Erweichung, Kühlung. Temperatur, Martin Wyrsch, ALESA AG. Freiflächen-Kühlung = optimale Temperatur und Spankontrolle

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1 Temperatur, Freiflächen-Kühlung = optimale Temperatur und Spankontrolle Erweichung, Kühlung Martin Wyrsch, ALESA AG 1

2 Themen: Freiflächen-Kühlung = optimale Temperatur und Spankontrolle Schwierige Werkstoffe Haupteigenschaften Herausforderung C an der Schneidkante Temperaturverlauf & Auswirkungen Freiflächen - Kühlung Fräsprozess, Herausforderung, Funktion & Auswirkung Zusatznutzen Spankontrolle, Vibrationen Anwendungsbeispiele Zusammenfassung 2

3 Schwierige, hochlegierte Werkstoffe: Was zeichnet diese Materialien besonders aus? Schlechte Wärmeleiter, Ni, Co, Cr, W, Ti Elemente mit hohem Schmelzpunkt, oft sehr grosse Warm Zugfestigkeit (N/mm2 nicht immer bekannt) Zäh Elastisch Fliesspan, hohe Kräfte an der Schneidkante Hoher Reibungswiderstand an der Schneidkante Teilweise harte Gefügebestandteile, CrC, CrN, VC, WC, WN (Karbide & Nitride) Exotische Legierungsbestandteile Chemische Reaktionen / Verschleiss Schwefel, Phosphor, Zirkonium, Niob, Silizium 3

4 Temperaturen am Werkzeug: Material Ck45, Drehversuche HSS WSP unbeschichtet Spanwinkel 0 Schnittgeschwindigkeit 30m/min Vorschub 0.22mm/U Einsatzzeit 4.5 min. Freiflächen-Kühlung = optimale Temperatur und Spankontrolle Auswirkungen: Verformung der Schneide & Aufbauschneide Funktionsverlust der Schneide Erhöhter Schnittdruck, Erhöhte Leistungsaufnahme Spanbildung, Spanfluss, Gratbildung am Werkstück Standzeit 4

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6 Wohin geht die Wärme? 5% 75% Anwendungsbeispiel DREHEN Mat. CK45 (1.1191) Hartmetall Werkzeug Vc = 65m/min 2% 18% Spanwinkel = 10 unbeschichtet 6

7 Beschichtungen: Freiflächen-Kühlung = optimale Temperatur und Spankontrolle Messung thermischer Leitfähigkeit bei hohen Temperaturen thermische Leitfähigkeit (W m/k) AlTiN X.CEED TiAlN 1 X.TREME AlCrN ALCRONA TiAlN 2 FUTURA NANO Temperatur ( C) 7

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9 Erwärmung nach 5 Sekunden Einsatzdauer 9

10 Spanflächen - Spühlung Nicht bis zur Schneidkante möglich Keine konstante Kühlung beim Fräsen Abschreckung des Span Spanentfernung & Umgebungskühlung Freiflächen - Spühlung konstante Kühlung & Schmierung Kühlmedium bis an die Kante Flüssigkeitskissen / Dämpfung 10

11 TWIST Coolex Funktion Hydroschild auswechselbar Druck bis 70bar getestet Kühlung & Schmierung für ganze Schneidenlänge bessere Späne - Evakuation (wenn keine Aussenkühlung!) Standart nass Wendeschneidplatten einsetzbar (kein Sonder) Auch für HSS WSP geeignet Kühlmedium gelangt dort hin wo es benötigt wird. 11

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13 TWIST Standart Kräfte Ap 12mm, ae 10mm TWIST Coolex Kräfte = ca. -10% Ap 12mm, ae 10mm 13

14 Beispiel 1: X2 CrNiMoN Material: Super Duplex 780N/mm2 Aufgabe: Eckbearbeitung Werkzeug: Coolex Ø50 Z=5 WSP: AOFT AlCrN-VA Hauptprobleme bisher: Bearbeitungszeit & Standzeit < 20min. Spindelbelastung Schnittdaten Vc = 50 m/min, n = 320 U/min Vf = 150 mm/min, hm = 0.052mm ap = 8.5mm, ae = 17mm Standzeit min. (> x2) Sehr spindelschonender Prozess 14

15 Beispiel 2: Alu Freiflächen-Kühlung = optimale Temperatur und Spankontrolle Material: AlZn5.5MgCu 530N/mm2 Aufgabe: Eckbearbeitung Werkzeug: vorher Ø32 Z=3 Auskragung 160mm, Schaft Ø 28mm n = , Vf = 1500, ap = 8mm, ae = 5mm Hauptprobleme bisher: Vibrationen Werkstückqualität & WSP Standzeit NEU ALESA Coolex Ø40 Z=4 Auskragung 160mm, Schaft Ø 38mm n = U/min, Vf = 2400 mm/min ap = 10 mm, ae = 10mm Zusatznutzen: Standzeit 4 Monate Keine Vibrationen mehr -> Oberfläche 4 x schnellere Bearbeitung 15

16 Zusammenfassung: ALESA TWIST COOLEX Bringt den Kühl- Schmierstoff optimal an die heisse Schneidkante. Verbessert die Standzeit und die Spankontrolle. Reduziert die Schnittkräfte und ist Schwingungsdämpfend. Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 16