Mit Schneiden aus polykristallinem Diamant (PKD) werden bei der Feinbearbeitung von Aluminiumlegierungen beste Resultate erreicht. Werkzeugstandzeiten, Oberflächenqualität und Prozesssicherheit überzeugen. Dass dieser Schneidstoff neben den positiven Resultaten beim Reiben auch beim Fräsen erfolgreich eingesetzt werden kann, ist daher keine Überraschung.
Mit PKD-bestückten Plan- und Schaftfräsern lassen sich die Leistungspotenziale moderner Werkzeugmaschinen voll ausschöpfen. Es gilt sogar: Die Fertigungsdaten werden nun von der Maschine begrenzt und nicht mehr vom Werkzeug. Die wirtschaftliche Grundlage ist somit auch für die zerspanende Bearbeitung gelegt. Denn die mehrschneidigen Werkzeuge erlauben höchste Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten bei der Produktion von Druckgussteilen aus Aluminiumlegierungen, wie sie heute in zunehmendem Maße bei Großserien vorzufinden ist.
Werkzeuge für dynamische Belastungen beim Aluminiumfräsen
Dank den aufgelöteten PKD-Schneiden entfallen aufwändige Einstellarbeiten, lokale Schwingungen in den Schneiden können verhindert werden und der Einsatzbereich ist beinahe unbeschränkt. Polykristalliner Diamant-Schneidstoff hat durch seine Härte und den Abrasionswiderstand besondere Vorzüge bei der Bearbeitung von Werkstücken aus Aluminiumlegierungen mit einem Siliziumanteil von mehr als 10 %. Die hier auftretende dynamische Belastung aufgrund harter und weicher Materialteile entspricht jener bei unterbrochenem Schnitt. Zähe und vergleichsweise weniger verschleißfeste Schneidstoffe unterliegen einer erheblichen abrasiven Beanspruchung. Die PKD-bestückten Dihart-Fräser weisen daher wesentlich höhere Standzeiten auf, verringern die Anzahl Produktionsunterbrüche und bieten konstantere Bearbeitungsqualität. Dank dieser Pluspunkte ergeben sich wirtschaftlichere Fertigungsbedingungen.
PKD-Schaftfräser
Schaftfräser stehen als Standardwerkzeuge in fünf Durchmessern von 12–25 mm zur Verfügung und eignen sich speziell fürs Zirkularfräsen von Bohrungen und Nuten. Durch die Möglichkeit eintauchen zu können, was mit speziell ausgelegter Abstützung der Schneiden begünstigt wird, lassen sich Taschen in das Werkstück fräsen. Aber auch das Überfräsen von Stegen und Rippen ist mit diesen Schaftfräsern problemlos durchführbar. Da Oberflächenqualitäten von Rz = 6 bis 15 ìm erreichbar sind, können diese Fräser für die Vor- und Fertigbearbeitung eingesetzt werden. Der Grundkörper ist aus Hartmetall und weist eine integrierte Kühlmittelzufuhr auf.
PKD-Planfräser
Planfräser sind in sechs Durchmessern von 32–125 mm erhältlich und werden für das Bearbeiten von Plan- und Anschlussflächen verwendet. Durch die Variation des Vorschubs können Oberflächenqualitäten von Rz = 3 bis 25 ìm erzeugt werden; damit wird für dieses Werkzeug ein breites Einsatzspektrum nutzbar. Auch die Schnittgeschwindigkeiten lassen sich wunschgemäß einstellen, um auf die jeweiligen Gegebenheiten von Werkstoff, Maschine und Werkstück optimal eingehen zu können. Die frei schneidende Eigenschaft der PKD-bestückten Planfräser erlaubt das gratfreie, maßgenaue Bearbeiten sowohl im Nass- als auch im Trockenschnitt.
Erfolgreiche Einsätze der Hochleistungs-Fräswerkzeuge
Ein Standard-Schaftfräser mit einem Durchmesser von 20 mm und vier PKD-Schneiden hat bei der Zirkularbearbeitung mehrerer Ebenen eines Lagerdeckels aus Aluminium-Druckguss neue Dimensionen eröffnet. Standzeiten, die einen um den Faktor 20 gegenüber herkömmlichen Hartmetall-Werkzeugen erhöhten Produktionsausstoß erlauben, haben den Kunden überzeugt. Mit einer Schnittgeschwindigkeit von Vc = 880 m/min und Vorschüben pro Zahn von Fz = 0,135–0,18 mm/U werden zentrale Bohrung, Absätze und Oberflächen in einer Aufspannung in kürzester Zeit gefräst.
Ebenfalls Zirkular- und Planbearbeitungen sind beim Ölpumpengehäuse notwendig. Das Standard-Werkzeug mit 32 mm Durchmesser überfräst die strukturierte Dichtungsfläche mit integrierten Bohrungen und bereitet die Innenflächen vor. Die Kühlmittelzufuhr erfolgt durch integrierte Bohrungen direkt zu den jeweiligen, aufgelöteten PKD-Schneiden.
Ein Standard-Planfräser von Dihart mit Spezialgeometrie der acht PKD-Schneiden steht für das Bearbeiten eines Motorenzylinderkopfs im Einsatz. Schnittgeschwindigkeiten von V = 1 000–5000 m/min und Vorschübe von Fz = 0,05–0,4 mm/U können so variiert werden, dass eine gewünschte Oberflächengüte zwischen Rz = 3–25 ìm erreicht werden kann. Diese Flexibilität – bei gleichzeitig minimalem Einstellaufwand – kann man prozesssicher nur mit aufgelöteten, hoch präzis gefertigten PKD-Schneiden realisieren.
Bei den Lagerschalen aus einer Aluminiumlegierung mit einem Siliziumanteil von mehr als 10 % sind hohe Planparallelität und Oberflächenqualität gefordert. Ein speziell gestalteter Messerkopf mit 125 mm Durchmesser und acht PKD-Schneiden mit angepasster Formgebung brachte die anwendungsspezifische Lösung. Es erfolgt hierbei – aufgrund der gewählten Werkzeuggröße – nur ein Schnittvorgang; das sonst beim Planfräsen übliche gegenläufige Schneiden entfällt. Damit wird die gewünschte Oberflächengüte garantiert. Der Planfräser von Dihart hebt nach erfolgreicher Bearbeitung in zentraler Position von den beiden zusammen aufgespannten Lagerschalen ab.
Anwendungsoptimierte Sonderwerkzeuge als wirtschaftliche Alternative
Neben den Standard-Werkzeugen sind auch Sonderausführungen erhältlich, die als Taschen-, Walzen- und Formfräser spezifische Bearbeitungsaufgaben zu erfüllen haben. Diese Fräswerkzeuge werden den jeweiligen Anwendungen entsprechend konstruiert und gefertigt, wobei man auch stets verfahrens-technische Aspekte berücksichtigt. Mit einem PKD-bestückten Nutenfräser werden beispielsweise Nuten und Bohrungen in Bremssättel von Automobilen gefräst. Die Schnittaufteilung bei der Bearbeitung dieser Elemente aus einer Aluminiumlegierung (AlSi7Mg) gewährleistet dabei optimale Bearbeitungsbedingungen auf einem mehrspindligen Center mit drei Achsen und Rundtisch. Die solide Verbindung der PKD-Schneiden mit dem Stahlschaft ergibt auch für dieses Sonderwerkzeug ideale Voraussetzungen für ein wirtschaftliches Fräsen in der gewünschten Qualität. (rb)
Dihart AGTel. +41 62-285 4200, Fax +41 62-285 4299www.dihart.ch
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