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01.03.2017

Mastersteel Feed im Test

Neben dem Verschleiß hat die Hoffmann Group auch Vorschubkraft, Drehmoment und Leistungsaufnahme des dreischneidigen Hartmetallbohrers Mastersteel Feed untersucht. In Versuchsreihen wurden dazu entsprechende Testergebnisse im Vergleich mit einem zweischneidigen Bohrer ermittelt.

Durch den Eingriff der dritten Schneide während der Bohrbearbeitung wird einerseits ein höherer Vorschub pro Umdrehung ermöglicht, andererseits geht mit dieser Vorschuberhöhung auch eine Steigerung der Vorschubkraft einher. Diese Annahme konnte Hoffmann in seinen Versuchen bestätigen. Die Werte wurden mittels einer Kraftmessdose erfasst.

  • Gemessene Vorschubkräfte mit zweischneidigen Werkzeugen

    Gemessene Vorschubkräfte mit zweischneidigen Werkzeugen

  • Gemessene Vorschubkräfte mit dreischneidigen Werkzeugen

    Gemessene Vorschubkräfte mit dreischneidigen Werkzeugen

  • Gemessene Drehmomente mit zweischneidigen Werkzeugen

    Gemessene Drehmomente mit zweischneidigen Werkzeugen

  • Gemessene Drehmomente mit dreischneidigen Werkzeugen

    Gemessene Drehmomente mit dreischneidigen Werkzeugen

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Wie in Bild 1 deutlich zu erkennen ist, haben die variierenden Schnittgeschwindigkeiten beim Zweischneider keinen signifikanten Einfluss auf die gemessene Vorschubkraft. Da die Schnittparameter bei den Versuchen der Zerspanbarkeit des Materials angepasst wurden, ist selbst über alle Versuche hinweg ein gleichbleibendes Vorschubkraftniveau festzustellen.

Bei den Versuchen des Dreischneiders hingegen (Bild 2) konnten Unterschiede festgestellt werden. Zum einen lässt sich bestätigen, dass höhere Vorschübe pro Umdrehung zu höheren Vorschubkräften führen. Beim Werkstoff 42CrMo4 resultiert eine um 40 Prozent erhöhte Vorschubkraft aus einer Steigerung des Vorschubs um 57 Prozent von 0,28 auf 0,44 Millimeter pro Umdrehung. Bei den nahezu verdoppelten Vorschubwerten der Bohrversuche im Material X155CrVMo12 konnte eine um 41 Prozent erhöhte Vorschubkraft gemessen werden. Die Messungen der Versuche im Material 16MnCr5 ergaben bei 64 Prozent erhöhten Vorschubwerten einen Anstieg der Vorschubkraft um 35 Prozent.

Bei einer vergleichenden Betrachtung der Konzepte zeigen die durchgeführten Versuche den Einfluss des dreischneidigen Werkzeugs auf die Vorschubkraft. Unter Anwendung von jeweils gleichem Vorschub pro Umdrehung konnten beim Dreischneider deutlich höhere Vorschubkräfte festgestellt werden. Der Unterschied lag je nach Werkzeug zwischen 46 und 59 Prozent. Dies lässt sich hauptsächlich damit begründen, dass drei statt zwei Schneiden gleichzeitig ins Material getrieben werden müssen.

Die Betrachtung der erzeugten Drehmomente zeigt ein anderes Bild. Die Abhängigkeit des Drehmoments zweischneidiger Bohrer von der Schnittgeschwindigkeit fällt sehr gering aus (<10 Prozent, Bild 3). Die Abhängigkeit des Drehmoments vom Vorschub ist jedoch deutlich zu erkennen (Bild 4, hier gezeigt anhand des dreischneidigen Werkzeugs). Bemerkenswert ist hier, dass sich bei gleichen Schnittdaten gleiche Drehmomente einstellen, unabhängig von der konstruktiven Ausführung des Werkzeugs.

Leistungsaufnahme der Werkzeuge

Eine Leistungsberechnung der vorangestellten Versuchsergebnisse zeigt den zu erwartenden Zusammenhang zwischen Zeitspanvolumen und zu erbringender Leistung auf. Eine Steigerung des Zeitspanvolumens geht mit erhöhter Leistungsaufnahme einher. Dabei hat es keinen Einfluss, ob das erhöhte Zeitspanvolumen durch eine erhöhte Schnittgeschwindigkeit oder durch mehr Vorschub pro Umdrehung erreicht wird.

P=2π∙M∙n

Leistung für Werkzeug z = 3 am Beispiel von 42CrMo4 (vc =140m/min; f=0,44mm/U): P= 6,476 kW.

Leistung für Werkzeug z = 2 am Beispiel von 42CrMo4 (vc =220m/min; f=0,28mm/U): P= 6,469 kW.

Fazit

Bisherige dreischneidige Werkzeuge konnten ihr Potential lediglich in eingeschränkten Anwendungen wie zum Beispiel Gusswerkstoffen entfalten. Mithilfe konstruktiver Verbesserungen, vor allem im Bereich der Ausspitzung und der konvexen Schneidenform, ist es möglich, das hohe Vorschubpotential, welches dem dreischneidigen Konzept zugrunde liegt, zu nutzen. Gleichzeitig konnte der Anwendungsbereich deutlich verbreitert werden. Hier sind insbesondere langspanende Werkstoffe wie X5CrNi18-10 und allgemeine Baustähle wie St37 zu erwähnen.

Unternehmensinformation

HOFFMANN Group GmbH

Haberlandstr. 55
DE 81241 München
Tel.: 089-8391-0
Fax: -89

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