Edelstahl effektiv zerspanen

Rostbeständige Stähle unterscheiden sich untereinander durch verschiedene Zusammensetzung, Eigenschaften und Bearbeitbarkeit. Entsprechend muss ein Werkzeug mit der passenden Schneidengeometrie und Schneidstoffsorte gewählt werden. ISCAR bietet Lösungen, um alle ISO-P, -M und -S-Werkstoffe wirtschaftlich und zuverlässig zu zerspanen.

Rostbeständiger Stahl ist seit langem ein technischer Werkstoff mit hohem Stellenwert. Weil sie korrosionsbeständig sind, finden sich Produkte aus diesem Material praktisch überall: In Turbomaschinen und der Luft- und Raumfahrttechnik ebenso wie in der Öl- und Gasindustrie, der Medizintechnik, der Lebensmittelindustrie oder in Kochgeschirr.

Die Klassifizierung von rostfreiem Stahl

Rostfreier Stahl lässt sich gemäß seinen Eigenschaften in drei Gruppen einteilen: Edelstahl ist unter normalen Bedingungen korrosionsbeständig. Oxidations- oder rostbeständiger Stahl bleibt auch bei hohen Temperaturen und in aggressiven Umgebungen Korrosionsresistent. Rostbeständiger Stahl kann auch als eine Art Edelstahl angesehen werden. Dazu kommen hitzebeständiger oder Hochtemperaturstahl. Die Funktionsmerkmale dieser Gruppen bestimmen, welcher Schneidstoff für die Konstruktion von Werkzeugen für ihre Zerspanung gewählt wird. Die Bearbeitung von rostfreiem Stahl hängt mit dem Stahlgehalt und der Stahlstruktur zusammen.

Ein Typ ist der Chrom-Edelstahl. Er kann ferritisch oder martensitisch beziehungsweise ferritisch-martensitisch sein. Chrom-Nickel-Stahl ist entweder (super-)austenitisch oder ferritisch-austenitisch (Duplex). Darüber hinaus gibt es eine separate Kategorie von ausscheidungshärtendem (PH) rostbeständigem Stahl, der sowohl martensitisch als auch semi-austenitisch sein kann. Mit dieser Einteilung lässt sich abschätzen, wie sich ein Stahl bearbeiten lässt und welches Werkzeug sich am besten dafür eignet.

Dank ihrer sehr guten Ergebnisse beim Bohren
hat ISCAR die Hartmetallschneidstoffsorte
IC5500 auch für Fräsprodukte adaptiert und
seine Fräser-Linie mit Rundschneidplatten
um neue Werkzeuge für die Bearbeitung von
Profiloberflächen erweitert

Einfluss des Stahls auf das Zerspanungswerkzeug

Bei der Konstruktion des Zerspanungswerkzeugs spielt die Art des rostfreien Stahls eine wichtige Rolle. Sie ist ausschlaggebend für die Schneidengeometrie, den Schneidstoff und die Art der Kühlmittelzufuhr. Ferritischer und martensitischer rostbeständiger Stahl lassen sich ähnlich gut bearbeiten wie hoch legierter Stahl. Nach ISO 513 werden diese Stähle deshalb als ISO-P klassifiziert. Austenitischer Stahl, Duplex- und PH-Stahl sind dagegen anspruchsvoller. Sie gehören zur Gruppe ISO-M.

Für eine gute Zerspanung ist auch die Wärmebehandlung entscheidend: Bei Stahl der ISO-M-Gruppe wird die Schneide stark belastet. Die geringe Wärmeleitfähigkeit dieser Stähle verursacht hohe Temperaturen an der Schneide und damit thermische Rissbildung. Materialaushärtung aufgrund von Materialverformungen während der Bearbeitung führt zu plastischer Deformation und Bruch. Wegen der hohen Festigkeit kommt es zu Ermüdungsverschleiß und -brüchen. Der Werkstoff neigt zudem zu Aufschweißungen. Das trägt zur Bildung von Aufbauschneiden bei. Die ISO-S-Anwendungsgruppe umfasst die Bearbeitung von hoch hitzebeständigen Superlegierungen (HTSA), Titan und Titanlegierungen. Darin enthalten sind auch Legierungen auf Eisenbasis. Die Stähle sind hitze- und rostbeständig, aber nur schwer zu bearbeiten.

Die Industrie benötigt dafür immer effektivere Werkzeuge. Hersteller wie ISCAR verbessern kontinuierlich bestehende und entwickeln ständig neue, innovative Lösungen, um die Anwender bei ihren Aufgaben zu unterstützen.

Neue Spanformer und Schneidstoffsorten für Drehwerkzeuge

ISCAR hat drei neue Spanformer für ISO-Wendeschneidplatten (WSP) entwickelt: R3M, M3M und F3M zur schweren, mittleren und Schlichtbearbeitung von rostbeständigem Stahl. Die Spanformer werden bei negativen und positiven WSP-Designs verwendet. Sie verfügen über speziell geformte Spanbrecher für eine bessere Spankontrolle sowie eine wellenförmige Oberfläche zur Verhinderung von Spanschlag. Bei ihrer Konstruktion kamen modernste Verfahren zum Einsatz: Das Design des Spanbrechers ermittelten die Ingenieure mit Hilfe der 3D-Modellierung des Spanflusses. Damit der Anwender leichter feststellen kann, welcher Spanformer vorliegt, ist um die Bohrung der WSP herum seine Kontur eingraviert. Die Zahl der Konturkurven kennzeichnet jeden Spanformer eindeutig. Anwender erzielen mit den neuen Spanformern auf den WSP aus den SUMOTECH-Schneidstoffsorten eine höhere Zerspanungsleistung und längere Standzeiten.

Kleine Bauteile aus rostbeständigem Stahl für die Medizintechnik oder die Luft- und Raumfahrtindustrie werden meist auf Langdrehern gefertigt. Speziell für diese Aufgaben hat ISCAR die neuen WSP mit NX-Spanformer der SWISSCUT INNOVAL-Linie entwickelt. Dieser verbessert die Spankontrolle bei der Bearbeitung von rostbeständigem Stahl deutlich. Auch hier erleichterte die 3D-Modellierung der Spanbildung die Entwicklung des optimalen Spanformer-Designs.

Speziell für das Ab- und Einstechen von Komponenten aus rostbeständigem Stahl hat ISCAR zudem zwei neue Schneidstoffsorten mit PVD-TiAlN-Beschichtung auf den Markt gebracht: IC1010 für mittlere bis hohe und IC1030 für niedrige bis mittlere Schnittgeschwindigkeiten.

Die neu entwickelte Linie an fünfschneidigen
Vollhartmetall-Schaftfräsern bestehet aus der
neuen PVD-beschichteten, zähen Feinstkornsorte
IC608. Das Schaftfräser-Konzept setzt auf das
schwingungsdämpfende Prinzip von ISCARs
CHATTERFREE-Produkten.

Vibrationsfreier Schaftfräser und neue Schneidstoffe zum Bohren

Auch bei der Bearbeitung von rostbeständigem Stahl mit rotierenden Werkzeugen kann ISCAR die Anwender mit Entwicklungen unterstützen. So entstanden mit IC806 und IC5500 zwei neue Hartmetall-Schneidstoffe zum Bohren. Die Sorte IC806 mit PVD-Beschichtung ist hauptsächlich für das Tieflochbohren bei schwer zerspanbarem, hitzebeständigem, rostbeständigem Stahl der ISO-S- und ISO-M-Gruppen vorgesehen. IC5500 mit neuem Substrat und CVD-Beschichtung dagegen ermöglicht leistungsstarkes Bohren von ferritischem und martensitischem rostbeständigem Stahl der ISO-P-Gruppe.

Dank dieser sehr guten Ergebnisse hat ISCAR die Hartmetallsorte IC5500 auch für Fräsprodukte adaptiert und seine Fräser-Linie mit Rundwendeschneidplatten um neue Werkzeuge für die Bearbeitung von Profiloberflächen erweitert. Diese kommen beispielsweise beim Fräsen von Turbinenschaufeln zum Einsatz. Diese neuen WSP sind in zwei Ausführungen erhältlich: Die Platten aus IC5820 für austenitischen, Duplex- und ausscheidungshärtenden Stahl (ISO M- und ISO S-Gruppen), die Platten aus IC5500 für ferritischem und martensitischem Stahl (ISO P-Gruppe).

Eine interessante Lösung für eine effektivere Bearbeitung von ISO-M- und ISO-S-Stählen sind die fünfschneidigen Vollhartmetall-Schaftfräser von ISCAR. Sie bestehen aus der PVD-beschichteten, zähen Feinstkornsorte IC608. Das Konzept setzt auf das schwingungsdämpfende Prinzip von ISCARs CHATTERFREE-Produkten – eine ungleiche Teilung und unterschiedliche Spiralwinkel. Ein neues Element ist zudem ein Mechanismus, der den Schneidenverschleiß kontrolliert. Die Kombination dieser Eigenschaften ermöglicht dem Anwender deutlich längere Standzeiten und eine größere Produktivität bei sehr hohen Oberflächengüten.

Effektive Kühlung ist unerlässlich

Ein entscheidender Faktor bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer rostbeständiger Stähle ist oft auch eine effektive Kühlmittelzuführung. Beim TANGSLIT-Nutfräser erfolgt diese zielgerichtet direkt an jede Schneidkante. Der Fräser ist für einen Kühlmitteldruck bis zu 340 bar ausgelegt. Das erlaubt eine um bis zu 50 Prozent höhere Schnittgeschwindigkeit und sorgt für eine effiziente Spanevakuierung sowie hohe Oberflächengüten.

Weil die Anforderungen an die Bearbeitung mit Hochdruckkühlmittelzufuhr weiter zunehmen, ergänzt ISCAR auch seine Gewindeschneidwerkzeuge um neue Adapter für wirtschaftliche Schneideinsätze mit zehn Schneidkanten mit inneren Kühlmittelkanälen.

Der TANGSLIT-Nutfräser mit zielgerichteter
Kühlmittelzuführung direkt an jede Schneidkante
ist für einen Kühlmitteldruck bis zu 340 bar
ausgelegt. Das erlaubt eine um bis zu 50 Prozent
höhere Schnittgeschwindigkeit und sorgt für
eine effiziente Spanevakuierung sowie hohe
Oberflächengüten.