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

5 5

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

8 8

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

12 12

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

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