Erzeugung hoher Oberflächengüten an partikelverstärkten Werkstoffen

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Technische Universität Chemnitz

Die Verwendung von Werkzeugen mit anderen Spanleitgeometrien führte zu einer teilweise sogar erheblich schlechteren Oberflächengüte. Folglich setzt die Erzeugung geringer Rauheiten prozessangepasste Spanleitstufen voraus.

Geringe Zerspankräfte führen zu guten Oberflächen

Mit den in Bild 6 dargestellten REM-Aufnahmen können die mit einem Vorschub von f = 0,05 mm erzielten Probenoberflächen genauer beschrieben werden. Die Verwendung der Werkzeuge 1 und 2 führte zu den größten Rauheiten; im Abstand des Vorschubs sind entsprechend große Quetschungen der Matrixlegierung erkennbar.

Die mit der Wendeschneidplatte 3 erzeugten Probenoberflächen sind sehr glatt und weisen nur vereinzelte Fehlstellen durch herausgerissene Partikel auf. Folglich wurden bei den geringsten Zerspankräften auch die besten Oberflächen erzielt.

Beim Einsatz des Werkzeugs 4 entstehen ebenfalls relativ glatte Oberflächen, jedoch zeigen die Proben mehr Poren durch herausgerissene Partikel. Die Verwendung des Werkzeugs ohne Spanleitgeometrie führte nur zu geringen Materialquetschungen in unregelmäßigen Abständen.

Wiper-Geometrie verbessert die Oberflächengüte

Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Oberflächengüte besteht in der Verwendung von Wendeschneidplatten mit einer speziellen Schneideneckengestaltung, der so genannten Wiper-Geometrie. In Bild 7 sind die unterschiedlichen Schneideneckengestaltungen am Beispiel der genutzten Wendeschneidplattenbestückungen mit einem Eckenradius von re = 0,4 mm gegenübergestellt.

Durch die in der Nähe des Eckenradius auf einer Länge von etwa 0,5 mm abgewinkelten Schneiden entsteht eine Schleppschneide mit einem Einstellwinkel von κr = 0°, was zu einer Glättung der Oberfläche führt. Die Versuche wurden ebenfalls mit unterschiedlichen Vorschüben bei einer Schnittgeschwindigkeit von vc = 150 m/min und einer Schnitttiefe von ap = 0,5 mm durchgeführt.

Werkzeuge mit Wiper-Geometrie senken Rauheit erheblich

In Bild 8 ist erkennbar, dass durch den Einsatz von Werkzeugen mit Wiper-Geometrie die Rauheit erheblich verringert werden kann. Des Weiteren sind sowohl die Schwankungen der Rauheit als auch ihr Anstieg mit zunehmendem Vorschub kleiner.

Die Verbesserung der Oberflächengüte ist auch in den REM-Aufnahmen (Bild 9) ersichtlich. Während die Probenoberflächen, die bei einem Vorschub von f = 0,04 mm mit der konventionellen Eckengeometrie erzeugt wurden, Materialquetschungen aufweisen, entstanden beim Einsatz von Werkzeugen mit Wiper-Geometrie sehr glatte Oberflächen.

Prof. Dr.-Ing. Andreas Schubert ist Inhaber des Lehrstuhls Mikrofertigungstechnik der Technischen Universität Chemnitz; Dipl.-Ing. Andreas Nestler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl. Das Forschungsvorhaben wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 692 gefördert.

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