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Hartstoff-Bindungen Die Bindung ist neben Körnungsgröße und Konzentration die dritte ausschlaggebende Kenngröße für das Schneidverhalten einer Diamantoder Bornitrid-Trennscheibe. Die Entwicklung geeigneter Bindungen ist die Basis für fortschrittliche Diamantwerkzeuge. WINTER Diamant- und Bornitrid- Trennscheiben werden in zwei Bindungsarten angefertigt. Metallbindungen sind verschleißfest und vergleichsweise stoßunempfindlich, sie sind gekennzeichnet durch hohe Standzeit bei kleinerem Zeitspanvolumen. Beim Einsatz von Kunstharzbindungen treten niedrigere Schleifkräfte und Temperaturen auf. Dadurch sind diese Werkzeuge beispieIsweise gut geeignet für kantenempfindliche Werkstoffe. Eine Sonderstellung unter den Metallbindungen nimmt die galvanische Bindung für einschichtige Diamantbeläge ein. Die Matrix umschließt nur einen Teil des Metallbindungen: Bronzebindungen = Ausführungen Bz oder MSS Kunstharzbindungen: galvanische Bindungen = Ausführungen NK, S oder GSS Ausführungen K-plus oder KSS Diamantkorns, dessen genau definierter Überstand dem Werkzeug eine außerordentlich gute Schneidfähigkeit gibt. Deshalb ist sie besonders geeignet für das Trennen von Duroplasten, glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), Ferriten, ,,grünen“ Werkstoffen u.ä.. Anwendungstechnische Hinweise 1. Welche Werkstoffe können getrennt werden? Grundsätzlich kann man mit Diamant- Trennscheiben harte, kurzspanende Materialien trennen. Als Beispiele seien genannt: Glas Keramik gebrannt und ungebrannt Hartmetall Graphit Quarz Ferrite Halbleiterwerkstoffe. Weitere Werkstückstoffe und Werkstoffgruppen, siehe Seite 8. Kohlenstoffaffine Werkstoffe wie insbesondere Stahl, die eine Mindesthärte von 55 HRC haben sollten, werden mit kubisch kristallinem Bornitrid getrennt. Als Beispiel können hochlegierte Stahlqualitäten wie HSS und Chromstahl mit 12 % Cr erwähnt werden. Weiche, langspanende Werkstoffe tendieren zum Schmieren. Sie setzen sich im Spanraum fest und machen die Diamant-Trennscheibe unbrauchbar. Kompromisse lassen sich mit galvanisch gebundenen Schneidbelägen erzielen. 2. Welche Schneidbelagspezifikation? Die Auswahl der Schneidbelagspezifikation kann nur auf der Grundlage umfassender Erfahrung vorgenommen werden. 6 Eine optimale Typenfestlegung ist abhängig von einer möglichst genauen Information über den Einsatzfall, für den das Werkzeug benötigt wird, siehe auch Fragebogen auf Seite 19. Unerläßlich für die Wahl der richtigen Belagspezifikation sind: - Die vollständige Bezeichnung des Werkstückstoffes - um den Zugriff auf bereits durchgeführte anwendungstechnische Versuche zu ermöglichen. - Die Anforderungen an die Qualität der Schnittkanten (z.B. max. Größe der Aussprünge) - je kleiner die zulässigen Kantenaussprünge sein dürfen, desto geringer müssen die auftretenden Schnittkräfte sein. - Die Arbeitsbedingungen (siehe Fragebogen Seite 19), wobei es für eine optimale Empfehlung notwendig ist, die Variationsbereiche anzugeben (z.B. Drehzahl von/bis, Vorschub von/bis). - Ein ausreichend dimensionierter Spindelantrieb (siehe Punkt 4). Eine hohe Antriebsleistung erlaubt den Einsatz einer Legierung mit höherer Hartstoffkonzentration. - Eine niedrige Antriebsleistung erfordert eine Trennscheibe die mit niedrigen Schleifkräften arbeitet, beispieIsweise in Kunstharzbindung mit niedriger Hartstoffkonzentration. Wenn eine Werkzeugspezifikation (Trennscheiben-Schneidbelag) an eine vorhandene Maschine mit feststehenden Parametern angepaßt werden muß, sollte folgende Gesetzmäßigkeit beachtet werden: Je höher die Umfangsgeschwindigkeit, desto größer ist die wirksame Härte des Werkzeuges. 3. Welche Werkzeugabmessungen? Die Werkzeugabmessungen werden durch die Maschine und die zu trennende Werkstückhöhe bestimmt. Man rechnet mit einem Flanschdurchmesser, der 1/3 des Trennscheibendurchmessers nicht unterschreiten sollte, d.h. maximal zu trennende Werkstückhöhe beträgt < 1/3 des Trennscheibendurchmessers. Sofern zwischen unterschiedlich hohen Schneidbelägen gewählt werden kann, z.B. bei Bz-Trennscheiben x = 5 oder 10 mm, sollte man sich für das größte Maß entscheiden; die Werkzeugkosten je Schnitt sind geringer bei hohen Schneidbelägen, da der Werkzeugpreis unterproportional mit der Belaghöhe wächst. Für besonders aussprungfreie Schnittkanten ist ein stabiIer Kern der Trennscheibe wichtige Voraussetzung. Die Stabilität der Trennscheibe kann auch durch eine Vergrößerung des Flanschdurchmessers (Durchmesserangabe erforderlich) erhöht werden. Eine Zusammenfassung der international gültigen Bezeichnungen an
Trennscheiben mit geschlossenem Rand und den dazugehörigen Flanschen wurde von der FEPA zusammengestellt. 4. Welche Maschine? Zahlreiche Maschinen sind für den Einsatz von Diamant- oder Bornitrid- Trennschleifscheiben gut geeignet, obwohl sie unterschiedliche Konstruktionsmerkmale aufweisen. Allgemein gültige Richtlinien beziehen sich beispielsweise auf eine möglichst hohe dynamische Stabilität, weil Schwingungen während der Trennoperation einen negativen Einfluß auf das Verhalten des Werkzeuges haben können. Da die Umfangsgeschwindigkeit bei der Anpassung des Werkzeuges an die Trennaufgabe eine wichtige Rolle spielt, sollte sie wenigstens über Riemenscheibenwechsel veränderbar sein. Auf eine ausreichende Motorantriebsleistung ist unbedingt zu achten. Ein ungenügend dimensionierter Motor verhindert die optimale Ausnutzung des Diamantwerkzeugs. Das gefürchtete Abstumpfen der Trennscheibe ist häufig eine Folge zu geringer Belastung des Schneidbelags. Diamanten und Bindung müssen gefordert werden, damit der Selbstschärfeffekt eintritt. Man kann davon ausgehen, daß verschleißfestere und damit wirtschaftlichere Bindungen eingesetzt werden können, wenn der Spindelantrieb hohe Zeitspanflächen erlaubt. Trennscheiben mit einem Durchmesser größer als 300 mm sollten eine Antriebsleistung von 1,5 kW erhalten. Werden die Werkzeuge im Paket gefahren, sollte für jedes weitere Blatt zusätzlich 0,5 kW vorgesehen werden. 5. Welche Einsatzparameter ? In fast allen Fällen wird die volle Materialstärke bei entsprechend angepaßter Vorschubgeschwindigkeit in einem Durchgang getrennt. Bei besonders dichten Werkstoffen, die den Diamant verschleißen, ohne daß gleichzeitig in entsprechendem Maße Bindung abgetragen wird, z.B. gilt das für Saphir, wird statt des Vollschnittes der Stufenschnitt angewendet. Je kleiner das Verhältnis Zustellung zu Vorschub, d.h. je flacher der Schnitt, umso stärker ist die schärfende Wirkung des Schneidvorganges. Um das Werkzeug nicht unnötig zu verschleißen wird geraten, die Zustellung schrittweise zu erhöhen, bis die schädlichen Auswirkungen eines stumpfen Werkzeugs erkennbar werden. Die für den Schneidprozeß optimale Zustellung liegt dann um einen gewissen Betrag niedriger als die Grenzzustellung, bei der die Funktion nicht mehr gegeben ist. Die Vorschubgeschwindigkeit ist unmittelbar von der Antriebsleistung des Spindelmotors und der Härte bzw. Zähigkeit des zu bearbeitenden Werkstoffes abhängig. Die Vielfalt der Materialien, die mit den verschiedenen Trennscheibenausführungen geschnitten werden können, lassen keine generellen Aussagen über Zeitspanflächen zu. Gezielte Anfragen unserer Kunden mit genauen Angaben über das zu trennende Material und die Maschinenparameter sind unbedingt nötig, um praxisnahe Einsatzempfehlungen und Angebote abgeben zu können. (Fragebogen Seite 19). Für die Umfangsgeschwindigkeit gibt es in Abhängigkeit von der Trennaufgabe optimale Bereiche. Grundsätzlich werden dichte, feinschlammende Werkstoffe mit niedrigen Werten gefahren (20-30 m/s), während porige, grobschlammende Materialien höhere Geschwindigkeiten benötigen (30-40 m/s). 6. Kühlung oder Trockenschnitt ? Grundsätzlich wird die Werkzeuglebensdauer durch Anwendung von Kühlflüssigkeiten verlängert. Metallgebundene Trennscheiben werden immer mit Kühlflüssigkeit eingesetzt (mit Ausnahme der Ausführung S), kunstharzgebundene Vollkranz- Trennscheiben arbeiten auch im Trockenschnitt. Trocken- oder Naßschnitt wird durch das Zeichen hinter der Härtebezeichnung angegeben, z.B, K+888 R (Trockenschnitt) - K+888 RY (Naßschnitt). Für unterschiedliche Werkstückstoffe werden unterschiedliche Kühlflüssigkeiten wie Wasser, Petroleum, Emulsionen, synthetische Öle usw. eingesetzt. Von Bedeutung ist eine ausreichende Kühlmittelmenge, die auch an die Kontaktstelle zwischen Werkzeug und Werkstück gelangen muß. Das Kühlmittel wird durch Kühlmitteldüsen, Spezialflansche oder im Eintauchverfahren zugeführt. 7. Welcher Flanschdurchmesser ? Die Durchmesser der Flansche beeinflussen die Richtungsstabilität der Trennscheibe; bei hohen Zeitspanflächen sind entsprechend größere Flansche angebracht. Im allgemeinen gilt, daß ein Drittel des Trennscheibendurchmessers eingeflanscht sein sollte. Bei besonders geringen Kernstärken, wie z.B. NK-Trennscheiben, wird oftmals direkt bis an den Diamantbelag heran eingespannt. Grundsätzlich sollte der größtmögliche Flanschdurchmesser verwendet werden. 7
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