Hard draaien onder de knie krijgen: Uitdagingen overwinnen met geavanceerde tooling

Hard draaien wordt al decennia gebruikt om cilindrisch slijpoperaties te stroomlijnen en in veel gevallen te elimineren. Het is snel, nauwkeurig, en dankzij tooling leveranciers zoals Kennametal, is een breed assortiment van voorspelbare, kosteneffectieve snijgereedschappen beschikbaar om zelfs de meest moeilijke geverharde stalen, superlegeringen en gekoelde ijzers te temmen. Maar naarmate de luchtvaart-, automobiel-, energieopwekking- en andere industrieën nog robuustere metalen ontwikkelen, moeten snijgereedschappenfabrikanten ook evolueren met high-performance tooling om deze materialen aan te pakken.

Best of Breed

Dat is precies wat Kennametal Inc. recent bereikt heeft met de introductie van KBH10, een nieuw ras polycristallijn kubisch boor-nitride (PcBN) hard draai plaatje specifiek ontworpen voor de uitdagingen van de hedendaagse eisende markt. Helmut Gremer, senior ingenieur voor globale bewerkingstechnologie, zegt dat het nieuwe plaatje Kennametal's bestaande PcBN graden KBH20 en KB5630 complementeert door de extreme slijtvaste weerstand te bieden die nodig is om geverharde metalen tot 65 HRC succesvol te draaien, vooral waar heel fijn oppervlakteafwerkingen vereist zijn.

"We hebben gezien dat veel fabrikanten de toelaatbare toleranties op lagerdelen, ringen en zuigers, tandwielnaben, enz. verminderen," zegt hij. "Bijvoorbeeld, dimensionele toleranties van < 4 μm of minder zijn steeds veelvoorkomender, evenals oppervlakte-eisen beter dan Ra < 0,4 μm. Deze nieuwe graad vult de kloof voor deze en andere klanten die superieure gereedschapslevensduur nodig hebben bij het afwerken van dergelijke onderdelen."

In één voorbeeld kon een bekende automobiel fabrikant de gereedschapslevensduur meer dan verdubbelen – van 150 stukken per snijde tot 350 stukken – tijdens een interne afwerkingsoperatie op een 140 mm (5,5 in.) diameter 5115 legering staal lager naaf die eerder warmtebehandeld was tot 62 HRC. En een aandrijfas producent bereikte vergelijkbare resultaten, het verhogen van gereedschapslevensduur van 250 tot 450 stukken per snijde bij het draaien van 58 HRC UC1 (vergelijkbaar met S53) staal op hun verticale torendraaibanken, terwijl consistent een 6 Rz oppervlakteafwerking werd gehandhaafd.

De harde zaak maken

In elk geval werden snijsnelheden van 180 m/min gebruikt (590 sfm), met snijdiepten van gemiddeld 0,15 mm (0,006 in.) en voedsnelheden variërend van 0,22 tot 0,32 mm per omwenteling (0,0087 tot 0,013 ipr). Ook in elk geval bespaarde de klant duizenden dollars per jaar in plaatkosten vergeleken met de bestaande oplossing, terwijl downtime door gereedschapswissels aanzienlijk werd verminderd.

De KBH10 substraat is volledig nieuw. De PcBN samenstelling is ontworpen voor tot 20-procent hogere snijsnelheden terwijl equivalent of in sommige gevallen verreweg grotere gereedschapslevensduur wordt geboden. Kennametal ingenieurs waren frequent in staat om Ra 0,2 en Rz 1 oppervlakteruwing te bereiken, terwijl consistent het profiel en de dimensionele toleranties zoals eerder genoemd werden gehandhaafd. En omdat KBH10 beschikbaar is in verschillende verschillende geometrieën en randvoorbereidingen, wordt het snel het go-to plaatje voor een brede doorsnede van fabrikanten en hun draaiapplicaties.

"KBH10 is ideaal geschikt voor fijn-afwerkingsoperaties, maar toch zacht genoeg om lichte onderbrekingen of variërende snijdiepte operaties aan te kunnen," zegt Gremer. "En omdat snijddruk en dus hitte verminderd is, zijn kraterslijtage en flanklijtage eveneens verminderd, wat de gereedschapslevensduur verlengt. Er is ook een lagere voorkomen van de witte laag die veel hard-deel bewerkingsoperaties plaagt."

Deze laatste wordt bereikt door KBH10's unieke randvoorbereiding. In plaats van de traditionele waterval of geradiusde afronding toegepast op praktisch alle PcBN snijgereedschappen, heeft Kennametal een speciale vorm ontwikkeld die zowel scherper en vrijer snijtend is dan concurrerende oplossingen, toch nog zacht genoeg om de rigoren van hard draaien te weerstaan.

"Vijf jaar geleden was niemand in staat om randen als deze te genereren, laat staan ze te meten," legt Gremer uit. "Maar dankzij enkele redelijk recente vooruitgang in metrologie en werktuigmachinetechnologie, kunnen we deze afrondingsvorm consistent produceren, wat passieve snijkrachten met tot 40-procent vermindert. Samen met KBH10's zwaardere substraat – ook nieuw – hebben we een plaatje geproduceerd dat een fijn evenwicht bereikt tussen slijtvaste weerstand, hardheid en scherpte."

Bekijk de volledige productlijn van Kennametal op MSCDirect.com.