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Zerspanwerkzeuge

Polieren passt Hartmetallflächen der Anwendung an

| Autor / Redakteur: Dirk Biermann, Tobias Heymann und Christian Rautert / Josef-Martin Kraus

Je glatter die Oberfläche ist, desto niedriger sind Reibung und Verschleiß. Diesen Effekt beim Polieren mit Diamantscheiben macht man sich bei Hartmetalloberflächen zunutze, zum Beispiel bei Spannuten von Hartmetallwerkzeugen zum Tieflochbohren. (Bild: ISF)
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Je glatter die Oberfläche ist, desto niedriger sind Reibung und Verschleiß. Diesen Effekt beim Polieren mit Diamantscheiben macht man sich bei Hartmetalloberflächen zunutze, zum Beispiel bei Spannuten von Hartmetallwerkzeugen zum Tieflochbohren. (Bild: ISF)

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Leistungstests mit Hartmetallbohrern zeigen, dass sich das Polieren geschliffener Spannuten lohnt. Sie sind jedoch auch ein Beispiel dafür, dass sich dieser Effekt bei geschliffenen Hartmetalloberflächen nur bei Anpassung des Polierprozesses an die jeweilige Produktanwendung erreichen lässt.

Hartmetalle haben in den vergangenen Jahren eine Reihe von Anwendungen erschlossen, unter anderem im Motoren- und Getriebebau der Automobilindustrie, bei Elektromotoren, im allgemeinen Maschinenbau und vor allem im Formen- und Werkzeugbau, beispielsweise bei Schneidwerkzeugen [1].

Die positiven Eigenschaften von Hartmetall im Vergleich zu anderen, dort konkurrierenden Werkstoffgruppen liegen auf der Hand: Hartmetall lässt sich oftmals besser und wirtschaftlicher bearbeiten als keramische Werkstoffe [2]. Außerdem kann diese metallische Werkstoffgruppe mit einer Reihe von allgemeinen Anwendungsvorteilen punkten wie hoher Härte, hoher Bruchzähigkeit und hoher Wärmeleitfähigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Hartmetalle im besonderen Maße zur Herstellung von Form- und Schneidwerkzeugen prädestiniert.

Weniger Oberflächenrauheit reduziert Reibung und Verschleiß

Vermehrt kommt es bei diesen Werkzeugen jedoch nicht nur auf die Form- und Maßtoleranzen an, sondern auch auf die Oberflächenbeschaffenheit für den jeweiligen Anwendungsfall. Die Verringerung der Oberflächenrauheit von Hartmetallerzeugnissen ist bereits in mehreren Anwendungsbereichen eine wichtige Maßnahme zur Verminderung des Reibkoeffizienten sowie des abrasiven Verschleißes. Als häufigste Anwendung polierter Hartmetallwerkzeuge sind Formwerkzeuge zur Herstellung optischer Bauteile zu nennen.

Ferner wurde schon die Herstellung polierter strukturierter Formeinsätze aus Hartmetall untersucht: Durch Verwendung von Polierscheiben mit feinsten, sehr dicht gepackten, metallisch gebundenen Diamantkörnern lässt sich eine mittlere Rauheit Ra von maximal 40 nm erzeugen. Aufgrund der Einbettung von Diamantpartikeln mit 3 µm Durchmesser (dk) kann eine signifikante Verbesserung der Oberflächengüte erreicht werden – verglichen mit dem Ausgangszustand nach dem Schleifen [3].

Hartmetalle punkten in der Medizintechnik mit niedrigem Reibwert

Ein weiterer Anwendungsbereich polierter Hartmetallprodukte ist die Medizintechnik. Dort werden aus Hartmetallen vor allem künstliche Gelenke hergestellt. Dabei kommt dem niedrigen Reibwert und der hohen Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß eine besondere Rolle zu. Gleiches gilt auch für Zerspanwerkzeuge: Um Bohrer mit tribologisch hochbeanspruchbaren Flächen herzustellen, kommen Polierverfahren zur Anwendung, weil der Spänetransport ein limitierender Faktor zur Erzielung großer Bohrtiefen ist.

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