Beschichtung auf DLC-Basis erhöht Standweg beim Gewindebohren

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GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V.

Bei Schnittgeschwindigkeiten von 4 und 8 m/min waren nach einer entsprechenden Anzahl von gebohrten Gewinden in den Werkstoff TiAl6V4 die Drehmomente der DLC-beschichteten HSS-Gewindebohrer sowohl beim Eindrehen als auch beim Zurückdrehen deutlich geringer als bei den TiCN-beschichteten HSS-Referenzgewindebohrern.

Mit der deutlichen Reduzierung der Drehmomente ging ein signifikanter Anstieg der Standzeit und der Anzahl lehrenhaltiger Gewinde einher. Bild 4 stellt die Anzahl der bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten hergestellten lehrenhaltigen Gewindebohrungen für die TiCN- und DLC-beschichteten HSS-Gewindebohrer gegenüber.

Das Bild zeigt sehr anschaulich, wie durch die DLC-Beschichtung das bisherige Anwendungsfeld in Richtung höherer Schnittgeschwindigkeiten bei gleicher Standzeit oder höherer Standzeiten bei gleicher Schnittgeschwindigkeit erweitert wird.

Gesteigerte Werkzeugstandzeiten bei höheren Schnittgeschwindigkeiten

Sowohl die Schnittgeschwindigkeit als auch der Standweg und die Anzahl lehrenhaltiger Gewinde konnten mehr als verdoppelt werden. Das neue Schichtsystem bietet aufgrund seines hohen Leistungspotenzials damit nicht nur die Möglichkeit höherer Werkzeugstandzeiten bei höheren Schnittgeschwindigkeiten, sondern vor allem die Möglichkeit, die Produktivität im Vergleich zu den konventionellen TiCN-Schichten signifikant zu erhöhen.

Durch Einsatz der neuartigen Beschichtung auf der Basis von CrTiN mit einer DLC-Deckschicht konnte beim Gewindebohren von TiAl6V4 ein Sprung in der Produktivität erreicht werden.

Mithilfe dieser Lösung ist es möglich, bei deutlich verkürzten Fertigungszeiten auch wesentlich höhere Standzeiten zu erzielen, was einen praktisch relevanten Beitrag zur nachhaltigen Produktion leistet. Darüber hinaus ist zu untersuchen, in welchem Umfang weitere Steigerungen der Schnittgeschwindigkeit möglich sind und ob auch andere schwer zerspanbare Werkstoffe mit diesem Schichtsystem effektiv bearbeitet werden können. In jedem Fall liegt bereits jetzt eine effiziente Lösung zum Gewindebohren von TiAl6V4 vor. MM

Literatur

[1] Klocke, F. und W. König: Fertigungsverfahren, Band 1: Drehen, Fräsen, Bohren, 8. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 2008.

[2] Klocke, F., Gerschwiler, K., Lung, D., Fritsch, R., Essel, I. und C. Essig: Proceedings of the 6th International Conference on High Speed Machining, San Sebastian (2007).

[3] Zeus, T.: Proceedings of the 1st HSS Forum Conference „Smart Solutions for Metal Cutting”, Aachen (2005), edited by International High Speed Steel Research Forum, Düsseldorf.

[4] N.N.: Abschlussbericht: Gewinde in Titan – Entwicklung von Hochleistungswerkzeugen zur Gewindeherstellung in Titanwerkstoffen, FKM-Vorhaben Nr. 265, Heft 316 (2012).

[5] Najafi, H., Karimi, A., Dessarzin, P. und M. Morstein: Thin Solid Films 520 (2011), S. 1597-1602.

[6] Cselle, T., Morstein, M., Lümkemann, O. C., Coddet, O. und J. Prochazka: Auf zu neuen Ufern: Oxidische und DLC-Schichten auch als Upgrade. Werkzeug+Technik 109 (2009), S. 84-89.

[7] Frank, H., Schiffler, M. und K. Gerschwiler: Neue Schichten für die Gewindebearbeitung in Titanwerkstoffen. In: Tagungsband zum 15. Werkstofftechnischen Kolloquium, 20. und 21. September 2012, Chemnitz; Band 47, S. 216-222.

* Dr.-Ing. Steffen Reich ist Geschäftsbereichsleiter Werkzeugtechnik/Technologie bei der GFE – Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V., 98574 Schmalkalden. Dr.-Ing. Heiko Frank ist dort Geschäftsbereichsleiter Beschichtungstechnik und Mario Schiffler wissenschaftlicher Mitarbeiter. Dr.-Ing. Klaus Gerschwiler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am WZL der RWTH Aachen und betreut dort die Forschungsgruppe „Grundlagen der Zerspanung”, 52074 Aachen.

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