5. Verschleiß und Schneidstoffe

Question 0

Erläutern Sie die Aktivkraft anhand einer Skizze und begründen Sie, warum die Unterteilung in Aktiv- und Passivkraft erfolgt.

Answer 0

Bild

Aktivkraft: 
durch Parameter vc und vf bestimmt 
Kräfte durch Spanvorgang (Meißel + Werkstückbewegung) Arbeitsebene 
Leistungsbestimmend 
Passivkraft:
Senkrecht zur Arbeitsebene 
Nicht zerspanbeteiligt (passiv)

Question 1

In welche Komponenten lässt sich die Zerspankraft zerlegen?

Answer 1

Fz     Zerspankraft
Fc     Schnittkraft
Ff      Vorschubkraft
Fa     Aktivkraft
Fp     Passivkraft
Zerspankraft = Aktivkraft + Passivkraft 
Zerspankraft = Schnittkraft + Vorschubkraft + Passivkraft

Question 2

Wie ist die spezifische Schnittkraft definiert und was bedeutet Kc1.1 und mc ?

Answer 2

Die spezifische Schnittkraft kc ist die Schnittkraft Fc bezogen auf den Spanungsquerschnitt A.

kc1.1 ist der Hauptwert der spezifischen Schnittkraft eines Werkstoffes bezogen auf einen Spanungsquerschnitt A=1mm2 und eine Spanungsbreite von b=1mm.

mc beschreibt die Steigung der spezifischen Schnittkraft Kc

Question 3

Nennen Sie wesentliche Einflussgrößen auf die Zerspanbarkeit metallischer Werkstoffe

Answer 3

• Festigkeit (Härte) - Zähigkeit
• Wärmeleitfähigkeit - Werkstoffzusammensetzung (Legierung)
• Umformvorgang - Schmelzenführung

Question 4

Erläutern Sie den Vorgang der Spanentstehung. Worin besteht der Unterschied zwischen den Spanarten und Spanformen?

Answer 4

Entstehung:

• Scherebene als Bezug
• Schnittrichtung (Scherebene, Schnittwinkel)
• Werkstoff gleitet auf Scherebene ab
• Verformung auf Werkstückoberfläche -> Strukturlinien
• Abfuhr von Wärme (über den Span)

Spanarten: Fließspan ,Reißspan ,Scherspan ,Lamellenspan

Spanformen: Beurteilung:

Bandspäne Wirrspäne. ungünstig
LangeWendelspäne

Kurve Wendelspäne Brauchbar

Spiralspäne Gut brauchbar
Spanbruchstücke

Question 5

Nenne sie Möglichkeiten, die Spanform zu beeinflussen.

Answer 5

Einflussnahme durch:​
Schnittparameter (Vorschub, Schnitttiefe und -kraft),
Schneidengeometrie ​(Einstellwinkel [kappa]),
Werkstoff (Legierung mit Pb, S),
Spanlenkung ​(Spanbrecher, -leitstufe)

Question 6

Wodurch entsteht Werkzeugverschleiß und wie wirkt er sich aus? Nennen Sie typische Messgrößen für den Werkzeugverschleiß

Answer 6

• Werkstoff härter als Schneide (Abrasion)
• Mechanische und thermische Beanspruchung (Adhäsion)
  Anhaftungen
  Verschweißungen
  Freiflächenverschleiß, kolkverschleiß, plastische Verformung,

Auswirkungen: Toleranzen + Oberflächen

Question 7

Was versteht man unter der Taylor-Geraden?

Answer 7

Die Taylor Gerade wird auch als Standzeitgerade bezeichnet.
Mit der Taylor Konstanten C erhält man Auskunft über Standzeit und Schnittgeschwindigkeit.
Diese wird vom Hersteller des Schneidstoffes angegeben und wird für verschiedene Stoffe ermittelt.

-Bild

Question 8

Skizzieren sie den typischen Verlauf des Werkzeugverschleißes über die Einsatzzeit.

Answer 8

Bild

Question 9

Wie lassen sich die Schneidstoffe zur Zerspanung unterteilen? Nennen Sie Haupt- und Untergruppen

Answer 9

Metallische Schneidstoffe
- Werkzeugstähle
Schnellarbeitsstähle

Verbundwerkstoffe (Sinterprozess)
 Hartmetalle
 Cermets (Keramik & Metall)

Nichtmetallische Hartstoffe 
- Keramische Schneidstoffe 
   Oxidische Schneidkeramiken 
       Oxidkeramiken 
       Mischkeramik 
       Whiskerverstärkte Keramiken 

Diamant
 Monokristallin
 Polykristallin (PKD)

Bornitrid
 Kubisch kristallines Bornitrid (CBN, PKB)
 CBN & Hartstoffe
 CBN & hexagonales Bornitrid

Question 10

Welche Eigenschaften muss ein Schneidstoff aufweisen, um für den Zerspanvorgang geeignet zu sein?

Answer 10

Ideal:

• geeignet für hohe Schnittgeschwindigkeit vc
• hohe Verschleißfestigkeit
• hohe Wärmehärte
• hohe Zähigkeit
• hohe Biegefestigkeit

Question 11

Nennen Sie die wesentlichen Inhaltstoffe von HSS, HM, PKB und PKD

Answer 11

HSS 
  Hochleistungsschnellarbeitsstahl
  Hochlegierter Stahl
HM
  Hartmetall 
  Sinterwerkstoff
  Wolfram, Titan, Tantal, Niob 
PKB
  Polykristallines Bornitrid 
  Anteile von CBN (60 – 95%) und Bindephase 
  Kohlenstoff, Bor, Stickstoff, Titan, Aluminium
PKD
 Polykristalliner Diamant Synthetischer Diamant, Modifikation von C

Question 12

Wie können Beschichtungen zur Erhöhung der Standzeit von Schneidstoffen beitragen?

Answer 12

Die Beschichtung hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, wodurch die Wärme im Span bleibt und mit ihm verloren geht.
Dadurch erhitzt sich das Werkzeug weniger, wodurch es länger Hart bleibt.

Question 13

Sortieren Sie die Schneidstoffe nach Zähigkeit/Biegefestigkeit bzw. Verschleißfestigkeit/Wärmehärte in aufsteigender Reihenfolge

Answer 13

Zähigkeit/Biegefestigkeit PKB, PKD, HM, HSS

Verschleißfestigkeit/Wärmehärte HSS, HM, PKB, PKD