Schwer zerspanbare Werkstoffe erfordern optimierte Prozessketten

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G+K Umformtechnik GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

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

Ziel muss es dabei sein, durch eine genaue Abstimmung zwischen Werkzeuggeometrie und Verfahrensparametern exakt definierte Oberflächenstrukturen zu erzeugen, wie sie in Bild 1 (siehe Bildergalerie) dargestellt sind.

Ganzheitlicher Ansatz für Prozessketten mit schwer zerspanbaren Werkstoffen

So wird zur Zeit an Aufgabenstellungen gearbeitet, die neben der Erarbeitung eines entsprechenden Prozessmodells zur grafischen Simulation in Verbindung mit der Optimierung des Systems Werkzeug und Bearbeitungstechnik auch Aussagen zum tribologischen Verhalten derartig definiert erzeugter Oberflächenstrukturen zum Inhalt haben. Ziel und Ergebnis ist dabei ein ganzheitlicher Lösungsansatz, wie er in Bild 2 dargestellt ist.

Wesentliche Voraussetzungen für die erfolgreiche Bearbeitung sogenannter schwer spanbarer Werkstoffe waren werkzeugseitig enorme Fortschritte bei der Entwicklung und Produktion moderner Schneidstoffe einschließlich neuartiger Beschichtungen für den Verschleißschutz.

Gleichmäßige Verrundung entlang der gesamten Schneide erreichen

Zur Erreichung optimaler Schneidenmikrogeometrien wurden im Hinblick auf die Bearbeitung von schwer spanbaren Werkstoffen wie gehärtetem Stahl, Titan oder GFK/CFK in Forschungseinrichtungen und bei Werkzeugherstellern weitreichende Anstrengungen unternommen (Bild 3). Schneidenpräparation und Bearbeitungsergebnis sollen ein optimal auf den Anwendungsfall abgestimmtes Regime bilden.

Schwerpunkt war beziehungsweise ist es dabei, eine gleichmäßige Verrundung entlang der gesamten Schneide zu erreichen. Die dafür zum Einsatz kommenden Verfahren wie Bürstpolieren, Strahlen, Magnetfinishbearbeitung oder das sogenannte Schleppschleifen müssen diesem Ziel durch die Erarbeitung eines jeweils auf den Bearbeitungsfall zugeschnittenen Bearbeitungsregimes Rechnung tragen.

Im Ergebnis wird eine Verbesserung des Ausgangszustandes nach dem Schleifen (Verringerung der Schneidenschartigkeit und damit Stabilisierung der Schneide) erreicht, was wiederum wesentliche Vorteile in Bezug auf das Standzeitverhalten der Werkzeuge bedeutet (Bild 4). Letzteres ist ein wesentliches Kriterium für die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit der jeweiligen Bearbeitungsprozesse.

Werkzeugbeschichtung zur Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe wichtiger

Im Zusammenhang mit der Erarbeitung zukunftsfähiger, innovativer Werkzeuglösungen gewinnt die Beschichtung von Werkzeugen und Komponenten mit neuartigen Verschleißschutzschichten immer mehr an Bedeutung. Schwerpunkt dieser Entwicklungen der GFE gemeinsam mit Partnern aus der Industrie sind neben der Weiterentwicklung der konventionellen Schichten die folgenden beiden Themen: die Entwicklung oxinitridischer Schichten sowie die Beschichtung von CBN-Werkzeugen.

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