Anzeige mav Innovationsforum 2023 ▶ DIE GEOMETRIE MACHT DEN UNTERSCHIED Moderne Werkstoffe effizient bearbeiten Die Zulegierung von Blei in metallischen Werkstoffen wirkt sich auf den Zerspanprozess positiv aus. Mit der RoHS-Verordnung (2011/65/EU) ist die Zeit dieser einfach spanbrechenden Metalle durch das Verbot von Blei zu Ende. Die prozesssichere Bearbeitung muss aber auch in Zukunft gelingen. Die neue Geometrie „I“ für das System Mini zur Bohrungsbearbeitung ist weltweit einzigartig aber bereits jetzt zukunftsweisend. Foto: Horn/Sauermann Der Autor Dr.-Ing. Matthias Luik Leiter Forschung und Entwicklung, Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH Das Hauptproblem bei der Zerspanung von bleifreien Legierungen, sei es Messing oder auch Automatenstahl, ist der meist nicht vorhandene prozesssichere Spanbruch. Doch was genau bewirkt der für den Menschen giftige Legierungsbestandteil Blei? In der Zerspanung erzeugt das Weichmetall in der Legierung Sollbruchstellen, da Blei kleine Nester beziehungsweise Einschlüsse im Legierungsgefüge bildet. Diese sorgen bei der Zerspanung für den guten Spanbruch und geringe Zerspankräfte bei bleihaltigen Metallen. Des Weiteren wirkt das Schwermetall wie ein Schmierfilm, was sich positiv auf den Werkzeugverschleiß auswirkt. Außerhalb der Zerspanungstechnik hat die Zulegierung von Blei noch weitere Auswirkungen auf die Werkstoffe. Es erhöht die Dichtigkeit, verbessert die elektrische Leitfähigkeit, erhöht die Korrosionsbeständigkeit und verbessert darüber hinaus noch die Umformbarkeit des Metalls. Den Start in die neue Werkstoff- Ära machten die Messing-Legierungen. Hier mussten die ersten bleifreien Werkstoffe bei Fittings eingesetzt werden, welche oft mit Trinkwasser in Berührung kamen. Mittlerweile ist Blei in allen Messingwerkstoffen so gut wie verbannt, was zum Beispiel auch die Elektroindustrie betrifft. Die Umstellung wurde zum großen Problem, waren doch die guten Zerspaneigenschaften Messing somit verloren. Abhilfe schafften beim 74 April 2023
Anzeige mav Innovationsforum 2023 Einstechen und Längsdrehen Zerspangeometrien aus dem Stahlbereich. Umfangreiche Untersuchungen zeigen, dass vor allem spanbrechende Geometrien für Stähle mit mittlerer Festigkeit plötzlich bei bleifreiem Messing sehr gut funktionierten. Dies gilt vor allem für die Außenbearbeitung und, sofern es die Platzverhältnisse zulassen, auch für die Bohrungbearbeitung. Ist der Einsatz von spanbrechenden Geometrien nicht möglich, kann nur die Änderung der Prozessparameter Abhilfe schaffen. Vor allem die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit wirkt sich dabei positiv auf die Prozessstabilität aus. Die Bearbeitung von bleifreiem Messing konnte sich so mittlerweile etablieren. Große Herausforderungen Nun aber folgt die Gruppe der Automatenstähle. Bisher waren diese Werkstoffe mit der Zugabe von Blei prozesssicher in Serie zu zerspanen, was sie für die Massenanwendung von vielen tausend Teilen prädestinierte. Der Wegfall von Blei bei diesen Werkstoffen stellt den Anwender jetzt vor große Herausforderungen. Zu lösen sind diese Probleme nur durch spanbrechende Werkzeuggeometrien und angepasste Bearbeitungsstrategien. Horn bietet hierfür zahlreiche Geometrien, um Wirrspäne und den Spänestau im Fertigungsprozess zu vermeiden. Dies ist bei der Außenbearbeitung und dem Ausdrehen von großen Bohrungsdurchmessern relativ einfach zu realisieren. Bei kleinen Bohrungen gab es bisher, wie auch bei der Bearbeitung von bleifreiem Messing, keine Werkzeugsysteme mit der notwendigen Spanformgeometrie. Somit standen bei der Entwicklung von Werkzeugen für kleinste Bohrungsdurchmesser neue Geometrien zur Bearbeitung bleifreier Werkstoffe im Vordergrund. Ziel war es nicht, teure gelaserte Geometrien herzustellen, sondern die Geometrien im Formgebungsprozess des Schneidplattenrohlings kostengünstig mit einzupressen. Die Geometrie sollte für das Horn- Werkzeugsystem Mini sein, mit einer stirnseitig verschraubten Schneidplatte. Bei diesen Werkzeugen ist Horn einer der wenigen Hersteller weltweit, welcher eingesinterte spanbrechende Geometrien für die Bohrungsbearbeitung anbietet. I-Geometrie bringt die Lösung Durch umfangreiche Versuche und Simulationen von entwickelten Spanformgeometrien gelang schließlich der Durchbruch. Die neue entwickelte Geometrie „I“ zielt auf den Einsatz in der Bearbeitung von Werkstoffen mit schlechten Spanbildungseigenschaften ab. Getestet wurde die Geometrie beim Kopierdrehen, Längsdrehen und Plandrehen sowohl in bleifreiem Messing als auch in bleifreiem Stahl. Dies führt zu einer höheren Prozessstabilität und darüber hinaus zu einer längeren Standzeit im Einsatz gegenüber Werkzeugen ohne spanbrechende Geometrie. Gepaart mit den schwingungsarmen Hartmetall- Werkzeugträgern erzeugen die Schneidplatten auch bei längeren Auskragungen gute Oberflächen und gewährleisten eine hohe Prozesssicherheit. Die neue Geometrie „I“ für das System Mini ist weltweit einzigartig, aber bereits jetzt ■ zukunftsweisend. Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH www.horn-group.com Foto: Horn/Sauermann Die prozessichere Zerspanung des bleifreien Werkstoffs Eco- Brass, stellt mit der passenden Werkzeuggeo - metrie kein Problem dar. Foto: Horn/Sauermann Der Einsatz der Spanformgeo - metrie führt zu einer höheren Prozessstabilität und darüber hinaus zu einer längeren Standzeit im Einsatz gegenüber Werkzeugen ohne spanbrechende Geometrie. April 2023 75
