Schneidkantenmikrogestalt
| Auftraggeber | GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. Näherstiller Strasse 10 98574 Schmalkalden |
| Branche | 72 Forschung und Entwicklung |
| Projektart | Forschungs- / Entwicklungsprojekt |
| Ausgangssituation | Die Wirtschaftlichkeit von Zerspanprozessen wird in entscheidendem Maße durch die eingesetzten Werkzeuge bestimmt, wobei sich eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit durch die Steigerung der Leistungsfähigkeit der Werkzeuge (Verschleißminderung, Standzeiterhöhung) realisieren lässt. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Mikrogestalt der Werkzeugschneidkanten, welche u. a. durch den Radius der Schneidkantenrundung, die Schneidenform sowie die Schneidenschartigkeit charakterisiert wird. Die reproduzierbare Herstellung von definierten Schneidkantenverrundungen steht dabei im Vordergrund. |
| Zielstellung | Das Ziel der in der GFE Schmalkalden e.V. durchgeführten FuE-Arbeiten bestand hier in der beanspruchungs- und beschichtungsgerechten Auslegung der Mikrogestalt der Werkzeugschneiden sowie auch in der Erarbeitung von grundlegenden Erkenntnissen zum Zusammenhang zwischen Schneidkantenverrundung, Beschichtung, Schichtnachbehandlung und Leistungsfähigkeit der Präzisionswerkzeuge. Die Arbeiten hatten zum Ziel, die Standzeit der Werkzeuge zu erhöhen, den Werkzeugverschleiß zu verringern und die Oberflächenqualität der zu zerspanenden Bauteile zu verbessern. |
| Ergebnisse | Im Ergebnis der Untersuchungen wurde festgestellt, dass die Schneidkantenmikrogestalt einen signifikanten Einfluss auf den Zerspanprozess bzw. das Fertigungsergebnis ausübt. Es konnte nachgewiesen werden, dass sowohl an Schaftwerkzeugen als auch an Wendeschneidplatten durch ein gezieltes Verrunden der Schneidkanten eine Stabilisierung der Schneide sowie das Glätten der durch das Schleifen induzierten Unstetigkeiten erreicht werden konnte. Dabei trug eine definierte, gleichmäßige Verrundung entlang der Schneide zu einer wesentlichen Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Präzisionswerkzeuge im Zerspanprozess bei. Durch die realisierten Schichtnachbehandlungen wurden die entsprechenden Schichten geglättet. Die Schartigkeiten, die durch die Beschichtung (im Vergleich zum Zustand nach dem Bürstpolieren) wesentlich erhöht waren, könnten z.B. durch das Schleppschleifen sowohl an der Schneide als auch im Spanraum wieder entscheidend verringert werden. Bei den untersuchten Einsatzfällen konnten die Standzeiten von Präzisionswerkzeugen, die zum einen eine beschichtungsgerechte Schneidkantenverrundung erhalten hatten und zum anderen einer angepassten Schichtnachbehandlung unterzogen wurden, im Vergleich zu Werkzeugen ohne Schichtnachbehandlung, verdoppelt werden. Eine wesentliche Verbesserung der Oberflächenquälität der zu zerspanenden Bauteile wurde dadurch ebenfalls ermöglicht. Ein Beispiel für die Darstellung einer optimalen Mikrogestalt der Schneidkante zeigt Bild 2 am Beispiel eines Fräswerkzeuges. |
| Lösungsweg | Zur Erreichung einer optimalen Schneidkantenmikrogestalt wurde nach einem entsprechenden iterativen Prozess verfahren, der die Mikrogestalt der" Werkzeugschneidkanten vor und nach der Schneidkantenverrundung, nach der Beschichtung sowie auch nach der Schichtnachbehandlung betrachtet. Die entsprechende Prozesskette zur Erreichung einer optimalen Mikrogestalt der Schneidkanten ist in Bild 1 dargestellt. Dazu waren dann die entsprechenden optimalen technologischen Abfolgen zu erarbeiten. |