oder

Welches sind die wirtschaftlichsten Materialien für bewegliche, belastete Maschinenteile?

1. PA 6 G oder POM C ?

Die beiden bekanntesten technischen Kunststoffe, die allgemein verwendet werden, sind geformtes Polyamid 6 und POM C.

Quattroplast Ltd. stellt mit DOCAMID 6G H ein extrem zähes, strategisch wichtiges Polyamid 6-Formteil her, das für die Maschinenbauindustrie zu einem unverzichtbaren Produkt geworden ist. Der andere Werkstofftyp, POM C, verfügt ebenfalls über einige Eigenschaften, die seinen Einsatz in einigen typischen Anwendungen gerechtfertigt haben.

Tabelle 1. Vergleich der wichtigsten Merkmale:

Eigenschaften	Guss-Polyamid 6 (DOCAMID 6G-H)		POM C (DOCACETAL C)
Festigkeitseigenschaften		Nahezu identisch
Thermische Eigenschaften		Nahezu identisch
Elektrische Eigenschaften		Nahezu identisch
Zähigkeit	besser		schwächer
Ermüdungsfestigkeit	besser		schwächer
Größenerhalt in nassen Medien	schwächer		besser
Abriebfestigkeit	besser		schwächer
Marktpreis	günstiger		teurer
Drehbarkeit	?	?	?

Die Schlussfolgerung ist einfach: Wenn es sich nicht um eine Nass- oder Unterwasseranwendung oder eine andere Präzisions-, Medizin- oder Lebensmittelverarbeitungsmaschine handelt:

• von angemessener Stärke
• gute Verschleißfestigkeit
• wirtschaftlich

Bauteil kann aus geformtem Polyamid (DOCAMID 6G H) hergestellt werden.

Was ist die Wahrheit über das Drehen der beiden Materialien?

Im Folgenden werden wir das Drehen der beiden Materialien vergleichen und zeigen, wie man geformtes Polyamid produktiv und gut drehen kann, um es zu bearbeiten:

• technisch
• wirtschaftlich
• Lebensdauer

um das Beste für unsere Partner zu erreichen.

2. die Zerspanung mit allgemein empfohlenen Parametern.

Wer sich nach dem Metalldrehen mit dem Drehen von technischen Kunststoffen vertraut gemacht hat, kann nach Klärung der Ausgangsprobleme und -schwierigkeiten (z.B. Schneidstoff, Schnittwinkel, Schnittgeschwindigkeit, Kühlung, Schmierung) mit Hilfe von Literaturempfehlungen, die auf praktischen Erfahrungen beruhen, in kurzer Zeit die gewünschte gleichmäßige Oberflächenqualität und das Toleranzfeld erreichen.

Nach dem Drehen verschiedener technischer Kunststoffe und unter Berücksichtigung der Bearbeitungsempfehlungen in der Literatur kommen viele Dreher zu dem Schluss, dass POM C leicht und gut zu bearbeiten ist, während andere Materialien problematischer und weniger produktiv sind.

Ist diese Aussage richtig oder falsch?

Die Antwort ist einfach: teilweise wahr, teilweise nicht!

• Richtig, denn POM C hat ein ähnliches Bearbeitungsverhalten wie Stähle und ist relativ unempfindlich gegenüber Änderungen der Drehparameter.
• Falsch, denn mit zäh geformtem Polyamid lassen sich ähnliche Bearbeitungsleistungen und Oberflächenqualitäten erzielen, wobei es keine Rolle spielt, welche technologischen Parameter verwendet werden.

Einer der wichtigsten Gesichtspunkte bei der Beurteilung eines Drehvorgangs ist die Zerspanung und die Entfernbarkeit der Späne. Unter diesem Gesichtspunkt ist die Zerspanung des steiferen POM C vorzuziehen, da die Späne des zäheren geformten Polyamid 6 flüssiger und zäher sind und ein höheres Risiko des Anhaftens an Messer und Werkstück aufweisen.

Daraus folgt, dass die Hauptaufgabe bei der PA-Drehung:

• die Entfernung von Spänen,
• um die Späne von der Klinge und dem Werkstück fernzuhalten.

Zahlreiche Vorversuche haben gezeigt, dass dies am einfachsten durch den Einsatz eines Spanbrechers und die Erhöhung des Vorschubs pro Umdrehung erreicht werden kann (im einfachsten Fall, wenn keine Spanabsaugung und Kühlschmierung verwendet wird).

3. die Optimierung des Drehens von geformtem Polyamid 6, experimentelle Demonstration.

Wir stellen eine Reihe von Drehversuchen vor, bei denen weder DOCAMID 6G-H noch DOCACETAL C ohne Kühlung und Späneabsaugung gedreht wurden, damit die Gleichmäßigkeit der Spanabfuhr besser demonstriert werden kann. Die Schnittwinkel der Schneiden entsprechen den Literaturtabellen, die Schnittgeschwindigkeit wurde wegen der fehlenden Kühlung auf 280 m/min reduziert, und die Schnitttiefe wurde einheitlich auf 2,5 mm gewählt.

Eigenschaften, die für das Drechseln von Platten verwendet werden, Seitenschneide-Drehmesser:

a - Rückenwinkel [ ° ] γ - vorderer Winkel [ ° ] v - Schnittgeschwindigkeit [m/min] s - Vorschubgeschwindigkeit [mm/Umdr.] χ - Platzierungswinkel der Hauptkante [ ° ]	KONTAKT	POLIAMID 6	POM C
	α	8	6-8
	γ	5	5
	χ	90	90
	v	280	280

Für die Versuche werden drei typische Schneidmesser verwendet (Abb. 1):

1. eine Drehmaschine mit Hartmetallkanten (Abbildung 2)

2. seitlich geschliffenes Schnellstahlmesser mit normalem Schnittwinkel und geschliffener normaler Zerspanungsspitze (Abbildung 3)

3. seitliches Schnellstahlmesser mit vergrößertem Schnittwinkel und erhöhter Schneide (Abbildung 4)

Abbildung 1. Seitliche Drehschlitze (von links nach rechts in der Reihenfolge 3-2-1)

Abbildung 2. Messer mit Hartmetallklinge. Ablenkungswinkel λ = 4°. Soft-arc "Spanbrecher", Spanauswurf.

Abbildung 3. Messer aus Schnellarbeitsstahl. λ Beugewinkel = 4°. Geschliffener normaler Spanbrecher, Spanauswurf.

Abbildung 4. Messer aus Schnellarbeitsstahl. λ Beugewinkel = 6°. Freigelegter Spanbrecher, der den Spanauswurf beeinflusst

Die Abbildungen 2, 3 und 4 veranschaulichen einen wichtigen Aspekt, den "λ-Winkel", der für das Drehen von DOCAMID 6G-H wesentlich ist. Ein weiterer wichtiger technologischer Parameter ist der Vorschub pro Umdrehung.

Vorläufige Experimente haben gezeigt, dass die Variation der in der Literatur angegebenen Werte für die Schneidkanten und andere Bearbeitungsparameter innerhalb des empfohlenen Bereichs nicht zu radikalen Veränderungen bei der Spanabnahme oder der Oberflächenebenheit führte.

Die Tabellen 2 und 3 fassen die Wirkung des "λ-Einfallswinkels" und des Vorschubs pro Umdrehung im Verhältnis zu POM C und DOCAMID 6G-H zusammen.

Versuche haben auch gezeigt, dass beim Drehen von DOCAMID 6 G-H die Schmierung ein wichtiger Faktor ist, um eine gleichmäßige Spanabfuhr aus der Messer- und Werkstückumgebung sowie eine glatte bearbeitete Oberfläche zu erreichen. Eine kleine Menge einer öligen Emulsion, die mit einem Pinsel auf die Polyamidoberfläche aufgetragen wurde, führte ebenfalls zu einem günstigeren Ergebnis.

Dieser Schmiereffekt bewirkte keinen signifikanten Unterschied im Fall von POM C und führte auch nicht zu einem spektakulären Vorteil.

4. schlussfolgerungen

1. Die in der Literatur angegebenen Werte für die Bearbeitungsparameter liefern im Allgemeinen zuverlässige und gute Ergebnisse bei der Bearbeitung von Polymeren. Innerhalb der angegebenen Wertebereiche können Einzelfälle verfeinert werden.

2. Ein scharfes, gut geschliffenes Werkzeug ist eine äußerst wichtige Grundvoraussetzung.

3. Bei Einhaltung der Tabellenwerte ist die Zerspanung von POM C aufgrund des spröderen Verhaltens des Materials, einschließlich der schlechteren Verschleißfestigkeit, einfacher.

4. POM C ist weniger empfindlich gegenüber Änderungen der Bearbeitungsparameter.

5. Das sprödere Verhalten von POM C stellt eine Einschränkung für den Drehvorschub dar. Oberhalb von 0,3 mm/U verschlechtert sich die Oberflächenqualität ohne Kühlung und Schmierung erheblich (nach Literaturempfehlungen kann die Schnittgeschwindigkeit jedoch 60% höher sein als bei Polyamid 6).

6. Der zähe Flussspan des DOCAMID 6 G-H kann durch Einschleifen eines speziellen Spanbrechers in das Schnellstahlmesser relativ zu sich selbst eingestellt werden.

7. Die zähen und verschleißfesten Eigenschaften von DOCAMID 6 G-H ermöglichen das Drehen mit einer viel höheren Vorschubgeschwindigkeit als POM C, mit einer schönen, gleichmäßigen Oberflächengüte bei Vorschubgeschwindigkeiten über 0,3 mm/U.

8. Die Abfuhr von DOCAMID 6 G-H-Spänen aus der Messer- und Werkstückumgebung kann durch Vergrößerung des "λ-Beugewinkels" deutlich verbessert werden.

9. Bei einem minimalen λ = 4º ist das Messer bereits in der Lage, den am Messer vorbeifließenden DOCAMID 6 G-H kontinuierlich abzusenken.

10. Durch Minimalmengenschmierung auf der Werkstückoberfläche kann die Spänefreiheit von DOCAMID 6 G-H deutlich verbessert werden (weniger Scherspannungsretention im Spanfluss).

5. vorschläge

DOCAMID 6 G-H hat die gleichen Festigkeitseigenschaften wie POM C, ist jedoch zäher, verschleißfester und hat einen günstigeren Marktpreis.

Wie oben beschrieben, können die Zerspanungsleistung und die Oberflächenqualität von DOCAMID 6 G-H die günstigen Eigenschaften von POM C erreichen, wenn die folgenden technologischen Weiterentwicklungen beachtet werden:

1. Verwenden Sie ein perfekt geschliffenes Hochgeschwindigkeitsmesser aus Stahl!

2. Schleifen Sie ein Zerspanungswerkzeug in das Messer!

3. Nutzen wir die Möglichkeiten, die der Vorspannungswinkel bietet. Ein Mindestwinkel von λ = 4º ergibt bereits einen vorteilhaften Spanraum.

4. Sie können mit hohen Werkzeugvorschüben drehen (es können Werte über 0,3 mm/U verwendet werden), wodurch das Drehen produktiver wird.

5. Glatte Oberflächen können produktiv mit einem hohen Vorschub erzeugt werden, indem man den Spitzenradius des Messers erhöht. Mit einem minimalen Spitzenradius von R = 0,6 mm kann eine glatte Oberfläche mit einem hohen Vorschub erzielt werden.

6. Der Minimalschmierstoff auf der Polyamidoberfläche verbessert die Spanabfuhr weiter und erhöht die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub.

In Anbetracht all dessen sollten wir die in Punkt 1 gestellte Frage beantworten:

Durch die oben beschriebene Verfeinerung der Dreheigenschaften von DOCAMID 6 G-H kann ein guter Zerspaner die gleiche Zerspanungsleistung erreichen wie mit POM C im Allgemeinen.

Sofern nicht ein überwiegender Effekt den Einsatz von POM C erfordert, wie z.B. präzise Maßhaltigkeit in nasser und wässriger Umgebung, besondere Anforderungen in der Lebensmittelindustrie oder in der Medizin, bleibt DOCAMID 6 G-H ein strategischer Rohstoff für die allgemeine Maschinenbauindustrie.

Die beschriebenen Drehvorschläge stellen jedoch nur einen minimalen Mehraufwand in der Gesamttechnologie dar:

• härter
• verschleißfester
• wirtschaftlich wettbewerbsfähiger

Maschinenbauteile können für allgemeine technische Zwecke hergestellt werden, vor allem für Anwendungen, die beweglichen - reibenden, rollenden - und dynamischen Einflüssen unterliegen.