AlCrN-Schicht erhöht Standzeit von Wälzfräsern bei Zahnradfertigung

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Mikron Switzerland AG, Division Tool

Oerlikon Balzers Coating Germany GmbH

Im Fräsprozess (Trockenbearbeitung) geht es um die Einhaltung eng gesetzter Temperaturtoleranzen und die Vermeidung von Oberflächendefekten, wie etwa Aufschweißungen auf den Zahnradflanken, damit kein Ausschuss entsteht.

Die AlCrN-Schicht für hohe Ansprüche beim Zerspanen und Verzahnen konnte Vorteile sofort ausspielen

Wegen dieser hohen Ansprüche und zur Vorbereitung auf steigende 8HP-Stückzahlen wurde darum in Saarbrücken ein umfangreiches Wälzfräsprojekt gestartet. Themen waren unter anderem Prüfung, Vergleich und Dokumentation sämtlicher Werkzeuge sowie deren Verschleißentwicklung, aber auch die differenzierte Erprobung der vier bei ZF eingesetzten Werkzeug-Beschichtungen.

Eine davon musste in einem zweiten Projekt, das ZF gemeinsam mit Oerlikon Balzers durchführte, auch gegen einen Newcomer antreten: Die 2010 eingeführte Schicht Balinit Alcrona Pro mit einer Mikrohärte von 3200 HV und einer maximalen Anwendungstemperatur von 1100 °C.

Die AlCrN-Schicht für hohe Ansprüche beim Zerspanen und Verzahnen konnte ihre Vorteile, wie etwa hohe Warmhärte, Beständigkeit gegen Abrasivverschleiß und Temperaturwechsel, in Vergleichstests mit vier Versuchswerkzeugen sofort ausspielen.

So ergab sich im Einsatz auf einem PM-Wälzfräser (pulvermetallurgisches HSS) eine Standzeiterhöhung von fast 60% im Vergleich zur Vorgängerschicht. Und beim Fräsen von Planetenrädern (Modul 1,3 mm) schaffte die neue Schicht eine Erhöhung der Serienstandmenge von 40%.

System zur Schnittdrucküberwachung erlaubt Aussage über den Verschleiß

Bei diesen Resultaten handelt es sich um Mittelwerte aus Fräsversuchen mit sechs verschiedenen Bauteilen unterschiedlicher Modulgrößen. Eingesetzt wurde dabei auch ein System zur Schnittdrucküberwachung des Herstellers Artis. Dieses misst die Stromaufnahme an der Frässpindel und erlaubt auf Basis der ermittelten Werte eine objektive Aussage über den Verschleiß und seinen Verlauf entlang eines definierten Bearbeitungsprozesses.

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