Höhere Effektivität durch beschichtete Zerspanungswerkzeuge

Anbieter zum Thema

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

GGB Heilbronn GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Hochschule Mittweida (FH)

Die größte Bedeutung als Härteträger hat dabei Wolframkarbid (WC). Durch Zugabe des Binders Kobalt (Co) in Hartmetall-Werkzeugen wird deren Biegefestigkeit erhöht, gleichzeitig sinkt aber die Härte des Hartmetalls. Um dem entgegenzuwirken, wird eine feinere Wolframkarbidkörnung (Hall-Petch-Beziehung) von bis zu 0,7 µm Durchmesser verwendet.

Die Entwicklung von Feinstkorn (Korngrößendurchmesser kleiner 0,7 µm), Ultrafeinstkorn (kleiner 0,5 µm) und Nanokorn (kleiner 0,1 µm) ermöglicht somit eine Härtesteigerung. Durch Kombination von Korngröße und Binder lassen sich somit im Vergleich zu Standard-Hartmetallen bessere Eigenschaften erzielen. Beim Schaftfräsen von rostfreiem Stahl (X10CrNiMoTi 18 10) wurde unter gleichen Bedingungen mit einem WC-10Co-Feinstkorn-Hartmetall der annähernd doppelte Standweg von 39 m im Vergleich zu einem K10-Hartmetall mit Normalkorn erreicht [1].

Beschichtung erhöht die Standzeit der Zerspanungswerkzeuge

Seit Aufkommen der Werkzeugbeschichtung mittels CVD- und PVD-Verfahren sind inzwischen 90% aller Wendeschneidplatten beschichtet [2]. Die Motivation liegt zum einen in der Erhöhung der Standzeit durch Reduzieren der Reibung und Schutz vor thermischer Überlastung, zum anderen erlaubt der optische Kontrast zum Substrat eine bessere Beurteilung des Verschleißzustandes. Durch die Beschichtung von CBN-Wendeschneidplatten mit beispielsweise TiAlN kommt es zur Standzeiterhöhung von 30 bis 40% im Vergleich zur unbeschichteten CBN-Wendeschneidplatte [3].

Die Sicherstellung eines definierten Spanbruchs bei der Bearbeitung langspanender Werkstoffe stellte vor allem bei CBN- und PKD-Werkzeugen eine Herausforderung dar. Durch den Einsatz von Laserablation und Funkenerosion konnten Spanleitstufen und Spanbrechergeometrien in CBN- und PKD-Wendeschneidplatten abgebildet und somit eine hohe Prozesssicherheit und Produktivität erreicht werden.

Auch Mikrogeometrie der Zerspanungswerkzeuge bietet Verbesserungsmöglichkeiten

Neben der Makro- bietet auch die Mikrogeometrie Ansatzpunkte zur Verbesserung. So wurde durch die gezielte Schneidkantenverrundung an Vollhartmetall-Bohrern mittels Strahlspanprozess trotz höherer Schnittkraft ein geringerer Verschleißfortschritt erzielt [4].

Mit der Lösung der eingangs beschriebenen Herausforderungen beschäftigt sich unter anderem auch eine vom Europäischen Sozialfond und der Sächsischen Aufbaubank geförderte Nachwuchsforschergruppe an der Hochschule Mittweida. Durch die interdisziplinäre Herangehensweise seitens der Fakultäten Mathematik/Naturwissenschaften/Informatik und Maschinenbau arbeiten sechs Absolventen der Hochschule an unterschiedlichen Themen.

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