CNC-DREHMASCHINEN: DIE EINLEITUNG

Was ist Bearbeitbarkeit?

Bearbeitbarkeit ist ein weit gefasster Begriff, der die relative Leichtigkeit der Bearbeitung oder die Zufriedenheit, mit der ein Material mit scharfen Werkzeugen in verschiedenen Arbeitsgängen geschnitten wird, abdeckt. Im Allgemeinen bedeutet dies die Geschwindigkeit, mit der Metall geschnitten werden kann, aber auch Faktoren wie gute Oberflächengüte und lange Standzeiten. Das am besten bearbeitbare Metall ist dasjenige, das den schnellsten Abtrag der größten Materialmenge pro Schleifen (ohne Umformen des Werkzeugs) mit einem zufriedenstellenden Finish ermöglicht. Die Bearbeitbarkeit umfasst die Standzeit, die Werkzeugleistung, die Maschinengeschwindigkeit, den Vorschub und die Schnitttiefe, die Beschaffenheit und das Design der Schneidwerkzeuge, die Schneidflüssigkeit sowie die Qualität, Zusammensetzung, Härte und Mikrostruktur des zu schneidenden Metalls.

Die verschiedenen Faktoren, die die Bearbeitbarkeit beeinflussen, können wie folgt klassifiziert werden:

• Materialschnitt
• Schneidwerkzeug verwendet 
• Schneidflüssigkeit 
• Bedienmaschine

Materialeigenschaften, die die Bearbeitbarkeit beeinflussen:

Beste Bearbeitbarkeit wird in Materialien erreicht, wenn:

a) keine zu hohe Duktilität

b) keine hohe Kaltverfestigung

c) nicht zu abrasiv

Es ist nicht einfach, die Bearbeitbarkeit von Materialien mit Hilfe gewöhnlicher mechanischer Eigenschaften zu definieren. Aber für bestimmte Materialien lassen sich gewisse Trends erkennen.

Chemische Zusammensetzung: Die chemische Zusammensetzung eines Metalls ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung seiner Bearbeitbarkeit. Die Auswirkungen der Zusammensetzung sind jedoch nicht immer klar, da die Elemente, aus denen ein Legierungsmetall besteht, sowohl einzeln als auch gemeinsam wirken. Bestimmte Verallgemeinerungen über die chemische Zusammensetzung von Stählen in Bezug auf die Bearbeitbarkeit können gemacht werden, aber Nichteisenlegierungen sind zu zahlreich und vielfältig, um solche Verallgemeinerungen zuzulassen. Es gibt bestimmte Stahlsorten (Automatenstähle), die für eine gute Zerspanbarkeit speziell legiert sind.

Mikrostruktur: Metalle mit ähnlicher Mikrostruktur haben ähnliche Bearbeitungseigenschaften. Aber auch kleine Variationen in der Mikrostruktur können die Bearbeitbarkeit beeinträchtigen. Die Korngröße spielt eine wichtige Rolle; sie bestimmt die Streckgrenze, die Duktilität und die Oberflächengüte. Wärmebehandlungen können verwendet werden, um die Mikrostruktur für die beste Bearbeitbarkeit zu optimieren.

Fabrication: Ob ein Metall warmgewalzt, kaltgewalzt, kaltgezogen, gegossen oder geschmiedet wurde, beeinflusst seine Korngröße, Duktilität, Festigkeit, Härte, Struktur – und damit – seine Bearbeitbarkeit.

Härte: Im Allgemeinen hängen Materialhärte und Streckgrenze zusammen. Bei hoher Härte und Streckgrenze ist die Zerspanbarkeit wegen der geringeren Standzeit gering. Aber das ist nicht immer wahr; bei Stählen wird bei Reduzierung des Kohlenstoffgehalts das Material duktiler und die Zerspanbarkeit reduziert, da der Span das Werkzeug stumpf (weniger scharf) macht, wodurch sich die Standzeit verringert. Andererseits wird bei einem zu hohen Kohlenstoffgehalt das Material zu hart und es verringert auch die Standzeit. Als Fazit müssen wir sagen, dass wir für eine gute Zerspanbarkeit nach optimierten Werten für Duktilität und Härte suchen müssen. Bei Gusseisen ist die Härte ein sinnvoller Hinweis auf die Bearbeitbarkeit. Sie sind sehr gut bearbeitbar, da sie Graphit enthalten, der die Reibung reduziert. Es entstehen sehr kurze Späne. Bei Hartmetallen im Gefüge kann es zu Verschleißproblemen kommen.

Streckgrenze und Zugfestigkeit: Ein Werkstoff mit hoher Festigkeit erfordert einen hohen Kraftaufwand, um die Spanbildung bei einem Bearbeitungsvorgang einzuleiten. Materialien mit relativ hoher Festigkeit sind schwieriger zu bearbeiten und verringern die Standzeit.

Elastizitätsmodul: Bei der Zerspanung werden hohe Elastizitätsmodulwerte bevorzugt. Bei steifem Material ist die elastische Verformung beim Schneiden gering und es wird eine hohe Maßgenauigkeit erreicht.

Wärmeleitfähigkeit: Metalle mit geringer Wärmeleitfähigkeit führen die Wärme nicht ungehindert ab und daher werden bei der Bearbeitung dieser Materialien das Schneidwerkzeug und das Werkstück extrem heiß. Diese überschüssige Wärme beschleunigt den Verschleiß an der Schneidkante und verringert die Standzeit und damit die Bearbeitbarkeit. Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit haben eine bessere Bearbeitbarkeit.

Wärmeausdehnung: In der allgemeinen Zerspanungspraxis werden Werkstoffe mit großen Wärmeausdehnungskoeffizienten eine präzise Bearbeitung mit engen Maßtoleranzen äußerst schwierig machen, da eine geringe Erhöhung der Werkstücktemperatur zu Maßänderungen führt. Materialien mit geringer Wärmeausdehnung haben eine bessere Zerspanbarkeit.