Wenn Sie Kunststoffformkerne fräsen mitNAK80und kürzlich festgestellt, dass es „immer schwieriger zu schneiden“ wird – mitschneller Werkzeugverschleiß, häufigeSchneidkantenbruch, und eine wesentlich längere Zykluszeit (zum Beispiel, was früher war1 Teil pro Stundebenötigt jetzt3 Stunden) – dann steigen Ihre Arbeitskosten, Werkzeugkosten und Nacharbeitskosten gemeinsam an. In den meisten Fällen ist dies ein klassisches Beispiel fürKaltverfestigung.
Wir stießen auf dasselbe Problem. Zuerst nahmen wir an, es sei ein reines Werkzeugproblem, aber der eigentliche Engpass war die Kombination ausSchnittparameter.undWärme-/Spannungskontrolle.
DerMoldsteellsTeam die Lösung letztendlich in drei Bereiche unterteilt:Vorschub, Geschwindigkeit, undKühlung + Werkzeugmanagement.
Schritt 1: Vorschub reduzieren (von 0,2 mm/U auf 0,12 mm/U)
1) Warum die Reduzierung des Vorschubs zur Lösung der Kaltverfestigung beiträgt
Beim Fräsen, je höher dieVorschub (mm/Umdr.), desto mehr Material wird pro Umdrehung abgetragen und desto höher ist die Belastung der Schneidkante. FürVorvergüteter Stahlwie NAK80, bei zunehmender Belastung und Reibung die Oberflächenschicht erheblichplastische Verformung. Dies ist im Wesentlichen ein „Verdichten und Härten“ der Metalloberfläche.
Reduzierung des Vorschubs von0.2zu0.12bedeutet, dass das pro Umdrehung abgetragene Material wird:
0,12 ÷ 0,2 = 0,6
Das heißt, der Vorschub wird um etwa reduziert40%, und die Kantenbelastung sinkt erheblich. Bei geringerem Vorschub,momentane Druckkraft, Reibkontaktfläche, undSchneidkantenbelastungalle verringern sich, wodurch die Oberfläche weniger anfällig für „Kaltverfestigung“ wird.
Dies reduziert nicht nur die Kaltverfestigung, sondern senkt auch die Werkzeugbelastung – daherVerlängerung der Werkzeugstandzeit.
2) Warum wird die gehärtete Schicht dünner, wenn der Vorschub reduziert wird?
Wenn der Vorschub zu hoch ist, erhöht sich die Schnittkraft, und die gehärtete Schicht wird dicker und durchgehender. Nach dem Senken des Vorschubs nimmt die Schnittkraft ab, wodurch die gehärtete Schicht natürlich dünner wird. Der nächste Durchgang kann leichterdie gehärtete Schicht durchschneidenund in das normale Grundmaterial eindringen, wodurch der Härtezyklus unterbrochen wird – die Werkzeugstandzeit verbessert sich merklich.
3) Warum die Vorschubverringerung Reibung und Temperaturanstieg reduziert
NAK80 vorvergüteter Stahlist anfällig für Temperatur und Reibung. Ist der Vorschub zu hoch, trägt die Schneidkante eine hohe Last, was zu Reibungswärme und lokaler Hochtemperatur führt. Die Oberfläche erfährt schnelle „Heiß-Kalt“-Wechsel, wodurch die Mikrostruktur weniger stabil wird und die Kaltverfestigung sowie Oberflächenschäden zunehmen.
4) Nach Reduzierung des Vorschubs ist das Werkzeug weniger anfällig für Rattern, Blockieren oder Ausbrüche.
In Ecken oder engen Nuten kann das Werkzeug leicht „greifen“ oder „rattern“, und ein hoher Vorschub erhöht diese Wahrscheinlichkeit. Sobald ein Greifen/Rattern auftritt, schneidet die Schneide nicht mehr sauber, sondern reibt und komprimiert die Oberfläche wiederholt – dies „walkt“ die Oberflächenschicht zu einer gehärteten Zone, was die Kaltverfestigung verschlimmert. Ein geringerer Vorschub reduziert Greifen/Rattern, sodass die Oberfläche weniger wahrscheinlich wiederholt gerieben und gehärtet wird.
Schritt 2: Schnittgeschwindigkeit erhöhen
1) Schnittgeschwindigkeit von 150 m/min auf 220 m/min erhöhen
Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit von150zu220 m/minkann folgende Vorteile bieten – vorausgesetzt, Sie verwenden auch ein Hochleistungswerkzeug (wie z.B.TiAlN-beschichtetes Hartmetall) und Vorschub/Schnitttiefe anpassen anverbesserte Kühlung und Spanabfuhr:
- Kürzere Bearbeitungszeit pro Teil(üblicherweise35–40%)
- Höhere Produktivität(etwa40%+)
- Bessere Oberflächenqualität(z. B.,Ra 1,6 → Ra 0,8)
- Weniger Polierzuschlag(um etwa reduziert30%)
Dadurch können sowohl die Lieferzeit als auch die Gesamtkosten gleichzeitig reduziert werden.
2) TiAlN-beschichtete Hartmetallwerkzeuge verwenden
Der entscheidende Vorteil vonTiAlN-beschichtete Hartmetallwerkzeugeist, dass die Beschichtung bei hohen Temperaturen (bis zu ca.800°C). Es sorgt zudem für eine glattere Oberfläche und eine bessere chemische Inertheit, was dazu beiträgt, Reibung zu reduzieren und zu verhindernAufbauschneide (BUE)/Materialanhaftung. Dies ermöglicht höhere Schnittgeschwindigkeiten und Strategien mit geringer Schnitttiefe.
In der Praxis kann die Werkzeugstandzeit von „alle 1 Stunde ersetzen“ aufum ein Vielfaches länger(üblicherweise5–7×oder sogar noch mehr). Gleichzeitig kann die Oberflächenrauheit reduziert werden aufRa< 0,4, was die Ausbeute erhöht und die Gesamtkosten erheblich senkt.
Schritt 3: Kühlung und Schmierung verstärken – Ölbasierte Kühlschmierstoffe verwenden und die Schneidkante alle 10 Minuten überprüfen
Die Rolle von ölbasierten Kühlschmierstoffen
Für die NAK80-Formenbearbeitung, Umstellung auf einölbasierter Kühlschmierstoffbietet hauptsächlich eine stärkere Schmierung. MitExtreme-Pressure (EP)-Additive(wie Schwefel/Chlor/Phosphor) bildet es unter hoher Temperatur und hohem Druck einen schützenden Schmierfilm. Dies reduziert erheblichWerkzeug-Werkstück-Reibungund verhindertAufbauschneideundKratzer, während gleichzeitig Wärme abgeführt und die Spanabfuhr verbessert wird. Das Ergebnis ist eine bessere Oberflächengüte, weniger Verformungsausschuss und eine mehrfache Erhöhung der Werkzeugstandzeit.
Die Schneidkante alle 10 Minuten kontrollieren
Der Kernwert von „die Schneidkante alle 10 Minuten überprüfen“ ist die kurzzyklische Überwachung vonWerkzeugverschleiß/Schneidkantenbruch, wodurch verhindert wird, dass eine beschädigte Kante sofort Oberflächenkratzer, Maßschwankungen und einen Anstieg des Polierzuschlags verursacht. Ein effizienterer Ansatz ist die Umwandlung in ein standardisiertes System:Inspektionscheckliste/SOP + Überwachung der Werkzeuglebensdauer, oder zustandsbasierte Überwachung überSchwingung, Schnittkraft, odervisuelle Überwachung. Dann Inspektionsintervalle dynamisch nach Prozesskritikalität anpassen (zum Beispiel beibehalten10 Minutenfür kritische Merkmale, erweitern auf15–30 Minutenfür unkritische Bereiche), wodurch die Qualität gesichert und unnötige Stillstandszeiten reduziert werden.
Spannungsarmglühen nach der Grobbearbeitung
Nach der Schruppbearbeitung einer NAK80-Form, Durchführung einerNiedertemperaturanlasszyklus (200 °C × 1 Stunde) dient hauptsächlich dazu,Restspannungen abbauendie beim Schruppen entstehen, und stabilisieren die Mikrostruktur. Dies hilft, Verformungen, Maßabweichungen oder Mikrorisse während der nachfolgendenFertigbearbeitung, Funkenerosion, oderPolieren. Die Temperatur bei etwa halten200°Chilft auch, jegliche Beeinträchtigung der ursprünglichen Härte zu minimieren.
