PKD-Substitution GFK-Zerspanung profitiert diamantbeschichteter Wendeschneidplatten

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Immer noch herrscht beim Zerspanen faserverstärkter Kunststoffe die Meinung vor, dass Diamantschichten nur für Schaftwerkzeuge geeignet ist. Dabei haben diamantbeschichtete Wendeschneidplatten bereits ihre Praxistauglichkeit bewiesen. Der Beschichtungsexperte Cemecon legt nun erneut Anwendungsergebnisse bei der GFK-Zerspanung vor.

Wer Graphit, Nichteisenmetalle oder faserverstärkte Kunststoffe zerspant, setzt auf Schaftwerkzeuge. Sie haben Schneiden mit kristallinen Diamantoberflächen. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um Wendeschneidplatten aus polykristallinem Diamant. Überraschender Weise bislang weniger etabliert sind diamantbeschichtete Wendeschneidplatten.

Nanokristalline Kantenoberfläche mit extremer Verschleißfestigkeit

Die Diamantschichten werden im CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) auf den Wendeschneidplatten abgeschieden. Sie erzeugen nanokristalline Oberflächen. Man erhält Schneidkanten mit extrem hoher Härte und Verschleißfestigkeit. Bei hohen Vorschüben bleiben die diamantbeschichteten Schneidkanten sehr stabil. Zudem bietet das CVD-Verfahren Möglichkeiten, außergewöhnliche Schneidengeometrien und Mehrschneidigkeit zu erreichen. „Diamantschichten, die nach dem CVD-Verfahren abgeschieden werden, haben zahlreiche Vorteile“, sagt Inka Harrand, Produktmanagerin Cutting Inserts bei der Cemecon AG, Würselen bei Aachen. Sie seien eine gute Ergänzung zu PKD-Werkzeugen.

Das liegt auch an der Wirtschaftlichkeit der Beschichtungstechnik. So lassen sich positive Schneidplattengeometrien mit Bohrungen besonders wirtschaftlich beschichten. Die Diamantschichten wachsen im CVD-Verfahren unmittelbar auf den Substratoberflächen. Sie bilden die Geometrie der Wendescheidplatten mit hoher Genauigkeit ab. Je nach Zerspanungsaufgabe wird die Diamantstruktur „eingestellt“. Sämtliche Diamantschichtstoffe von Cemecon können auf Wendeschneidplatten abgeschieden werden“, berichtet Inka Harrand.

100.000 GFK-Bohrfutterkappen mit einem Werkzeug bearbeitet

Im Vorfeld der Beschichtung wird die Schichtvariante festgelegt. Einfluss darauf haben das Substrat, die Vorbehandlung, die Anlagentechnik und die Prozessparameter für das CVD-Verfahren. Als Spezialist für plasmagestützte Beschichtungstechnik hat Cemecon die Abstimmung der Kriterien für das CVD-Schichtsortiment CC-Dia optimiert. So entstand die Schichtvariante CC-Dia Carbon-Speed, die in der Graphitbearbeitung etabliert sind. Die Variante CC-Dia Multi-Speed wurde zur Bearbeitung von Aluminium-Silizium-Legierungen und Composite-Werkstoffe optimiert.

Die Diamantschicht CC-Dia Fiber-Speed eignet sich zum Zerspanen faserverstärkter Kunststoffe. Jüngste Anwendungen bei Bauteilen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) bestätigen die Praxistauglichkeit, zum Beispiel die Bearbeitung spritzgegossener Bohrfutterkappen aus Polyamid (PA6) mit 30 Vol.-% Glasfaseranteil. Wurden vor der Bearbeitung mit diamantbeschichteten Wendeschneidplatten 20.000 Bohrfutterkappen bearbeitet, verfünffachte sich danach die Standmenge auf 100.000 Teile.

Auch bei der Dreh- und Kopierbearbeitung von GFK wird mit diamantbeschichteten Wendeschneidplatten eine längere Werkzeugstandzeit erreicht. Im Vergleich zu unbeschichteten Hartmetallschneiden hält Inka Harrand eine Standzeitverlängerung um bis das Zehnfache für möglich: „Was wie Spitzenwerte aus dem Testlabor klingt, sind Erfolge, die unsere Kunden tagtäglich im normalen Produktionsalltag erzielen.“ MM

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