Warum die Werkzeugstandzeit beim Drehen entscheidend ist
Werkzeuge gehören zu den wichtigsten Kostenfaktoren in der zerspanenden Fertigung. Jede Wendeschneidplatte, jeder Werkzeugwechsel und jede ungeplante Unterbrechung beeinflussen die Wirtschaftlichkeit eines Drehprozesses.
Kurze Standzeiten führen zu:
Deshalb zählt die Optimierung der Werkzeugstandzeit zu den wichtigsten Aufgaben in der modernen Drehbearbeitung.
Viele Unternehmen konzentrieren sich dabei ausschließlich auf Werkzeugqualität oder Schnittdaten. In der Praxis spielen jedoch zahlreiche weitere Faktoren eine Rolle, darunter Kühlmittelzuführung, Spanbruch, Temperaturentwicklung und Prozessstabilität.
Was versteht man unter Werkzeugstandzeit?
Als Werkzeugstandzeit wird die Zeitspanne bezeichnet, in der ein Werkzeug innerhalb definierter Qualitäts- und Prozessanforderungen eingesetzt werden kann.
Das Ende der Standzeit wird beispielsweise erreicht
durch:
Eine lange Standzeit bedeutet nicht nur geringere Werkzeugkosten, sondern häufig auch stabilere Prozesse und höhere Produktivität.
Die häufigsten Ursachen für Werkzeugverschleiß
Werkzeugverschleiß entsteht nie zufällig. Meist wirken mehrere Einflussfaktoren gleichzeitig.
Hohe Temperaturen
Während des Drehprozesses entstehen erhebliche thermische Belastungen.
Besonders kritisch sind:
Wird die Wärme nicht ausreichend abgeführt, steigt der Verschleiß der Schneidkante erheblich.
Unzureichender Spanbruch
Lange Bandspäne können die Schneidkante zusätzlich belasten.
Mögliche Folgen:
Ein kontrollierter Spanbruch trägt wesentlich zur Standzeitoptimierung bei.
Vibrationen
Schwingungen erzeugen wechselnde Belastungen auf die Schneidkante.
Typische Ursachen:
Die Folge können Mikrorisse und vorzeitiger Verschleiß sein.
Falsche Schnittdaten
Zu hohe Schnittgeschwindigkeiten oder ungeeignete Vorschübe führen häufig zu erhöhtem Verschleiß. Eine optimale Abstimmung zwischen Werkzeug, Werkstoff und Prozess ist entscheidend.
Typische Verschleißbilder erkennen
Die Analyse von Verschleißbildern liefert wertvolle Hinweise auf die Ursache von Standzeitproblemen.
Freiflächenverschleiß
Der häufigste Verschleißtyp.
Merkmale:
Aufbauschneidenbildung
Besonders bei zähen Werkstoffen lagert sich Material an der Schneidkante an.
Folgen:
Schneidkantenausbrüche
Häufig verursacht durch:
Thermische Risse
Starke Temperaturwechsel können zu feinen Rissen in der Schneidkante führen. Diese breiten sich im Betrieb weiter aus und verkürzen die Standzeit erheblich.
Welche Rolle spielt die Kühlmittelzuführung?
Die Kühlmittelversorgung gehört zu den wichtigsten Einflussgrößen auf die Werkzeugstandzeit.
Eine optimale Kühlmittelzuführung unterstützt:
Dabei kommt es nicht allein auf die Kühlmittelmenge an. Entscheidend ist, dass der Kühlmittelstrahl die aktive Schneidzone erreicht.
Zusammenhang zwischen Spanbruch und Standzeit
Zwischen Spanbruch und Werkzeugstandzeit besteht ein direkter Zusammenhang.
Lange Bandspäne können:
Kurze und kontrollierte Späne verbessern dagegen die Prozessstabilität und reduzieren die Belastung des Werkzeugs.
Hochdruckkühlung zur Standzeitoptimierung
In vielen modernen Drehprozessen wird Hochdruckkühlung eingesetzt. Der Kühlschmierstoff trifft mit hoher Energie auf die Spanbildungszone.
Vorteile:
Besonders bei schwer zerspanbaren Werkstoffen lassen sich häufig deutliche Verbesserungen erzielen.
Einfluss der Werkzeugstandzeit auf die Wirtschaftlichkeit
Viele Unternehmen betrachten Werkzeugkosten isoliert. Tatsächlich beeinflusst die Standzeit zahlreiche weitere Kostenfaktoren.
Direkte Kosten
Indirekte Kosten
Eine Verlängerung der Werkzeugstandzeit kann daher erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringen.
Praxisbeispiel
Ein Fertigungsbetrieb bearbeitete rostfreien Stahl in einer Serienfertigung. Die Wendeschneidplatten erreichten deutlich geringere Standzeiten als erwartet.
Die Analyse zeigte:
Nach Optimierung der Kühlmittelstrahlführung und Verbesserung des Spanbruchs konnten die Standzeiten deutlich erhöht werden. Zusätzlich reduzierten sich Werkzeugwechsel und Maschinenstillstände.
Checkliste: Werkzeugstandzeit verbessern
✓ Werden Verschleißbilder dokumentiert?
✓ Trifft der Kühlmittelstrahl die Schneidkante?
✓ Funktioniert der Spanbruch zuverlässig?
✓ Werden Temperaturprobleme erkannt?
✓ Sind Schnittdaten und Werkzeug abgestimmt?
✓ Treten Vibrationen auf?
✓ Wird Hochdruckkühlung sinnvoll eingesetzt?
Häufig gestellte Fragen
Welche Faktoren beeinflussen die Werkzeugstandzeit am
stärksten?
Temperatur, Spanbruch, Kühlmittelzuführung, Werkzeuggeometrie und Prozessstabilität gehören zu den wichtigsten
Einflussgrößen.
Kann eine bessere Kühlmittelzuführung die Standzeit
erhöhen?
Ja. Eine gezielte Kühlung reduziert thermische Belastungen und verbessert häufig die
Werkzeugstandzeit.
Warum verkürzen lange Bandspäne die Standzeit?
Sie erhöhen die Belastung der Schneidkante und können Werkzeug sowie Werkstück beschädigen.
Wann lohnt sich Hochdruckkühlung?
Vor allem bei schwer zerspanbaren Werkstoffen und Anwendungen mit hohen Anforderungen an Prozesssicherheit und Spanbruch.
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Fazit
Die Werkzeugstandzeit wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst. Neben Werkzeugqualität und Schnittdaten spielen insbesondere Kühlmittelzuführung, Spanbruch und Temperaturentwicklung eine zentrale Rolle.
Unternehmen, die ihre Prozesse systematisch analysieren und optimieren, können häufig deutliche Standzeitverbesserungen erzielen. Eine präzise Kühlmittelversorgung, kontrollierter Spanbruch und stabile Prozessbedingungen tragen wesentlich dazu bei, Werkzeugkosten zu senken und die Produktivität zu steigern.