Werkzeuge für die Hartbearbeitung und Schneidplatten aus superhartem polykristallinen kubischen Bornitrid (PCBN) sind stark gefragt. Immer mehr verwendet man zunehmend gehärtete Eisenwerkstoffe wie z.B. Gusseisen. Allein die Automobilindustrie produziert alljährlich hunderte Millionen Bremsscheiben, Bremstrommeln, Schwungscheiben und Radnaben. Für die Bearbeitung dieser Komponenten gibt es zwar Werkzeuge aus superharten Werkstoffen. Aber viele Anwender machten in der Vergangenheit die Erfahrung, dass diese teuren Werkzeuge hohen Verschleiß aufweisen und unter extremer Beanspruchung brechen können.
Auf der Basis von jahrzehntelanger Erfahrung in der Werkstofftechnik und in der Entwicklung anspruchsvoller Werkzeuge hat Kennametal die Beyond Shield-Technologie zur Serienreife gebracht. Sie bietet die richtige Lösung für die wirtschaftliche Bearbeitung z.B. von Komponenten aus Guss oder Hartguss.
Dr.-Ing. Raouf Ben Amor, Senior Global Product Manager: «Unternehmen, die z.B. Bremsscheiben und -trommeln aus Guss bearbeiten, reduzieren im Vergleich zu konventionellen Werkzeugen ihre Werkzeugkosten um bis zu 20% und erreichen eine bis zu 30% längere Werkzeuglebensdauer, wenn sie das Beyond Shield System mit PCBN-Schneidwerkzeugen und der innovativen Klemmvorrichtung einsetzen. Das neue Klemmsystem schafft die Voraussetzung dafür, dass der Anwender ein kleineres PCBN-Schneidwerkzeug einsetzen kann. Feldtests zeigen die Überlegenheit des neuen Systems im Hinblick auf Härte und Verschleiß.»
Hochwirksames Klemmsystem
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| Die neue Dreiflächen-Klemmung |
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Die neuartige Klemmvorrichtung mit Wendeschneidplatte aus PCBN
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Die Hochleistungsbearbeitung von Guss bringt sehr hohe mechanische und thermische Belastungen mit sich. Konventionelle Klemmsysteme halten die Wendeplatte durch direkten Einpunkt-Kontakt in ihrer Position. Das kann bei zu hohem Druck dazu führen, dass sowohl die Klemmvorrichtung als auch die Wendeplatte bricht.
Die Beyond Shield-Technologie löst dieses Problem mit einer neuartigen Dreiflächen-Klemmvorrichtung, die den Großteil ihrer Klemmkraft weit an der Vorderseite der Wendeplatte, aufbringt. Das reduziert die Vibrationen, die letztlich zum Werkzeugbruch führen, in ganz erheblichem Maße.
Die Eisen- und Hartgussbearbeitung schafft sehr ungünstige Umgebungsbedingungen, denn die Klemmvorrichtung ist einem wahren Bombardement von Spänen ausgesetzt, die ihre Lebensdauer beeinträchtigt. Die von Kennametal eingesetzte Klemmvorrichtung ist durch ein spezielles Verfahren mit Hartmetall beschichtet, das den Verschleiß durch Spanschlag drastisch reduziert. Die Beyond Shield-Technologie kann auch an anderen Werkzeugträgern eingesetzt werden und trägt dann ebenfalls zur Kostenreduzierung bei.
Neue PCBN-Werkstoffe
Gusseisenwerkstoffe zeichnen sich nicht nur durch große Härte aus, ihre Bearbeitung birgt auch weitere Herausforderungen für die Werkzeuge mit sich. Denn die Beschaffenheit des Materials ist nicht unbedingt immer identisch. Ein geringer Schwefelgehalt kann dazu führen, dass sich die Werkzeuglebensdauer um bis zu 60% verringert, und ein erhöhter Ferritgehalt erhöht den chemischen Verschleiß, was ebenfalls die Lebensdauer des Werkzeugs herabsetzt.
Bei dem einzigartigen «multi-modalen» PCBN-Gefüge konnte Kennametal bei der Sorte KBK35 den Gehalt an kubischem Bornitrid erhöhen. Das erhöht die Verschleißfestigkeit sowohl beim Schruppen als auch bei der Oberflächenbearbeitung. Eine CVD-Beschichtung schützt das Werkzeug vor chemischem Verschleiß, und eine zusätzliche Behandlung der Werkzeuge nach dieser Beschichtung erhöht die Schneidenhärte. Raouf Ben Amor: «Feldttests haben bewiesen, dass mit KBK35 doppelte Werkzeugstandzeiten erreicht werden, wenn man vergütetes und unvergütetes Gusseisen bearbeitet. In manchen Fällen wie z.B. bei einer Bearbeitung von Bremstrommeln hat sich die Standzeit im Vergleich zum Einsatz von Keramikwendeplatten sogar verzehnfacht.»
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Für die Bearbeitung von vergütetem Gusseisen führt Kennametal gerade den Werkstoff KB1340 in die Beyond Shield-Familie ein. Bei Praxistests mit Bremsscheiben erreichte KB1340 eine Lebensdauer von 1700 Bauteilen gegenüber 1500 bei Wendeplatten aus PCBN. Bei Vergleichstests mit Keramikwerzeugen erhöhte sich die Werkzeuglebensdauer von 120 bearbeiteten Werkstücken auf 4200.
Raouf Ben Amor: Kunden, die die Bearbeitungsparameter verbessern möchten und zugleich die Prozessstabilität erhöhen und Kosten senken wollen, ist Beyond Shield die richtige Wahl bei der Hochleistungsbearbeitung von Eisenguss.»
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