Wie geht man mit dem Spänewickeln bei der Profilbearbeitung um?

Der perfekte Profilschnitt läuft, und dann sehen Sie es. Ein verheddertes "Vogelnest" aus Metall wickelt sich um Ihr Werkzeug. Dieses Durcheinander kann Ihr Teil ruinieren, teure Werkzeuge zerstören und die Produktion stoppen.

Verwenden Sie Werkzeuge mit aggressiven Spanbrechern, erhöhen Sie den Vorschub, um dickere und sprödere Späne zu erzeugen, und setzen Sie Hochdruck-Kühlmittel direkt an der Schneide ein, um das Einwickeln der Späne zu verhindern. Programmiertechniken wie Hackenzyklen oder variable Vorschubgeschwindigkeiten können lange Späne auch mechanisch brechen.

Dieses Problem scheint zufällig zu sein, ist es aber nicht. Es ist eine direkte Folge des Zusammenspiels von Werkzeugen, Parametern und Material. Ich habe unzählige Stunden damit verbracht, genau dieses Problem in meiner Werkstatt zu beheben. Verstehen warum ist der erste und wichtigste Schritt, um zu verhindern, dass Ihre Maschine jemals wieder angehalten wird. Schauen wir uns die Ursachen und Lösungen an.

Warum kommt es bei der Profilbearbeitung zu Spänewicklungen?

Chip-Wrapping tritt zu den ungünstigsten Zeiten auf und verwandelt ein gutes Teil in Schrott. Das kann sich unvorhersehbar und frustrierend anfühlen und macht es schwer, eine Diagnose zu stellen und eine schnelle Lösung zu finden.

Spänewickeln entsteht, wenn die Späne zu lang und strähnig sind, um die Schneidzone ordnungsgemäß zu verlassen. Dies wird durch eine Kombination von Faktoren verursacht: die falsche Werkzeuggeometrie, falsche Schnittparameter, unzureichendes Kühlmittel und die Eigenschaften des Werkstoffs selbst.

Meiner Erfahrung nach ist die Ursache für die Abplatzungen nie nur eine Sache. Meist ist es ein perfekter Sturm aus mehreren kleinen Problemen. Wir können diese in ein paar Schlüsselbereiche gruppieren, auf die Sie direkten Einfluss haben. Wenn Sie wissen, worauf Sie achten müssen, ist das Problem viel einfacher zu lösen. Ziel ist es, dass sich der Span eng zusammenrollt, in kleine, handhabbare Stücke zerfällt und vom Werkzeug und dem Werkstück weggespült wird. Wenn dieser Prozess fehlschlägt, entsteht ein Vogelnest.

Die Hauptverursacher der Chip-Verpackung

• Unvernünftiges Werkzeugdesign¹: Die Form Ihres Werkzeugs ist entscheidend. Wenn die Geometrie des Werkzeugs, z. B. der Spanwinkel oder die Schneide, nicht für Ihr Material ausgelegt ist, kann es keinen richtigen Span bilden. Vor allem aber kann ein Werkzeug ohne wirksamen Spanbrecher den Span nicht fest genug einrollen, um ihn zum Brechen zu bringen.
• Ungeeignete Schnittparameter²: Ihre Geschwindigkeiten und Vorschübe steuern direkt die Dicke und Form des Spans. Eine zu niedrige Vorschubgeschwindigkeit oder eine zu geringe Schnitttiefe erzeugen einen dünnen, schwachen, bandförmigen Span. Diese langen, strangförmigen Späne haben nicht genug Masse, um von selbst zu brechen.
• Unzureichende Kühlflüssigkeit: Das Kühlmittel erfüllt zwei Aufgaben: Es kühlt den Schnitt, und es sprengt die Späne weg. Wenn der Kühlmitteldruck zu niedrig ist oder die Düse falsch ausgerichtet ist, kann sie nicht die nötige Kraft aufbringen, um die Späne aus dem Weg zu drücken. Dadurch können sich die Späne ansammeln und sich schließlich um das Werkzeug wickeln.

Was sind die Ursachen für fadenförmige Späne in Aluminium und anderen duktilen Materialien?

Wenn man eine Arbeit an einem weichen Material wie Aluminium beginnt, erhält man sofort lange, fadenförmige Späne. Sie sind ein Albtraum, wickeln sich um alles und stellen ein Sicherheitsrisiko dar.

In duktilen Werkstoffen bilden sich fadenförmige Späne, weil sich diese Metalle verformen und reißen, anstatt sauber abzuscheren. Diese natürliche Tendenz wird durch niedrige Vorschubgeschwindigkeiten, eine falsche Werkzeuggeometrie (z. B. niedrige Spanwinkel) und die Verwendung der falschen Schneidflüssigkeit zur Verringerung der Reibung noch verstärkt.

Duktile Materialien³ verhalten sich unterschiedlich. "Duktil" bedeutet, dass ein Material sich stark dehnen und verformen kann, bevor es bricht. In der Zerspanung bedeutet dies, dass ein Span nicht in einem sauberen Bruch abbricht, sondern in einem langen, kontinuierlichen Band abgeschält wird. Materialien wie Aluminiumlegierungen, Kupfer und einige nichtrostende Stähle sind dafür bekannt.

Warum duktile Materialien nicht kooperieren

Die Hauptursache ist die geringe Härte und die hohe Duktilität des Werkstoffs. Wenn die Schneide eingreift, fließt das Material in einem plastischen Zustand die Werkzeugfläche hinauf. Es hat nicht die nötige Sprödigkeit, um zu reißen und zu brechen. Dies wird durch einige häufige Fehler noch verschlimmert:

• Niedrige Vorschubgeschwindigkeit: Genau wie bei anderen Werkstoffen erzeugt ein niedriger Vorschub bei Aluminium einen dünnen Span, dem die Steifigkeit fehlt, um selbst zu brechen.
• Werkzeug-Geometrie: Für duktile Materialien benötigen Sie ein sehr scharfes Werkzeug mit einem hohen positiven Spanwinkel. Dies hilft, das Material sauber zu "schneiden", anstatt es zu drücken. Die Verwendung eines Allzweckwerkzeugs kann das Problem noch verschlimmern.
• Reibung und Wärme: Duktile Werkstoffe können klebrig werden, wenn sie sich beim Schneiden erhitzen. Dadurch bleibt der Span an der Werkzeugoberfläche haften und kann nicht mehr reibungslos fließen und brechen. Die Verwendung eines hochwertigen, wasserlöslichen Schneidflüssigkeit⁴ ist wichtig, um diese Reibung zu verringern.

Welche Auswirkungen hat die Spanabdeckung auf die Profilbearbeitungsleistung?

Sie sehen ein kleines Nest von Spänen auf Ihrem Werkzeug und denken, das sei keine große Sache. Aber es zu ignorieren, kann zu größeren Problemen führen. Es kann Ihre Maschine und Ihr Werkstück beschädigen und sogar zu einem Sicherheitsrisiko werden.

Spänewickeln verschlechtert die Bearbeitungsleistung erheblich. Sie ruinieren die Oberflächengüte, verursachen Maßungenauigkeiten und beschleunigen den Werkzeugverschleiß, was häufig zu Werkzeugbruch führt. Außerdem erhöht sich die Belastung der Maschinenspindel und kann zu ernsthaften Sicherheitsrisiken für den Bediener führen.

Ich habe das auf die harte Tour gelernt. Ein kleines Spänenest an einem Endbearbeitungswerkzeug blieb zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück hängen. Es schleifte über die Oberfläche, hinterließ einen tiefen Kratzer und verschrottete ein Teil, das fast fertig war. Chip-Verpackung⁵ ist nicht nur eine Unannehmlichkeit, sondern hat direkte und kostspielige Folgen, die sich auf Ihr gesamtes Unternehmen auswirken.

Der Dominoeffekt eines einzelnen eingewickelten Chips

Hier ist eine Aufschlüsselung der Schäden, die sie verursachen können:

Wie kann man bei der Profilbearbeitung Spänewickeln verhindern und beheben?

Sie sind es leid, Ihre Maschine anzuhalten, um verhedderte Späne zu entfernen. Sie brauchen eine zuverlässige Strategie, um zu verhindern, dass es überhaupt zu Verwicklungen kommt, damit Sie Zeit, Geld und Frustration sparen.

Verhindern Sie das Einwickeln von Spänen, indem Sie Ihren gesamten Prozess optimieren. Beginnen Sie mit der Auswahl eines Werkzeugs mit der richtigen Geometrie und Spanbrecher für Ihr Material. Passen Sie dann die Schnittparameter an, indem Sie die Vorschubgeschwindigkeit erhöhen und Programmiertricks wie Spanbrecherzyklen anwenden. Stellen Sie schließlich sicher, dass Sie über ausreichend und gezieltes Kühlmittel verfügen.

Bei der Beseitigung von Abplatzungen geht es darum, proaktiv und nicht reaktiv zu handeln. Man kann nicht einfach warten, bis es passiert, und es dann bereinigen. Sie müssen einen Prozess entwickeln, der darauf ausgerichtet ist, von Anfang an kleine, überschaubare Späne zu erzeugen. Ich sage meinem Team, dass es sich dabei um eine Art Checkliste handelt. Wenn Sie Probleme mit Spänen haben, gehen Sie diese Schritte einen nach dem anderen durch.

Eine praktische Checkliste für die Chipkontrolle

1. Optimierung der Werkzeugkonstruktion⁷: Dies ist Ihre erste Verteidigungslinie. Vergewissern Sie sich, dass die Geometrie, die Beschichtung und insbesondere der Spanbrecher des Werkzeugs speziell für das zu schneidende Material ausgelegt sind. Verwenden Sie für duktile Werkstoffe Werkzeuge mit einem hohen positiven Spanwinkel und einer sehr scharfen Schneide.
2. Schnittparameter einstellen⁸: Scheuen Sie sich nicht, die Vorschubgeschwindigkeit zu erhöhen. Ein dickerer Span ist ein spröderer Span. Sie können auch die Vorschubgeschwindigkeit oder die Schnitttiefe in einem einzigen Durchgang ändern. Manchmal genügt schon eine kleine Änderung, um die Spanbildung zu stören und den Span zum Brechen zu bringen.
3. Leistungsstarkes Kühlmittel sicherstellen: Verwenden Sie nach Möglichkeit Hochdruck-Kühlmittel, das durch die Spindel fließt. Wenn dies nicht möglich ist, positionieren Sie Ihre Kühlmitteldüsen sorgfältig, um einen kräftigen Strahl direkt auf die Schnittstelle zu richten. Dadurch werden die Späne gekühlt, geschmiert und physikalisch weggesprengt.
4. Verbesserung der Betriebsabläufe: Die Bediener sollten stets auf die Abnutzung der Werkzeuge achten. Ein stumpfes Werkzeug erzeugt strähnige Späne. Halten Sie auch das Späneabfuhrsystem der Maschine, z. B. das Förderband, sauber und in gutem Zustand, damit sich keine Späne in der Maschine ansammeln.

Schlussfolgerung

Um das Einwickeln von Spänen zu verhindern, sollten Sie sich auf die Werkzeugauswahl, aggressive Vorschubgeschwindigkeiten und Hochdruckkühlmittel konzentrieren. Ein proaktiver Ansatz, der diese Schlüsselbereiche berücksichtigt, löst das Problem und sorgt für einen reibungslosen Betrieb Ihrer Maschinen.