Wie man CPM-Gewindebohrer nach Material auswählt

In der modernen Metallbearbeitung ist die Wahl des richtigen Gewindebohrers entscheidend für die Bearbeitungseffizienz, die Gewindequalität und die Standzeit des Werkzeugs.

CPM (Crucible/Carpenter Powder Metallurgy) Gewindebohrer – bekannt für ihre Härte, Verschleißfestigkeit und Hochtemperaturstabilität – sind bei vielen Materialien zur ersten Wahl geworden.

Dieser Leitfaden erklärt, wie man CPM-Gewindebohrer nach Material auswählt, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

1. Was sind CPM-Gewindebohrer?

CPM-Gewindebohrer sind Hochleistungs-Gewindeschneidwerkzeuge, die durch Pulvermetallurgie hergestellt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen HSS-Gewindebohrern widerstehen CPM-Gewindebohrer höheren Schnittkräften und Temperaturen, wodurch sie sich für härtere oder schwer zu bearbeitende Materialien eignen.

• Hauptvorteile von CPM-Gewindebohrern
  • Verschleißfestigkeit: Längere Lebensdauer unter hoher Temperatur und hoher Belastung.
  • Thermische Stabilität: Behält die Schneidleistung bei erhöhten Temperaturen bei.
  • Hohe Festigkeit: Bewahrt Zähigkeit und Stabilität beim Gewindeschneiden hochfester Materialien.

2. Auswahl von CPM-Gewindebohrern nach Werkstückmaterial

Unterschiedliche Materialien erfordern unterschiedliche Eigenschaften der Gewindebohrer. Nachfolgend finden Sie gängige Kategorien und gezielte Empfehlungen.

2.1 Stähle (Kohlenstoff-, legierte und Werkzeugstähle)

• Eigenschaften: Breites Härtespektrum; neigt zur Erzeugung hoher Schnittwärme.
• Empfohlene Gewindebohrer: CPM-Gewindebohrer mit hoher Härte und Warmfestigkeit, z. B. CPM 10V oder CPM 15V, für mittel- bis hochfeste legierte Stähle.
• Hinweise:
  • Verwenden Sie niedrigere Schnittgeschwindigkeiten, um die Standzeit zu verlängern.
  • Setzen Sie Schneidflüssigkeit ein, um Reibung zu reduzieren und die Schnittleistung zu verbessern.

2.2 Edelstahl

• Eigenschaften: Höhere Härte; reich an Cr/Ni; schwer zu bearbeiten; hohe Wärmeentwicklung führt zu Werkzeugverschleiß.
• Empfohlene Gewindebohrer: Verschleißfeste, zähe CPM-Sorten wie CPM S110V.
• Hinweise:
  • Verwenden Sie geeignete Schneidflüssigkeiten zur Wärmeregulierung.
  • Reduzieren Sie die Schnittparameter, um Werkzeugbruch zu vermeiden.

2.3 Aluminiumlegierungen

• Eigenschaften: Weich und hoch leitfähig; neigt zu Graten; merklicher Werkzeugverschleiß; Gefahr von Aufbauschneiden.
• Empfohlene Gewindebohrer: CPM 9V oder CPM 15V, um hohe Spindeldrehzahlen zu unterstützen und den Verschleiß zu verringern.
• Hinweise:
  • Höhere Schnittgeschwindigkeiten sind möglich, Überhitzung jedoch vermeiden, um Anhaftungen zu verhindern.
  • Bevorzugen Sie Geometrien mit guter Spanabfuhr.

2.4 Titan- & Hochtemperaturlegierungen

• Eigenschaften: Sehr hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit; extrem schwer zu bearbeiten; starker Werkzeugverschleiß.
• Empfohlene Gewindebohrer: CPM S30V oder S35VN für überlegene Warmfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit.
• Hinweise:
  • Schnittgeschwindigkeit reduzieren, um Wärmeanstau zu vermeiden.
  • Spezielle Beschichtungen in Betracht ziehen, um die Standzeit weiter zu verlängern.

2.5 Kupfer & Kupferlegierungen

• Eigenschaften: Weich mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit; anfällig für Aufbauschneiden.
• Empfohlene Gewindebohrer: CPM 10V oder CPM 20CV für Verschleißfestigkeit und Anti-Haft-Verhalten.
• Hinweise:
  • Schnittgeschwindigkeit und Vorschub moderat erhöhen, um die Spanabfuhr zu fördern und Anhaftungen zu mindern.

3. Weitere Faktoren bei der Wahl von CPM-Gewindebohrern

3.1 Schnittbedingungen

• Schnittgeschwindigkeit: Härtere Materialien erfordern niedrigere Geschwindigkeiten; weichere Materialien erlauben höhere Geschwindigkeiten.
• Bohrtiefe & Vorschub: Bei tiefen Löchern oder Hochgeschwindigkeitszyklen Vorschub und Tiefe anpassen, um Werkzeugschäden zu vermeiden.

3.2 Wahl der Beschichtung

• Typische Beschichtungen: TiN, TiAlN, DLC usw. Beschichtungen können Verschleiß-, Hitzebeständigkeit und Anti-Haft-Eigenschaften deutlich verbessern.
• Wirkung: Bei harten Materialien verlängert die richtige Beschichtung die Standzeit und reduziert Schneidkantenverschleiß.

4. Häufige Probleme & Lösungen

4.1 Aufbauschneiden (Adhäsion)

• Problem: Bei weicheren Metallen (Al-/Cu-Legierungen) können Gewindebohrer am Werkstück haften.
• Lösung: Schnittgeschwindigkeit angemessen erhöhen, ausreichendes Kühl-/Schmiermittel verwenden und Geometrien wählen, die für Spanabfuhr optimiert sind.

4.2 Vorzeitiger Verschleiß oder Ausbrechen

• Problem: Beim Gewindeschneiden hochfester Materialien können Gewindebohrer frühzeitig verschleißen oder ausbrechen.
• Lösung: Wählen Sie verschleißfestere CPM-Sorten (z. B. CPM 10V oder S110V) und optimieren Sie die Parameter zur Reduzierung der Schnittwärme.

4.3 Schlechte Spanabfuhr

• Problem: Spanansammlungen verschlechtern die Gewindequalität und können den Gewindebohrer verstopfen.
• Lösung: Geeignete Parameter und Kühlstrategie einstellen; Gewindebohrer mit guter Spanbrecher-/Abfuhrgeometrie wählen.

5. Pflege & Wartung von CPM-Gewindebohrern

5.1 Werkzeugpflege

• Regelmäßig Verschleiß prüfen und rechtzeitig ersetzen.
• Gewindebohrer reinigen, um Span-/Rückstandsaufbau zu vermeiden, der die Leistung beeinträchtigt.

5.2 Einsatz von Kühl-/Schmiermitteln

• Kühl-/Schmiermittel materialgerecht auswählen, um Wärme zu unterdrücken und die Gewindequalität zu stabilisieren.

6. FAQ

F1. Warum sind CPM-Gewindebohrer teurer als gewöhnliche HSS-Gewindebohrer?

CPM-Gewindebohrer werden durch Pulvermetallurgie hergestellt, was feinere, gleichmäßigere Mikrostrukturen mit höherer Härte und Verschleißfestigkeit ergibt.

Obwohl die Anschaffungskosten höher sind, bieten CPM-Gewindebohrer längere Standzeiten unter hoher Belastung und Temperatur, wodurch die Gesamtkosten pro Loch/Gewinde sinken.

F2. Woran erkenne ich, dass ein Gewindebohrer ersetzt werden muss?

Ersetzen Sie den Gewindebohrer, wenn deutlicher Verschleiß, Ausbrechen oder Bruch sichtbar wird.

Ein spürbarer Qualitätsverlust der Gewinde oder anhaltende Spanverstopfungen sind ebenfalls klare Anzeichen für Verschleiß.

7. Fazit

Die Wahl des richtigen CPM-Gewindebohrers ist entscheidend für höhere Produktivität, längere Standzeiten und gleichbleibende Gewindequalität.

Durch die Anpassung von Gewindebohrerqualität und Geometrie an die Materialeigenschaften – und durch das Abstimmen von Schnittbedingungen und Beschichtungen – können die Ergebnisse erheblich verbessert werden.

Dank ihrer hervorragenden Eigenschaften sind CPM-Gewindebohrer weit verbreitet für Stähle, Edelstähle, Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen und mehr, was sie in der modernen Fertigung unverzichtbar macht.

Das Verständnis von Materialien, Schnittparametern und Beschichtungswahl befähigt Produktionsteams, optimale Werkzeuge zu wählen, die Effizienz zu steigern und Kosten zu senken.