Ecken reduziert Vibrationen und verbessert die Oberflächenqualität. Dadurch eignet es sich besonders für die Bearbeitung von Aluminium- und Kupferlegierungen und verringert das Risiko der Bildung von Aufbauschneiden.
Nach Schnittmethode
Hartmetall-Schneideinsätze können je nach Schneidmethode in Schruppeinsätze, Schlichteinsätze, Stecheinsätze, Bohreinsätze und Gewindeschneideinsätze eingeteilt werden. Die Wahl der geeigneten Schneidmethode trägt zur Verbesserung der Bearbeitungseffizienz und Oberflächengüte bei und verlängert die Werkzeuglebensdauer.
- Schruppeinsätze: Geeignet für große Schnitttiefen und hohe Vorschübe, was den schnellen Abtrag großer Materialmengen ermöglicht. Diese Wendeschneidplatten verfügen typischerweise über eine verstärkte Struktur und einen großen Spitzenradius, um ein Absplittern zu verhindern.
- Finishing-Einsätze: Wird zur Verbesserung der Oberflächengüte von Werkstücken verwendet, mit geringer Schnitttiefe und feinem geometrischen Design, geeignet für Halb- oder Endbearbeitungsprozesse.
- Stecheinsätze: Speziell zum Schneiden von Nuten oder Öffnungen entwickelt, bei denen eine hohe Stabilität und Beständigkeit gegen Absplitterungen während der Bearbeitung erforderlich sind.
- Langweilige Einsätze: Wird zur Lochbearbeitung verwendet. Der Einsatzwinkel und das Steifigkeitsdesign gewährleisten die Genauigkeit des Lochdurchmessers und die Rauheit der Innenoberfläche.
- Gewindeeinsätze: Sie werden zum Gewindeschneiden verwendet und haben normalerweise einen speziell entwickelten Spitzenwinkel, um Gewindegenauigkeit und -stabilität zu gewährleisten.
Nach Klasse
Die Sorte der Hartmetalleinsätze bestimmt die Härte, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und thermische Stabilität des Werkzeugs und ist somit ein zentraler Faktor bei der Auswahl der Einsätze. Verschiedene Wendeschneidplattenqualitäten eignen sich für unterschiedliche Materialien und Bearbeitungsprozesse.
- P-Sorte (Stahlbearbeitung): Hohe Verschleißfestigkeit, geeignet für das Hochgeschwindigkeitsschneiden von Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl. Durch die Bearbeitung mit hoher Vorschubgeschwindigkeit kann die Werkzeugstandzeit verlängert und die Oberflächengüte des Werkstücks sichergestellt werden.
- Güteklasse M (Edelstahl): kombiniert Zähigkeit und Verschleißfestigkeit und verhindert wirksam Absplitterungen. Geeignet für die Bearbeitung von austenitischem Edelstahl und korrosionsbeständigem Stahl.
- Güteklasse K (Gusseisen): Hohe Verschleißfestigkeit, anti{0}}adhäsive Späne, geeignet für die Bearbeitung von Grauguss und Sphäroguss, mit hoher Stabilität.
- N-Qualität (Nicht-Eisenmetalle): hohe Zähigkeit, geringe Reibung, verhindert Aufbauschneidenbildung, geeignet für die Bearbeitung von Aluminium, Kupfer und deren Legierungen.
- S-Klasse (Hochtemperaturlegierung): Es weist eine hohe Härte und Hitzebeständigkeit auf und eignet sich für die Verarbeitung von Titanlegierungen, Nickel-basierten Hochtemperaturlegierungen und hochfestem Stahl.
- Güteklasse H (gehärteter Stahl): Extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit, geeignet für gehärteten Stahl und Werkstücke mit hoher{0}}Härte. Die Schnittgeschwindigkeit muss während der Hochlastbearbeitung kontrolliert werden.
- Professionelle Beratung: Die Auswahl der Werkzeugsorte erfordert eine umfassende Berücksichtigung des Werkstückmaterials, der Bearbeitungstiefe, der Schnittgeschwindigkeit und der Werkzeuggeometrie. Eine falsche Auswahl der Sorte kann zu Absplitterungen oder vorzeitigem Verschleiß führen und die Produktionseffizienz und Werkstückqualität beeinträchtigen.
Nach Beschichtung
Die Wendeplattenbeschichtungstechnologie kann die Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit, Splitterfestigkeit und Effizienz der Spanabfuhr erheblich verbessern. Die Wahl der richtigen Beschichtung kann die Bearbeitungseffizienz verbessern und die Werkzeuglebensdauer verlängern.
- TiN (Titannitrid): Erhöht die Härte des Schneidwerkzeugs, verringert die Schnittreibung, eignet sich für die Bearbeitung von allgemeinem Stahl und kann die Werkzeuglebensdauer um etwa 30 % verlängern.
- TiAlN (Titanaluminiumnitrid): Hohe Hitzebeständigkeit, geeignet für Hochgeschwindigkeitsschneiden und die Bearbeitung von Edelstahl und kann die Werkzeugstabilität unter Trockenschneidbedingungen aufrechterhalten.
- AlTiN (Aluminiumtitannitrid): Verschleiß-beständig und hoch-beständig, geeignet für Werkstücke mit hoher-Härte oder trockene Schnittbedingungen und kann den Bruch der Werkzeugspitze reduzieren.
- Mehrschichtige CVD/PVD-Beschichtung: Schützt das Schneidwerkzeug durch mehrere Materialschichten, verlängert seine Lebensdauer und eignet sich für schwere -Beanspruchungen oder kontinuierliche Langzeitbearbeitung.
Leitfaden zur Auswahl von Hartmetall-Schneidwerkzeugen
Bei der Auswahl von Schneidwerkzeugen sollten das Werkstückmaterial, der Bearbeitungsprozess, die Bearbeitungsausrüstung und die Schneidwerkzeugparameter umfassend berücksichtigt werden.
- Werkstückmaterial: Unterschiedliche Materialien stellen unterschiedliche Anforderungen an Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit.
- Bearbeitungsprozesse: Drehen, Fräsen, Bohren, Nuten oder Schlichten. Verschiedene Prozesse stellen Anforderungen an die Form des Schneidwerkzeugs und die Schneidmethode (z. B. Schrupp- oder Schlichtschneidwerkzeuge).
- Bearbeitungsausrüstung: Die Spindeldrehzahl und der Vorschub einer CNC- oder manuellen Drehmaschine wirken sich auf die Wahl der Schneidwerkzeuge aus.
- Kombinationen von Klingenparametern: Form, Qualität und Beschichtung müssen zu den Materialien und Prozessen passen, um Effizienz und Oberflächenqualität zu gewährleisten.
Häufige Anwendungsfälle
- Hochgeschwindigkeitsdrehen von Stahl: P-Sorte + TiAlN-Beschichtung + CNMG + Schruppeinsätze, gefolgt von Schlichten zur Verbesserung der Oberflächengüte.
- Bearbeitung von Edelstahl mit mittlerer-Geschwindigkeit: M-Sorte + TiAlN/AlTiN + DNMG + Schlichteinsätze.
- Veredelung aus Aluminiumlegierung: N-Sorte + TiN + RCMT + Schlichteinsätze zur Reduzierung der Aufbauschneide.
- Bearbeitung von Titanlegierungen oder Hochtemperaturlegierungen: S-Sorte + AlTiN-Mehrschichtbeschichtung + TNMG + kombinierte Wendeschneidplatten zum Schruppen und Schlichten.
Ganz gleich, ob es sich um Drehen, Fräsen, Bohren oder eine Präzisionsbearbeitung mit hohem Schwierigkeitsgrad handelt: Die richtige Abstimmung der Wendeplattenparameter kann den Schnittwiderstand erheblich reduzieren, die Werkzeugstandzeit verlängern, Ausfallzeiten reduzieren und die Produktionskosten senken.
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