Hartmetallbohrer für gehärteten Stahl: Auswahl, Geschwindigkeiten und Einrichtungsanleitung

Wenn Sie einen Maschinenschlosser nach dem Bohren von gehärtetem Stahl fragen, kommen immer wieder dieselben Geschichten: eine glühende Bohrerspitze, eine quietschende Spindel und ein Loch, das nicht wachsen will. Werkzeugstahl mit 50 HRC und mehr verhält sich weniger wie gewöhnliches Metall, sondern eher wie ein Schleifmittel. Sobald ein Teil wärmebehandelt wurde, ändern sich die Regeln und Werkzeuge, die perfekt auf Weichstahl funktionieren, überstehen kein einziges Loch. Für genau diesen Fall gibt es Hartmetallbohrer für gehärteten Stahl, doch der Kauf des richtigen Bohrers ist nur die halbe Miete. Die andere Hälfte besteht darin, Substrat, Geometrie und Schnittdaten an die Härte anzupassen, die vor Ihnen liegt. So gehen wir dieses Match in unserer eigenen Schleiferei an.

Warum sich gehärteter Stahl so anders verhält

Schnellarbeitsstahl ist bis zu dem Punkt, an dem das Werkstück so hart wird wie das Werkzeug, ein wunderbares Material. Wärmebehandelte Stähle wie D2, A2, H13, M2 und vollständig gehärtete Gesenkstähle liegen üblicherweise zwischen 45 und 62 HRC, und bei diesem Wert passieren drei Dinge gleichzeitig an der Schneidkante.

• Der Schneiddruck an der Spitze steigt stark an und der dünne Steg eines gewöhnlichen Spiralbohrers wird abgelenkt, anstatt zu schneiden.
• Fast die gesamte Verformungsenergie wird in Wärme umgewandelt, und diese Wärme kann nirgendwo abfließen, da gehärteter Stahl sie schlecht leitet.
• Die Oberfläche verhärtet sich unter einer reibenden Kante weiter, so dass ein stumpfer Bohrer den nächsten Versuch schwieriger macht als den ersten.

Ab etwa 600 Grad Celsius verliert HSS seine Härte, weshalb es gehärteten Stahl eher poliert als schneidet. Vollhartmetall behält seine Härte weit über dieses Fenster hinaus und verfügt über die nötige Druckfestigkeit, um dem auftretenden Schub standzuhalten. Diese Kombination ist der Grund dafür, dass Hartmetall hier die Standardlösung ist.

Was macht einen Hartmetallbohrer für gehärteten Stahl geeignet?

Nicht jeder Hartmetallbohrer ist ein Bohrer aus gehärtetem Stahl. Zwei Werkzeuge können sich einen Durchmesser und einen Schaft teilen und sich beim Schnitt völlig unterschiedlich verhalten.

Substrat

Mikrokorn- und Ultrafeinkorn-Hartmetall mit etwa 6 bis 12 Prozent Kobalt bietet das beste Gleichgewicht zwischen Kantenschärfe und Querbruchfestigkeit. Gröbere Sorten sind zwar schlagzäher, aber sie können den scharfen Kantenanforderungen von gehärtetem Stahl nicht standhalten, und eine abgerundete Kante reibt einfach.

Beschichtungen

Eine AlTiN-, TiAlN- oder TiSiN-Beschichtung fungiert als Wärmebarriere und reduziert die Reibung, sodass die Wärme im Span statt im Werkzeug bleibt. Beschichtungen sind von enormer Bedeutung, sie können jedoch einen weichen Untergrund nicht retten. Wählen Sie zuerst die Sorte und dann die Beschichtung.

Geometrie

Ein 140-Grad-Spitzenwinkel mit einem verdünnten Steg verringert den Schub und erleichtert den Bohrerstart ohne Gehen. Verstärkte Ränder und eine leicht negative Kantenvorbereitung verhindern ein Absplittern. Die Nutlänge sollte so kurz sein, wie es das Loch zulässt, und interne Kühlmittelkanäle machen sich bezahlt, sobald die Tiefe drei Durchmesser überschreitet. Wenn Sie sehen möchten, wie sehr der Spitzenwinkel allein das Verhalten verändert, ist dieser Vergleich von 118- und 135-Grad-Bohrspitzen ist eine nützliche Begleitlektüre.

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Anpassen des Werkzeugs an das Härteband

Die Härte ist die aussagekräftigste Zahl bei der Auswahl eines Bohrers. Die folgende Tabelle spiegelt die Ausgangslogik wider, die wir im Gespräch mit Kunden verwenden.

Schnittdaten für Hartmetallbohren in gehärtetem Stahl

Der von Weichstahl übernommene Instinkt besteht darin, die Spindel zu verlangsamen und sich auf den Vorschub zu stützen. Bei gehärtetem Stahl ist das Gegenteil eher der Fall: Halten Sie den Vorschub pro Umdrehung fest, damit die Schneide schneidet, anstatt zu reiben, und halten Sie die Oberflächengeschwindigkeit niedrig.

• Oberflächengeschwindigkeit: etwa 40 bis 60 m/min unter 45 HRC, 25 bis 40 m/min zwischen 45 und 55 HRC und 15 bis 25 m/min über 55 HRC.
• Vorschub pro Umdrehung: ca. 0,05 bis 0,15 mm pro Umdrehung je nach Durchmesser, bei größeren Durchmessern am oberen Ende.
• Einstichtiefe: ein halber Durchmesser bis ein Durchmesser, vollständig zurückgezogen, um Späne zu entfernen.
• Kühlmittel: Kühlmittel durch das Werkzeug oder ein Hochdruck-Luft-Öl-Nebel; Flutkühlmittel alleine reicht selten aus.

Achten Sie auf die Chips. Silberne oder strohfarbene Späne bedeuten, dass der Prozess in Ordnung ist, während blaue oder leuchtende Späne bedeuten, dass die Oberflächengeschwindigkeit oder der Vorschub falsch ist.

Richten Sie Regeln ein, die Carbide am Leben erhalten

Hartmetall ist spröde und gehärteter Stahl verzeiht nichts. Die meisten gebrochenen Bohrer, die wir sehen, sind eher auf den Aufbau als auf das Gefälle zurückzuführen.

• Messen Sie den Rundlauf am Schaft und halten Sie den angezeigten Gesamtschlag unter 0,01 mm. Jeder zusätzliche Mikrometer vervielfacht die Belastung einer Nut.
• Verwenden Sie den kürzesten Bohrer und Halter, der das Loch erreicht. Stub-Halter sind besser als lange Spannzangenverlängerungen.
• Spannen Sie das Werkstück nahe am Loch ein und verhindern Sie Bewegungen; Ein Bruchteil eines Millimeters reicht aus, um eine Kante abzusplittern.
• Bohren Sie niemals von Hand in gehärteten Stahl, da der manuelle Vorschub die Belastung bei jedem Wackeln verändert.
• Mit einem Hartmetall-Anbohrer anbohren, dann mit gleichmäßigem Vorschub und ohne Verweilzeit am Boden einstechen.
• Ersetzen Sie einen stumpfen Bohrer, anstatt ihn von Hand auszubessern, was normalerweise die Kantenvorbereitung zerstört.

Bei Löchern, die tiefer als fünf Durchmesser sind, macht ein spezielles Tieflochdesign mit durchgehender Kühlmittelkühlung den Unterschied zwischen einem geraden Loch und einem Ausschussteil.

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Wenn Bohren nicht die Lösung ist: Fräsen Sie stattdessen das Loch

Oberhalb von etwa 55 HRC oder wenn das Loch im Verhältnis zur Maschine groß ist, ist die spiralförmige Interpolation oft die intelligentere Lösung. Ein hochpräziser Schaftfräser taucht in einem flachen Winkel ein und kreist nach außen, wodurch die Last entlang der Nut verteilt wird, anstatt sie auf einen Punkt zu konzentrieren. Das Ergebnis ist ein runderes Loch, ein weitaus geringeres Risiko, dass ein gebrochenes Werkzeug im fertigen Teil versinkt, und Positionstoleranzen, die ohne separaten Reibvorgang eingehalten werden. Für genau diese Arbeiten sind ultraharte Sorten mit verstärkter Kante und feiner Mikrokornstruktur konzipiert.

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Auswahl eines Fertigungspartners für Werkzeuge aus gehärtetem Stahl

Das Bohren von gehärtetem Stahl ist ein Werkzeugproblem, und ein Werkzeug leistet nur so gut wie das Schleifen dahinter. Changzhou Maton Tools ist ein Hersteller von Hartmetallwerkzeugen mit Sitz in Xixiashu, der Werkzeugstadt im Jangtse-Delta. Wir schleifen unsere Bohrer und Schaftfräser auf importierten fünf- und sechsachsigen CNC-Schleifzentren und prüfen sie mit hochpräzisen Geräten aus Deutschland, Japan und der Schweiz. Zu unserem Team gehören zwei leitende Ingenieure auf Professorenebene und mehr als zehn Werkzeugingenieure, unterstützt durch eine lange Forschungspartnerschaft mit der East China University of Science and Technology und mehr als zehn Patente. Wir arbeiten nach ISO9001 und beliefern Kunden in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobil, Elektronik, Formenbau und Verteidigungsindustrie.

Unser Vollhartmetallbohrer Das Sortiment umfasst Allzweck-Spiralbohrer, Tieflochbohrer, Bohrer mit gerader Spannut und dreischneidige Ausführungen. Teilen Sie uns Ihre Materialhärte und Maschinenkonfiguration mit und wir empfehlen Ihnen die passende Sorte, Beschichtung und Geometrie, bevor Sie eine Bestellung aufgeben.

Wichtige Erkenntnisse

• Hartmetall gewinnt auf gehärtetem Stahl aufgrund seiner Warmhärte und Druckfestigkeit, nicht aufgrund seiner Beschichtung.
• Untergrund und Geometrie an das Härteband anpassen; Ein 30-HRC-Bohrer und ein 55-HRC-Bohrer sind unterschiedliche Werkzeuge.
• Halten Sie die Oberflächengeschwindigkeit niedrig und sorgen Sie für einen gleichmäßigen Vorschub pro Umdrehung, mit kurzen Stößen und einer Kühlmittelzufuhr zum Punkt.
• Steifigkeit, geringer Rundlauf und gleichmäßiger Vorschub verhindern mehr Bruch als jeder Sortenwechsel.
• Über 55 HRC sollten Sie das Spiralfräsen mit einem ultraharten Schaftfräser anstelle des Bohrens in Betracht ziehen.