Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Präparation der Schneidkanten von Hartmetall-Sägebändern durch Strahlen zur Erhöhung der Standzeiten und Leistungssteigerung bei der Stahlzerspanung

Der Einsatz von hartmetallbestückten Sägebändern ist für die Stahlzerspanung in der KMU-Branche weit verbreitet. Durch die geringe Schnittbreite und der dadurch resultierenden niedrigen Antriebsleistung ist es ein effizientes Bearbeitungsverfahren. Eine gezielte Kantenpräparation bei HM-Werkzeugen ist allgemein zur Verbesserung des Einsatzverhaltens seit Jahren etabliert, kann aber an Sägebändern nicht genutzt werden. Wegen der extremen Werkzeugabmessungen und Anordnungen der Schneidkanten der Sägebänder gibt es ungelöste, besondere Herausforderungen bei der Kantenpräparation. Hauptziel des Forschungsvorhabens ist eine wissenschaftlich fundierte Realisierung einer definierten und reproduzierbaren Schneidkantenpräparation von HM-bestückten Sägebändern, so dass dies zu einem deutlich verbesserten Einsatzverhalten und deutlich gesteigerten Leistungsvermögen des gesamten Sägebandes führt. Zur Kantenpräparation soll ein Strahlverfahren etabliert werden. An Sägebandabschnitten wird das Präparationsverfahren erprobt und verschiedene Schneidkantengeometrien erzeugt. Zur schnellen Beurteilung der präparierten Schneiden soll ein vereinfachtes Sägen-Modell entwickelt werden, mit deren Hilfe das Einsatzverhalten zunächst einzeln präparierter Zähne experimentell untersucht wird. Im Anschluss daran werden die besten Kantenpräparationen auf ganze Sägebänder angewandt und einsatzbereite Werkzeuge hergestellt. Diese sollen in statistisch ausreichender Anzahl in Laborversuchen auf einer Bandsägemaschine in realen Zerspanungsprozessen untersucht werden. Im Labor können alle Einflussfaktoren auf den Sägeprozess konstant gehalten werden, damit eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse sichergestellt ist. Ergänzend zu den Laborversuchen findet auch eine praktische Evaluierung im industriellen Umfeld statt und es wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt. Aufgrund der starken Durchdringung des Bandsägens wird mit einer schnellen Umsetzbarkeit gerechnet.

Der potenzielle Nutzerkreis setzt sich aus vor allem klein und mittelständischen Sägeblattherstellern und Anwendern in der metallverarbeitenden Industrie zusammen. Daher ist der potenzielle Nutzerkreis als sehr groß anzusehen. Die potenziellen Nutzer profitieren durch geringere Prozesszeiten und kürzere Ausfallzeiten von gestrahlten HM-Bandsägeblättern.

Ergebniszusammenfassung:

Im IGF-Projekt "Präparation der Schneidkanten von Hartmetall-Sägebändern durch Strahlen zur Erhöhung der Standzeiten und Leistungssteigerung bei der Stahlzerspanung" wurde eine Konditionierung von HM-Zähne von Bandsägewerkzeugen wissenschaftlich untersucht und als vorwettbewerblicher Demonstrator umgesetzt.

Eine gezielte Schneidkantenpräparation soll Defekte der Schneidkante beseitigen und eine definierte Kontur generieren. Die Reduzierung der Schartigkeit, die Änderung der Mikrostrukturierung der Span- und Freifläche bewirken eine Minimierung von lokalen Spannungsspitzen und damit eine Steigerung der Kantenfestigkeit, wodurch eine Standzeiterhöhung der Werkzeuge erreicht wird.

Aufgrund der erfolgreich durchgeführten Untersuchungen stehen nun erstmals den KMU definierte Kenntnisse zur gezielten Kantenverrundung im Bandsägenprozess zur Verfügung. Es konnte aufgezeigt werden, welche Kantenradien welchen Einfluss auf die Standzeit haben und wie diese Radien gezielt umzusetzen sind.

Durch die gezielt durchgeführte Kantenverrundung kann im industriellen Einsatz ein so genanntes "Einfahren" der Werkzeuge entfallen. Dadurch wird auch die Fehlerquelle eines nicht optimalen Einfahrprozesses des neuen Werkzeuges vermieden und es kann von Beginn an mit voller Produktionsleistung optimal gearbeitet werden. Während bei der Verrundung durch Einfahren der Bänder kein definierter Sägezahnzustand erzeugt, sondern nur die erste Schärfe und Schneidkantenempfindlichkeit reduziert wird, wird durch gezielte und definierte Verrundung die Leistungsfähigkeit der Schneiden gesteigert.

Die Standzeitverlängerungen der konditionierten Werkzeuge ergeben sich aus den Untersuchungen zu 30 %, welches die zu erwartenden Mehrkosten deutlich überwiegt und somit einen deutlichen Nutzen für die KMU darstellt.

Die Werkzeughersteller werden erste Umstellungen im Fertigungsprozess aufgrund der im Forschungsprojekt gewonnen Erkenntnisse kurz bis mittelfristig umsetzen können.