Hartbohren und Hartfräsen: Maschinen und Werkzeuge mit Bedacht auswählen

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Der steigende Wettbewerb zwingt die Unternehmen, der Entwicklung mit inovativen und kostengünstigeren Arbeitsprozessen zu begegnen.

Müssen Eisenwerkstoffe über RM >2000N/mm2 beziehungsweise 56 HRC bearbeitet werden, spricht man von Hartbearbeitung.

Hartfräsen kann zeitaufwendige Erodierprozesse ersetzen und damit Kosten sparen. Hartbohren wurde um 1980 entwickelt und ist eine Variante des Hartzerspanens. Arbeitsweisen, Vor- und Nachteile und die benötigten Werkzeuge für Hartfräsen und Hartbohren werden auf schmidwerkzeuge.de übersichtlich dargestellt.

Vorteile des Hartbohrens

Im Gesenk- und Formenbau hat man erkannt, dass sich durch Hartbohren die Fertigungszeiten gegenüber den bisherigen Bohrmethoden wesentlich verkürzen lassen. Zuvor wurden Werkstücke mit einer Härte von 54 HRC durch Schleifen und Läppen bearbeitet. Das neue Verfahren der Hartzerspanung, bzw. des Hartbohrens ist wegen der erheblichen Zeitersparnis deutlich produktiver und effizienter. Die Schleifbearbeitung fällt in diesem Fall vollkommen weg, da das Hartzerspanen so präzise ist, wie gewünscht. Verkürzte Prozessketten führen zwangsläufig auch zu reduzierten Kosten.

Zahnräder, Flanschen, Matrizen oder auch Werkzeuge werden mit speziellen Bohrern für das Hartbohren bearbeitet. Die Werkstücke können sofort in gehärtetem Zustand bearbeitet werden. Durch die speziellen Bohrer ist die Querschneide erheblich kleiner. Zumeist ist sie S-förmig mit Spiralpointanschliff oder Kreuzanschliff. Deutlich grösser ist der Keilwinkel.

Sowohl das Weichglühen als auch das Schleifen entfällt durch die kürzere Durchlaufzeit. Teure zusätzliche Schleifmaschinen sind bei diesem Verfahren nicht mehr notwendig.



Vorteile des Hartfräsens

Um Werkstücken eine besondere bestimmte geometrische Form zu geben, dient das Hartfräsen.

Mit hoher Geschwindigkeit dreht sich das Fräswerkzeug um die eigene Achse und entfernt Materialien von dem Werkstück, um ihm die gewünschte Form zu geben. Oder das Werkstück selbst wird bewegt.

Beim Hartfräsen werden die ursprünglichen konventionellen Bearbeitungsgänge wie Drehen, Fräsen, Schleifen und Härten erheblich verkürzt. Das gehärtete Werkstück kann anschliessend ohne Probleme maschinell nachbearbeitet werden.

Zur Geometrie des Hartfräsens gehören der Einklang und das Zusammenspiel von Genauigkeit und Präzision. Dabei wird die maximale Schneidenstabilität durch exzentrische Bogenschliffe erreicht, die besonders bei Torusfräsern übergangslos vom Radius in die Nebenschneide übergehen müssen.

Nur noch wenig hat die Zerspanung von gehärteten Werkstücken mit der klassischen Spanabhebung bei weicheren Materialien zu tun. Daher müssen für das Hartfräsen Span-, Frei- und Keilwinkel aufeinander abgestimmt sein.


Beim Hartfräsen werden konventionelle Bearbeitungsgänge stark verkürzt. (Bild: Andrey Armyagov - shutterstock.com)

Beim Hartfräsen werden konventionelle Bearbeitungsgänge stark verkürzt. (Bild: Andrey Armyagov – shutterstock.com)


Die Technologie des Hartfräsens hat sich mehr und mehr durchgesetzt und gewinnt zunehmend an Bedeutung bei der Herstellung von Druckgiesswerkzeugen, Kunststoffformen und Gesenken für Schmiedeteile.

Moderne CNC-Werkzeugmaschinen leisten die Anforderungen für Dämpfungseigenschaften, Steifigkeit und Antriebsleistungen.

Kugel-, Torus und Mikrofräser zur Hartbearbeitung werden ausschliesslich als Zweischneider ausgeführt. Die beiden Hauptschneiden eines Kugelfräsers müssen im Zentrum fliessend und übergangslos geschliffen sein.

Die hohen Drehgeschwindigkeiten beim Hartfräsen halten sich bei den präzisen Werkzeugen trotz der harten Werkstoffe in akzeptablen Bereichen. Die Werkzeugmaschinen sind dazu entwickelt, auch wenn es um höchste Oberflächengüte und bestmögliche Härte geht, den physikalischen Gesetzen zu entsprechen.

Je nach Materialbeschaffenheit lassen sich mit dem Verfahren des Hartfräsens Werkstücke bis zu einer Härte von -70 HRC zerspanen. Um den Schritt des nachträglichen Polierens der Oberfläche durch Handarbeit zu vermeiden, muss bereits beim Fräsen auf die maximal beste Oberflächengüte geachtet werden.

Auf schmidwerkzeuge.de werden alle Vorteile von Hartreibeahlen, Hartfräsen, Hartbohren und zusätzlichen Sonderwerkzeugen zur Hartbearbeitung aufgelistet.

 

Titelbild: Pixel B – shutterstock.com

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