Wie man diamantbeschichtete Wendeschneidplatten für die Bearbeitung von hochsiliziumhaltigem Aluminium auswählt

Siliziumhaltige Aluminiumwerkstoffe lassen sich zwar leichter schneiden als Stahl, sind aber als Werkzeugwerkstoffe keineswegs einfach zu bearbeiten. Das Silizium in diesen Werkstoffen wirkt als hartes Schleifmittel, während das Aluminium eine klebrige Matrix an der Schneidkante bildet, wodurch sich schnell eine Aufbauschneide bilden kann. Zuvor kommt es jedoch zu einer sehr schnellen Verschlechterung der Oberflächengüte und der Abmessungen.

Die CVD-Lösung für Aluminium mit diamantbeschichteten Wendeschneidplatten beginnt mit der Auswahl der Legierung, der Bearbeitungsaufgabe und der geforderten Oberflächengüte. Während die CVD-Diamantbeschichtung abrasiver Belastung standhält und die Reibung reduziert, sind die optimale Wendeschneidplatte, deren Vorbereitung und die Maschineneinstellungen entscheidend für eine erfolgreiche Produktion. TSHZ liefert CVD-diamantbeschichtete Schneidwerkzeuge und kundenspezifische Profile für Nichteisenmetalle und andere abrasive Werkstoffe.

Warum siliziumreiches Aluminium einen anderen Einsatz benötigt

Legierungen mit hohem Siliziumgehalt können dazu führen, dass sich das Silizium bei jedem Arbeitsgang in die Werkzeugschneide einarbeitet. Die Aluminiummatrix kann sich zudem mit der heißen Schneide verschweißen. Dies führt zu einer Kombination aus Verschleiß an der Werkzeugflanke, kraterartigem Verschleiß, Aufbauschneiden und einer stumpfen Oberfläche.

Auf den ersten Blick scheint das weiche Werkstück keine Probleme zu bereiten. Der Werkzeugverschleiß kann anfangs langsam einsetzen, beschleunigt sich aber rasch, sobald die Schneide sich abrundet. Die Überwachung der Oberflächenbeschaffenheit, der Grate und der Abmessungen der gefertigten Teile – und nicht nur der Produktionsmenge – ist entscheidend für einen stabilen Prozess.

Was CVD-Diamant beim Aluminiumschneiden bewirkt

Die Produktinformationen von TSHZ spezifizieren CVD-Diamant mit einer Härte von 9.000–10.000 HV, einem Reibungskoeffizienten von 0,05–0,1 und einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 2.000 W/(m·K). Diese Angaben sind für die hochsiliziumhaltigen Aluminiumphasen relevant, da die harte Oberfläche mit den Siliziumphasen in Kontakt kommt und die geringe Reibung übermäßiges Abrieb und Aufbauschneiden verhindert.

TSHZ-Materialien werden mittels CVD-Verfahren als Beschichtung auf das Werkzeugsubstrat aufgebracht. Die Beschichtungsdicke lässt sich an komplexen Schneidkanten präzise im Bereich von 1 μm bis 30 μm einstellen. Die Geometrie des Schneideinsatzes muss auch nach der Beschichtung ausreichend Platz, eine adäquate Spanabfuhr und eine ausreichende Schneidkantenschärfe gewährleisten.

Wählen Sie die Option „Einfügen nach Operation“.

sich umdrehen und zugewandt

Beim Drehen empfiehlt es sich, mit der bereits bearbeiteten Oberfläche zu beginnen und in Richtung der Hauptschnittkraft zu schneiden. Eine scharfe Schneidkante reduziert die Schnittkraft und verhindert das Anhaften von Aluminium am Einsatz. Achten Sie außerdem darauf, dass der Einsatz fest im Halter eingespannt ist – Vibrationen hinterlassen Kratzer auf der Oberfläche.

Der CVD-diamantbeschichtete Schneideinsätze Die Seite zeigt das TSHZ-Produkt für die Bearbeitung von Nichteisenmetallen. Vergleichen Sie die Form des Einsatzes, den Eckenradius, das Substrat und die Beschichtungsspezifikation in der Zeichnung mit dem abgebildeten Produkt.

Fräsen von Taschen und Flächen

Beim Fräsen entstehen unterbrochene Schnitte mit unterschiedlicher Spandicke. Halten Sie Ihre Werkzeuge so kurz wie möglich und achten Sie auf eine stabile Werkstückspannung. Prüfen Sie, ob die Späne die Aussparung ohne Nachbearbeitung verlassen können. Andernfalls führt ein härterer Wendeschneidplatteneinsatz lediglich zu erhöhter Wärmeentwicklung und Reibung durch unzureichenden Späneabtransport.

Ein benutzerdefiniertes Profil ist nützlich für spezielle Schultern, Formen oder kleine Radien. TSHZ's Kundenspezifischer CVD-Diamantwerkzeugservice Unterstützt nicht standardmäßige Geometrien, wenn ein handelsüblicher Einsatz das erforderliche Profil nicht aufnehmen kann.

Hochwertige Komponenten

Hochglänzende Aluminiumoberflächen weisen sehr empfindliche Kanten auf und erfordern einen gleichmäßigen Werkzeugradius. Die Bearbeitung sollte leicht erfolgen, und die Einstellungen sollten für den Schlichtgang beibehalten werden. Verwenden Sie in der Produktion keine Werkzeuge mit unterschiedlicher Schneidenbearbeitung und messen Sie das erste gefertigte Teil sowie das Teil, das in der Nähe des geplanten Werkzeugwechsels gefertigt wird.

Geometrie- und Kantenbearbeitungsprüfungen

Wählen Sie den Einsatz nicht allein anhand der Materialbezeichnung aus. Geben Sie Legierungssorte, Siliziumanteil, Aufmaß, Werkzeughalter- und Spindeldrehzahl, Vorschub pro Zahn bzw. Umdrehung, Schnitttiefe (radial) und Kühlmittel/Luftzufuhr etc. an. Diese Parameter bestimmen, ob die Schneide schneidend oder reibend arbeitet.

Ein größerer Eckenradius sorgt für eine glattere Oberfläche, kann aber die Schnittkraft erhöhen. Sehr scharfe Schneiden schneiden zwar gut, sind aber bei Vibrationen oder unterbrochenem Schnitt weniger geeignet. Eckenradius und Schneidkantenbearbeitung müssen auf das Werkstück und die verwendete Maschine abgestimmt sein.

Die CVD-Beschichtung muss gleichmäßig sein. Schichtdicke und Randradius sind zu prüfen. Bei Folgeaufträgen ist für die erste und die letzte Charge dieselbe Prüfreferenz zu verwenden, um ein einheitliches Verhalten der Beschichtung zu gewährleisten.

Kontrolle von Kantenbildung und Hitze

Aufbauschneiden deuten oft auf Reibung, Hitze oder eine stumpfe Schneide hin. Prüfen Sie zunächst den Spanabfluss und reinigen Sie den Halter. Verwenden Sie Druckluft oder ein geeignetes Kühlmittel, abhängig von der Maschine und dem Bearbeitungsprozess der Legierung. Achten Sie auf einen gleichmäßigen Eingriff der Schneide; Reibung am Spangrund kann mehr Hitze erzeugen als ein tieferer, aber stabiler Schnitt.

Trübe Oberfläche? Prüfen Sie die Schneide unter Vergrößerung, bevor Sie die Schnittparameter ändern. Kleine Ablagerungen lassen sich oft durch eine verbesserte Spanabfuhr entfernen. Eine abgerundete Schneide oder Beschädigungen der Beschichtung erfordern einen neuen Wendeschneidplatteneinsatz.

Die Kosten pro Teil sind das sinnvolle Maß

Diamantbeschichtete Wendeschneidplatten sind teurer als Standard-Hartmetall-Wendeschneidplatten. Der Vergleich sollte den Preis der Wendeschneidplatte, die Anzahl der nutzbaren Teile pro Schneide, die Rüstzeit, die Nachbearbeitung der Oberfläche, den Ausschuss und die Maschinenverfügbarkeit berücksichtigen.

Ein kontrollierter Versuch ist optimal. Verwenden Sie dieselbe Legierung, dieselben Werkzeugwege und dieselben Prüfmethoden und messen Sie Kennzahlen wie den Anteil an Gutteilen, die durchschnittliche Oberflächengüte, Maßabweichungen und den Zeitaufwand für den Wechsel oder die Modifizierung von Wendeschneidplatten. So haben Einkauf und Produktion eine für beide Seiten nachvollziehbare Entscheidungsgrundlage.

Ein einfacher Testplan für eine neue Einlage

Beginnen Sie die Tests mit einem aussagekräftigen Werkstückabschnitt, nicht mit einem kleinen Teststück, das die realistischen Prozessbedingungen hinsichtlich Wärme und Spanbelastung nicht abbildet. Beachten Sie die Legierungshärte, den Siliziumgehalt, das Aufmaß usw. sowie den verwendeten Werkzeughalter. Stellen Sie sicher, dass der Werkzeughalter sauber ist und die Spindel vor dem ersten Schnitt auf Rundlauf geprüft wurde, um mögliche Einrichtungsprobleme auszuschließen, die fälschlicherweise als Verschleiß der Schneidplatte interpretiert werden könnten.

Das erste Teil ist auf Oberflächenqualität, Grate und Maßhaltigkeit zu prüfen. Diese Prüfungen sind nach der Fertigung einer bestimmten Anzahl von Teilen zu wiederholen. Anschließend ist die Prüfung erneut durchzuführen, sobald sich die Oberfläche verändert. Die Schnittdaten müssen für den Vergleich unverändert bleiben. Nur wenn der Lieferant eine Änderung der Schnittdaten dokumentiert hat, dürfen die Ergebnisse auch von Produktion und Einkauf genutzt werden.

Fotografieren Sie die Kante, bevor Sie eventuelle Klebereste entfernen. Weiche, aluminiumartige Ablagerungen mit abgerundeten Kanten und Beschädigungen der Beschichtung können verschiedene Ursachen haben. Daher spart die gezielte Behebung der Ursache eher Zeit, als die Arbeitsgeschwindigkeit zu verringern und die Einsätze vorzeitig zu wechseln.

Wann benutzerdefinierte TSHZ-Einsätze sinnvoll sind

Fordern Sie einen kundenspezifischen Einsatz an, wenn das Bauteil einen ungewöhnlichen Nasenradius, eine spezielle Form, ein kleines Merkmal oder eine Beschichtungsdicke mit enger Toleranz benötigt. Geben Sie die Legierungszusammensetzung, die Zeichnung, die Maschinen-, Halter- und Schnittdaten sowie die aktuelle Ausfallart an.

TSHZ's Produktseite für diamantbeschichtete Einsätze Und kundenspezifischer Profilservice Sie liefern die richtigen Ausgangspunkte für eine technische Prüfung. Für ein Muster oder eine Anwendungsempfehlung senden Sie die Zeichnung bitte über die TSHZ-Kontaktseite.

Häufig gestellte Fragen

Sind CVD-Diamanteinsätze für alle Aluminiumlegierungen geeignet?

Sie sind für abrasive Nichteisenmetalle vorgesehen, jedoch spielen Legierungszusammensetzung, Siliziumgehalt, unterbrochene Schnitte und Maschinensteifigkeit weiterhin eine Rolle. Prüfen Sie die Schneidplattenqualität und die Schneidenpräparation anhand der jeweiligen Legierung.

Wie kann ich die Aufbauschneidenbildung bei hochsiliziumhaltigem Aluminium reduzieren?

Halten Sie die Schneide scharf, kontrollieren Sie die Wärmeentwicklung, verbessern Sie die Spanabfuhr und vermeiden Sie Reibung bei geringem Eingriff. Überprüfen Sie den Wendeschneidplatteneinsatz, bevor Sie größere Änderungen an Drehzahl oder Vorschub vornehmen.

Wie oft sollten diamantbeschichtete Einsätze ausgetauscht werden?

Oberflächenbeschaffenheit, Gratbildung und Maßabweichungen dienen als Kriterien für den Werkzeugaustausch. Eine feste Teileanzahl ist nur ein Ausgangspunkt, da Legierung, Eingriffswinkel und Maschinenzustand die Werkzeugstandzeit beeinflussen.