Schneidkantenpräparation
| Beteiligte Mitglieder | GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. |
| weitere beteiligte Unternehmen | Kästner Präzisionswerkzeuge GmbH Steinbach-Hallenberg |
| Auftraggeber | Kästner Präzisionswerkzeuge GmbH Im Erlich 4a 98587 Steinbach-Hallenberg |
| Branche | 24 Metallerzeugung und -bearbeitung |
| Projektart | Forschungs- / Entwicklungsprojekt |
| Ausgangssituation | Die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Zerspanprozessen hängen maßgeblich von den eingesetzten Werkzeugen ab, so dass an diese immer neue Anforderungen, u. a. auch hinsichtlich der Schneidengeometrie, gestellt werden. Die Mikrogeometrie der Schneide gewinnt dabei immer mehr an Bedeutung. Charakteristische Kenngrößen dafür sind z. B. der Radius der Schneidkantenrundung und die Schneidenschartigkeit (Rauheit auf der Schneide: Ra, Rt, Rz). Zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit und zur Erhöhung der Standzeit von Zerspanwerkzeugen werden diese im Allgemeinen nach dem Schleifen einer Kantenpräparation unterzogen. |
| Zielstellung | Das Gesamtziel des Forschungsprojektes bestand in der Einarbeitung von Lösungen für leistungsfähige Zerspanwerkzeuge in Vollhartmetallausführung, die sich durch eine hochwertige Schneidenqualität auszeichnen. Dazu machte es sich erforderlich, die Durchgängigkeit des Prozesses zu untersuchen, d. h. von der Werkzeugherstellung, insbesondere der Mikrogeometrie, der messtechnischen Beurteilung von rn und Ra, Rt, Rz bis hin zur Werkzeugerprobung. Den Schwerpunkt der Untersuchungen bildete dabei die reproduzierbare Erzeugung von definierten Schneidkantenverrundungen an Vollhartmetall (VHM)-Schaftwerkzeugen durch das Verfahren Bürstpolieren. |
| Ergebnisse | Die Ergebnisse der Untersuchungen an den VHM-Schaftwerkzeugen haben ergeben, dass durch ein gezieltes Verrunden eine Stabilisierung der Schneide sowie das Glätten der durch das Schleifen induzierten Unstetigkeiten erreicht werden konnte. Es hat sich gezeigt, dass durch das Bürstpolieren es möglich ist, in Abhängigkeit vom geschliffenen Ausgangszustand der untersuchten Werkzeuge, eine definierte Schneidkantenverrundung reproduzierbar herzustellen. Wichtig dabei ist, hierfür geeignete Technologien zu erarbeiten mit denen über die gesamte Schneidkante eine definierte Kantenverrundung erreicht wird. Bild 1 zeigt ein Ergebnis für einen VHM-Kugelfräser in einer Gegenüberstellung Ausgangszustand - Zustand nach dem Bürstpolieren. Bild 1: Schneide eines Kugelfräsers im Ausgangszustand und nach dem Bürstpolieren nach einer Bearbeitungszeit von 2 bzw. 3 min Die anschließenden Zerspanversuche ergaben bei den untersuchten Anwendungsfällen nach Optimierung der Bearbeitungsparameter, dass durch die definierte Schneidkantenverrundung eine Verschleißminderung sowie eine deutliche Standzeiterhöhung der eingesetzten VHM-Schaftfräser (teilweise 40 … 80 %) erreicht werden konnte. |
| Lösungsweg | Im Rahmen der Untersuchungen zur Herstellung definierter Schneidkantenverrundungen an VHM-Schaftfräsern wurde in der GFE Schmalkalden e. V. nach der Bestimmung des Ausgangszustandes der Werkzeuge die Kantenpräparation durch Bürstpolieren vorgenommen. Die zum Einsatz gekommene Bürst-Versuchseinrichtung mit dem stufenlos winkelverstellbaren rotierenden Werkzeugaufnahmekopf ist in Bild 2 dargestellt, mit dem es möglich war, eine gleichmäßige Verrundung auf der gesamten Länge der Schneide einschließlich des Eckenradiusbereiches zu erzeugen. Bild 2: Versuchsdurchführung zum Bürstpolieren mit stufenlos winkelverstellbarem rotierenden Werkzeugaufnahmekopf |
| Ausblick | Um die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge weiterhin zu erhöhen, den Werkzeugverschleiß zu verringern und die Bauteilqualität der zu zerspanenden Bauteile zu verbessern sind weitere technologische Abfolgen zu untersuchen und zu optimieren: wie z. B. die der Beschichtung und der Schichtnachbehandlung. |
| Beschreibung | Zur jeweiligen Optimierung von Werkzeug und Prozess wird nach einem entsprechenden iterativen Prozess verfahren, der die Schneidenmikrogeometrie vor und nach der Beschichtung sowie auch im Zusammenhang mit der Nachbehandlung der Schichten betrachtet. Die entsprechende Prozesskette zur Erreichung einer optimalen Schneidenmikrogeometrie ist in Bild 3 beschrieben. Bild 3: Prozesskette zur Erreichung einer optimalen Schneidenmikrogeometrie |