naar top
Menu
Logo Print

DE MEEST GESCHIKTE DRAAIBEITEL

Snijkracht en mechanische belasting cruciaal

CNC-draaien is een verzamelnaam voor tal van deelbewerkingen aan cilindrische componenten of gietstukken. Afsteken is een andere draaibewerking dan langsdraaien of profieldraaien en vraagt dus andere gereedschappen. Deze bewerking is eigenlijk de eerste insteek voor de keuze van de juiste wisselplaat. Met daaraan gekoppeld de kwaliteit van het eindstuk. Gaat het om het voorruwen? Of gaat het om de eindbewerking waarbij het oppervlak van het draaideel een hoge afwerkingsgraad moet krijgen? En wanneer kies ik voor PKD of CVD-D?


DE NEUSRADIUS

Een van de punten waarop er gelet moet worden, is de neusradius van de wisselplaat. De neusradius heeft een invloed op de oppervlaktekwaliteit. Een grotere neusradius levert een sterkere wisselplaat en een langere standtijd op. Maar voor de betere oppervlakteruwheid is er juist een kleinere neusradius gewenst. Dat is eveneens een goede keuze als het risico op trillen van het gereedschap groot is. De keuze bij nabewerkingen valt daarom vaker op de wisselplaten met een radius van 0,2 of 0,4 mm. Bij de nieuwe generatie wisselplaten is er soms sprake van een zogenaamde Wiper geometrie. Deze wisselplaten hebben een dubbele neusradius, waarmee met een dubbele aanzet dezelfde oppervlaktekwaliteit kan worden gedraaid als bij de klassieke platen met de helft van de radius. Dit heeft dus vooral een positief effect op de productiviteit tijdens het CNC-draaien. De Wiperplaatgeometrie is daarom een goed in te zetten technologie om tot meer productiviteit bij het draaien te komen, maar de platen kunnen ook gebruikt worden om de oppervlaktekwaliteit te verbeteren, waarbij ze in een aantal situaties slijpbewerkingen overbodig maken. De Wiper plaat heeft ten opzichte van het slijpen als bijkomend voordeel dat de rondloopnauwkeurigheid beter is.

SNIJKRACHTEN EN BELASTING

Hogedrukkoeling biedt ook bij draaioperaties significante voordelen
Hogedrukkoeling biedt ook bij
draaioperaties significante voordelen
Belangrijk zijn de snijkracht en de mechanische belasting van de platen tijdens het verspaningsproces. Deze twee zaken worden nog wel eens verwisseld. De mechanische belasting van belang voor de standtijd is de druk op de snijplaat, uitgedrukt in de kracht per oppervlakte-eenheid. De snijkracht mag best hoog zijn, want dat draagt bij aan de productiviteit. Belangrijk is dan wel dat de snijkracht over een zo groot mogelijk oppervlak wordt verdeeld, omdat de mechanische belasting dan laag blijft. Dit zou ervoor pleiten om zo groot mogelijke wisselplaten in te zetten. De snijkracht wordt evenwel beïnvloed door factoren zoals de gereedschapsgeometrie, de snijparameters en het materiaal. Dat laatste is een gegeven waar je als draaier weinig invloed op hebt; de andere twee punten daarentegen laten zich wel beïnvloeden. Zo kies je bij hardere materialen, bijvoorbeeld gietijzer, voor een plaat met een negatieve geometrie. Dit zorgt voor een betere krachtenverdeling en een kleinere kans op het uitbreken van hardmetaaldeeltjes. Hoe zachter het materiaal, hoe positiever de geometrie van het gereedschap kan zijn. Door spaanbrekers aan te brengen, maken fabrikanten beitels voor taaiere materialen geschikt. Wat de toepassing van de spaanbreker betreft, kan men als vuistregel aanhouden dat materialen als gietijzer heel goed zonder spaanbreker worden gedraaid, omdat dit kortspanige materialen zijn. Wisselplaten in CBN- of keramiekkwaliteit worden doorgaans wel met een spaanbreker aangeboden, omdat ze bedoeld zijn voor taaiere materialen, zoals titanium of Inconel. De snijparameters zijn een factor die de draaiers zelf volledig in de hand hebben. De snedediepte verdubbelen als dat kan zorgt bijvoorbeeld niet voor een hogere belasting van de snijkant, omdat de lengte van de snijkant die in het materiaal zit, eveneens verdubbeld wordt. Hogere voedingen leiden daarentegen wel tot hogere belastingen van de snijkant.


HET SNIJMATERIAAL

Ook het snijmateriaal is van invloed. HSS en hardmetaal zijn al heel lang op de markt en hebben hun eigen bekende toepassingen. Keramische wisselplaten zijn nog vrij recent en zijn bij het grote publiek vaak nog onbekend. Zij leveren vooral een productiviteitsvoordeel bij het draaien van Inconelachtige materialen, de hittebestendige superlegeringen. Ze zorgen hier voor een lange standtijd en een hoge productiviteit, die met wel een factor 3 tot 5 kan toenemen. De aanwezigheid van siliconendraden in het keramiek maakt deze geschikt voor onder andere gietijzer, onderbroken snedes en instabiele opspanningen. Ook materialen harder dan 50 Rockwell laten zich met keramische wisselplaten goed draaien. Het nadeel van dit type wisselplaat is echter dat er geen slijtage zichtbaar is. De laag met snijmateriaal is op een gegeven moment opgebruikt en dan raak je het werkstuk direct met het substraat. Om beschadigingen hierdoor te voorkomen, worden keramische wisselplaten alleen ingezet voor het ruwen, niet voor het precisienadraaien. PKD (of PCD) is een derde snijmateriaal, een materiaal dat veelvuldig wordt gebruikt omdat het eigenschappen heeft van diamant, het hardste materiaal op waarde. PKD bevat diamantdeeltjes in een matrix van kobalt, titaan of nikkel. Deze gereedschappen zijn erg goed bestand tegen zware belastingen, abrasieve slijtage en onderbroken snedes. Bij non-ferrometalen levert een PKD-gereedschap als voordeel op dat ze erg scherpe snijkanten hebben. Hierdoor snijden ze zonder te drukken en te wringen. Het materiaal vertoont weinig neiging tot adhesie. PKD-wisselplaten zijn verder geschikt voor het draaien van lage Ra- en RZ-waarden.


CVD-D: AANVULLING OP PKD

Dankzij een speciale zwaluwstaartverbinding zit de wisselplaat beter ingeklemd in de houder
Dankzij een speciale zwaluwstaartverbinding
zit de wisselplaat beter ingeklemd in de houder
Een nieuwe variant op de PKD-wisselplaat is de CVD-D-plaat. Ook dit materiaal is een kunstmatige diamant (polykristallijne diamant), maar wordt op een andere manier geproduceerd. Terwijl PKD voor 90% uit diamant bestaat, is dat bij CVD-D uit 99,5%. Er is geen bindmiddel en de structuur is bijna identiek aan die van een echte diamant. Vergeleken met een PKD-wisselplaat, is deze plaat minder slijtagegevoelig en kan men doorgaans de snijparameters verhogen. De snijsnelheid kan behoorlijk hoger liggen. Toch gaat het niet om de vraag of PKD slechter is dan CVD-D. Beide snijmaterialen hebben hun eigen toepassingen en zijn eerder aanvullend op elkaar. CVD-D pluspunten komen vooral tot hun recht bij het finisseren van draaidelen, of als, vergeleken met het draaien met PKD-gereedschappen, er een nog hogere productiviteit gewenst is. De keuze voor de kwaliteit van het snijmateriaal wordt in eerste instantie echter ingegeven voor het werkstukmateriaal en dan door de vraag of het om ruwen of finisseren gaat, en de gevraagde standtijd, in combinatie met de productiviteit.


DE HOUDER

De combinatie van een specifieke houder met een stabiele klemming met P-hefboom, biedt de nieuwe houders ruimte voor grotere snijplaten voor zware toepassingen, vooral bij smeedbare materialen
Tot slot is ook de houder voor het draaigereedschap van wezenlijke invloed. Een van de recente innovaties zijn de steeksystemen met een inwendige koeling, waarbij het koelsmeermiddel zowel in het snijvlak komt als op de plaat zelf. Voor het draaien van superlegeringen is het al langer gebruikelijk om met hogere drukken en vooral grotere volumestromen te werken. Nieuwe ervaringen laten echter zien dat dit ook interessant kan zijn bij het draaien van bijvoorbeeld de standaardinoxlegeringen. De verbeterde koeling en spaanafvoer hebben een positief effect op zowel de productiviteit als de standtijd. Hogere drukken zijn al vanaf 10 bar. De wezenlijke factor waar het echter om gaat, is de volumestroom: hoe hoger, hoe beter. Bij het draaien van een materiaal zoals titaan leidt de hogere volumestroom vooral tot meer proceszekerheid. 

POSITIEF OF NEGATIEF?
Een van de keuzes die de CNC-draaier moet maken, is een positieve of een negatieve wisselplaat. Dit heeft dan betrekking op de geometrie.De negatieve wisselplaten onderscheiden zich met een hoge snijkantsterkte. Ze zijn met name geschikt voor zware snijomstandigheden en vormen meestal de voor de hand liggende keuze voor het uitwendig draaien. Een positieve geometrie zorgt voor lagere snijkrachten en is met name goed voor het uitwendig draaien van slanke onderdelen en het inwendig draaien.