Das CNC-Fräsen ist derzeit eines der vielseitigsten Wärmebehandlungsverfahren. Mit ihr können nicht nur Teile hergestellt werden, die mit herkömmlichen Methoden Tage oder Wochen benötigen, sondern auch Teile, die mit anderen Methoden unmöglich zu fertigen wären. Unter den verschiedenen CNC-Frästechniken ist das Mikrofräsen die neueste Entwicklung in der metallverarbeitenden Industrie und wird hauptsächlich zum Härten von Stahl eingesetzt. Im Vergleich zum konventionellen Verfahren bietet das Mikrofräsen große Vorteile bei der Entwicklung von gehärtetem Stahl, insbesondere in Bezug auf die Oberflächengüte und die Maßgenauigkeit.

gehärtetem stahl

Dennoch ist diese Art der Bearbeitung von gehärtetem Stahl eine der schwierigsten Bearbeitungen. Für ein erfolgreiches Projekt ist es notwendig, mehrere Parameter zu verstehen, die den gesamten Bearbeitungsprozess beeinflussen. Jeder Fehler kann zu Schnittfehlern und sogar zum dauerhaften Ausfall der Maschine führen. Man muss wissen, wie induktionsgehärtete Stähle zu behandeln sind, was isothermisch gehärtetes Gusseisen mit Kugelgraphit kennzeichnet und was die Hauptprobleme bei kohlenstoffarmen Stählen sind. Verwenden Sie die richtigen Werkzeuge, Beiträge und Werkzeuge für die CNC-Maschine. Daher sollen in diesem Artikel einige Schlüsselfaktoren erläutert werden, die bei der Einführung der CNC-Frästechnologie für die Bearbeitung von gehärtetem Stahl in Ihrem Betrieb zu berücksichtigen sind.

Was ist beim Einsatz eines CNC-Wärmebehandlungslaufs zu beachten?

Produkte und Teile aus gehärtetem Stahl sind in vielen Industriezweigen üblich, z. B. in der Automobilindustrie, im Militär- und Verteidigungsbereich, in der Medizintechnik, in der Elektronik und in der Halbleiterindustrie. Das Material zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit und Härte aus und ist ideal für den Einsatz in einer Vielzahl von Maschinen- und Anlagenkomponenten. Der Prozess des Mikrofräsens von gehärteten Werkzeugstählen ist jedoch nicht ganz einfach. Bevor man damit beginnt, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Wendeschneidplatten, die Schneidkante, die Bearbeitungsparameter oder der Gehalt an Legierungszusätzen. Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind im Folgenden aufgeführt:

Die oben beschriebene Technologie ist für die Bearbeitung von Werkzeugen aus gehärtetem Stahl gedacht. Wenn dieser Prozess nicht korrekt durchgeführt wird, kann dies zu einem minderwertigen Endprodukt führen. Es gibt viele Bearbeitungsunternehmen, die CNC-Fräsdienstleistungen anbieten, aber das richtige zu finden, kann eine Herausforderung sein. Ein unzuverlässiges Unternehmen nimmt nicht nur wertvolle Zeit in Anspruch, sondern kann auch funktionierende Komponenten beschädigen oder zu Fehlfunktionen von Teilen führen. Daher ist es am besten, einen erschwinglichen Anbieter dieser Art von Lösung zu wählen, der über einen ausgezeichneten Kundendienst und innovative Fähigkeiten verfügt, um Ihre Produktionsanforderungen zu erfüllen. Dank unserer langjährigen Erfahrung auf diesem Gebiet ist eine solche Entscheidung eine Garantie dafür, dass Ihre Teile perfekt gefräst und bearbeitet werden. Darüber hinaus ist es eine Garantie für sicheres und effizientes Arbeiten, schnelle Durchlaufzeiten und größere Präzision. 

Welches Substrat sollte für das Schleifen von gehärteten Stählen verwendet werden?

Beim Fräsen von gehärtetem Stahl HRc 50-70 ist es nicht möglich, Standardsubstrate aus Hartmetallpartikeln zu verwenden. Das Werkstück ist nicht nur sehr hart, sondern es wird auch oft trocken bearbeitet, um die Wärmeschwankungen am Werkzeug zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden Geräte benötigt, die Karbide höchster Qualität enthalten, wie ultrafeinkörnige (z. B. YG-1 X-Power) oder nanokörnige (z. B. YG-1 X5070). Diese Sorten sind dichter und daher verschleißfester und hitzebeständiger, was sie zu idealen Werkstoffen für bruchgehärtete Stähle macht. Im Gegensatz dazu nutzt sich hartes/gewöhnliches Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl aufgrund der extremen Hitzeentwicklung recht schnell ab.

Welche Art von Beschichtungen sind für gehärtete Stähle erforderlich?

Die Beschichtung eines Werkzeugs kann einen großen Einfluss auf seine Leistung haben. Standard-TiAlN- oder TiCN-Beschichtungen können Temperaturen von bis zu 800 °C standhalten und verschleißen bei der Bearbeitung von gehärteten Stählen schnell. Speziell für dieses Problem hat YG-1 eine maßgeschneiderte blaue Y1200-Beschichtung entwickelt, die in X5070-Werkzeugen zu finden ist. Es hat eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit von bis zu 1200°C! Die Kombination aus dieser Beschichtung und nanokörnigem Hartmetall bedeutet, dass unsere X5070-Werkzeuge hochharte Stähle bis zu 70 HRc bei extrem hohen Geschwindigkeiten und Vorschüben mit unglaublicher Standzeit bearbeiten können! X5070-Maschinen können zu hart sein und die Werkzeugstandzeit kann ungleichmäßig sein, wenn sie mit älteren Maschinen, Maschinen mit niedrigeren Spindeldrehzahlen oder Maschinen, die Verschleiß oder Vibrationen ausgesetzt sind, konfiguriert werden. In diesem Fall wäre ein Werkzeug mit ultrafeinen Partikeln, wie der YG-1 X-Power Fräser, besser geeignet. Es ist fehlerverzeihend und kann aufgrund der Härte des Hartmetallsubstrats mit niedrigeren Schnittgeschwindigkeiten arbeiten.

Sollte ich beim Fräsen von gehärtetem Stahl nass oder trocken arbeiten?

Die Standzeit der Werkzeuge ist beim Fräsen oder Drehen von gehärtetem Stahl höher und ist trocken (d.h. ohne Kühlmittel) gleichmäßiger. Für die meisten Ingenieure widerspricht dies der Logik, da ihnen in ihrem Studium beigebracht wurde, dass je mehr Schmiermittel, desto besser. Geräte aus gehärtetem Stahl, wie z. B. das X5070, verfügen jedoch über Beschichtungen, die wesentlich höheren Temperaturen standhalten als die, die beim Trockenschneiden entstehen. Die Zufuhr von Kühlmittel zum Werkzeug kann zu Mikrorissen in der Beschichtung führen, was wiederum eine schnellere Abnutzung zur Folge haben kann. Das ist so, als würde man kaltes Wasser auf ein heißes Glas gießen – auch das kann zerbrechen, genauer gesagt: zerspringen. Bei der Trockenbearbeitung kann in der Regel eine Haltbarkeit von mindestens 40 % erreicht werden.

Können Wendeplattenfräser für die Bearbeitung von hochgehärtetem Stahl verwendet werden?

Die meisten Standard-Wendeschneidstoffsorten können problemlos Werkstoffe bis zu 45 HRc bearbeiten. Bei der Entwicklung von Kunststoffen mit Härten über 50 HRc versagen die meisten Wendeschneidplatten, weil sie nicht hart genug sind und die falsche Schneidengeometrie haben. So sind z.B. austauschbare 90-Grad-APMT/APKT-Standardfräser zum Fräsen von hartem Stahl unbrauchbar – die Schneide ist zu schwach für hohen Vorschub und geringe Schnitttiefe. Das ideale Indexierungswerkzeug für gehärtete Stähle ist ein Hochvorschubfrässystem wie das Korloy HRM Double oder HFM High Feed Milling. Sie zeichnen sich durch eine geringe Schnitttiefe (0,3-1,6 mm) aus, arbeiten aber mit aggressiven Vorschubgeschwindigkeiten, ideal für das Fräsen von gehärtetem Stahl (>1,2 mm pro Umdrehung). Hervorragende Sorten für gehärteten Stahl sind PC2005, PC2010 oder PC2015, mit einer flachen Platte (ohne Brecher), die auf HRc 65 bearbeitet werden kann. Das bedeutet, dass Werkzeuge mit einem Durchmesser von bis zu 200 mm zum Fräsen von gehärteten Stählen verwendet werden können!

Welche Schneidengeometrie ist für gehärtete Stähle erforderlich?

Werkzeuge zum Härten von Werkstoffen erfordern spezielle Schneidengeometrien, um sie zu verstärken. Sie haben in der Regel die umgekehrte Geometrie wie Werkzeuge aus rostfreiem Stahl. Geräte aus gehärtetem Stahl haben in der Regel einen negativen Schliff, flache Rillen und dicke Kerne. Diese Art der Geometrie ist sehr stabil und für hohe Geschwindigkeiten und geringe Schnitttiefen ausgelegt.

Welches Werkzeugspannverfahren eignet sich am besten für das Fräsen von gehärtetem Stahl?

Wenn Sie das richtige Werkzeug ausgewählt haben, kommt es darauf an, es richtig einzuspannen. Wenn Sie die Investition in einen Hochleistungsfräser scheuen, kann die Verwendung eines Universalfutters die Vorteile des Werkzeugs schmälern. Spannzangen mit seitlicher Verriegelung und ER-Spannzangen sind für allgemeine Fräsarbeiten geeignet, sollten aber bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl vermieden werden.

Probleme mit ER-Griffen und Seitengriffen

Schrumpffutter und CNC

Schrumpfbuchsen sind ideal für Einsatzstahl, mit hervorragender Rundlaufgenauigkeit und einem präzisen Rundlauf von 3 Mikrometern, um die Auswuchtung bei hohen Schnittgeschwindigkeiten zu gewährleisten. Die extralangen Werkzeuge eignen sich besonders gut für Warmschrumpffutter und haben den zusätzlichen Vorteil eines schmalen Halses und einer geringen Wandstärke, was sie ideal für die Taschenbearbeitung macht, wo ein schmales Futter erforderlich ist. 

Hydraulische Spannfutter

Dies ist eines der Lieblingsfutter vieler Betreiber! Es begrenzt nicht nur den Rundlauf auf 3 Mikrometer und die Auswuchtung auf 25.000 Umdrehungen pro Minute, sondern das hydraulische Spannfutter hat auch den Vorteil, dass es die Vibrationen des Werkzeugs dämpft. Bei langen Geräten bietet er einen Vorteil gegenüber einem umgekehrten Griff, da er die Vibrationen deutlich reduziert. Außerdem ermöglicht es einen schnellen Werkzeugwechsel auf der Maschine, und die Spannkraft nimmt mit steigender Temperatur zu! Auch mit dem thermischen Langhalsgriff YG (Wandstärke 6 mm) oder dem schmalen Griff WTE HPH (Wandstärke 3 mm) erhältlich.

Schmaler Griff GSK / HP3 in CNC

Die vielseitigsten und wirtschaftlichsten Werkzeughalter sind die Korloy GSK oder die ultradünnen Cutwel HP3-Buchsen. Mit einer Rundlaufgenauigkeit von 5 Mikrometern zeichnen sie sich durch ein schlankes Mutterndesign und eine höhere Spannkraft aus, die den ER-Spannzangen weit überlegen ist. GSKs sind mit einem Kegelwinkel von 8 Grad konzipiert (im Vergleich zu 16 Grad bei ER-Spannzangen). Dadurch wird die für ER-Spannzangen typische Durchbiegung und Vibration vermieden. Besonders empfehlenswert ist die Verwendung des Korloy GSK-Futters in Kombination mit dem Hydrodehnspannfutter YG-1 für Werkzeuge mit größerem Durchmesser.

Welche Geschwindigkeiten und Vorschübe sollte ich beim Fräsen von gehärtetem Stahl verwenden?

Jetzt, wo Sie den perfekten Satz gehärteter Stähle haben, müssen Sie darüber nachdenken, wie Sie sie einsetzen – das wird Ihren Erfolg wahrscheinlich machen. Beim Fräsen, insbesondere bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von gehärteten Stählen, liegt der Schlüssel zu Werkzeugstandzeit und Produktqualität in der Aufrechterhaltung einer konstanten Spanbelastung an der Schneidkante. Daher lohnt es sich, beim Drehen von harten Werkstoffen und bei niedrig legierten Stählen eine höhere Schnittgeschwindigkeit zu wählen. Die Spanbelastung ist gleich der Vorschubgeschwindigkeit geteilt durch die Spindeldrehzahl multipliziert mit der Anzahl der Schneiden. Es ist wichtig zu wissen, dass sie stark variieren; ist sie zu niedrig oder zu hoch, verschleißt das Werkzeug vorzeitig, beißt oder bricht. Viele schnelle Schnitte und flache Vorschübe sind der beste Weg, um ein hochwertiges Produkt zu gewährleisten. Beachten Sie jedoch, dass im Schnittbereich von rostfreiem Stahl separate Fräsempfehlungen sinnvoll sein können. Klassischer rostfreier Stahl hat eine andere Beständigkeit als martensitischer rostfreier Stahl. Es lohnt sich, dies zu bedenken, um Kantenabplatzungen zu vermeiden.

Der Autor des Artikels weist darauf hin, dass Sacher CNC und sein Spezialist (Mitglied) alle Ihre Fragen zum Fräsen beantworten werden. Beim Fräsen und Bearbeiten von gehärtetem Stahl ist es sinnvoll, einen Vollhartmetallbohrer und ein geeignetes Programm zu verwenden. Gehärteter Stahl ist ein anspruchsvolleres Produkt als Aluminium. Ein einfacher Bohrer und der Versuch, mit ihm ein ordentliches Loch zu bohren, reichen möglicherweise nicht aus, um das Bauteil zu erziehen. Jeder, der sich an der CNC-Bearbeitung eines beliebigen Materials versucht, muss mit allen Metallen und ihrem Aufbau vertraut sein, wenn er sie bearbeiten will, da er sonst die Ausrüstung beschädigen kann. Werfen Sie einen Blick auf das Menü der Dienstleistungen auf unserer Website und erhalten Sie einen attraktiven Rabatt auf Dienstleistungen. Anmelden auf der Website. Dies ist eine chance für professionelle CNC-Dienstleistungen.