Projekt: Zerspanung harter

Zerspanung harter Komponenten (HartSpan)

weitere beteiligte Unternehmen	GFE Schmalkalden e.V. Technische Universität Berlin Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb Spezialwerkzeuge GmbH Zella-Mehlis EIFELER Werkzeuge GmbH Düsseldorf GFMesstechnik GmbH Teltow G-ELIT Präzisionswerkzeug GmbH Berlin KIENINGER Technologie GmbH Lahr
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 umfangreiche Verfügbarkeit von leistungsfähigen und verschleißbeständigen Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide ist für die Hartbearbeitung eine wesentliche Voraussetzung. Zwar sind bereits leistungsstarke Werkzeuge für die Hartzerspanung sowohl auf der Basis von Hartmetall als auch von CBN kommerziell erhältlich, jedoch existieren speziell für viele Bearbeitungsfälle im Großmaschinenbau nur unzureichende oder gar keine speziellen Werkzeugsysteme für die Hartzerspanung.
Zielstellung	Ziel des „HartSpan"-Projekts war es, hartbearbeitungsgerechte Werkzeuge mit mechanisch und thermisch stabilen Schneiden zu entwickeln, welche erhebliche Leistungssteigerungen gegenüber konventionellen Werkzeugen zulassen. Durch die Realisierung der Aufgabe im Rahmen eines Netzwerkes sollte der gesamte Produktlebenszyklus von Zerspanwerkzeugen von der Werkzeugherstellung und Oberflächenbearbeitung bis hin zur Anwendung durch die Arbeiten der beteiligten Projektpartner abgedeckt werden.
Lösungsweg	Lösungsweg und Ergebnisse Im Rahmen des Gesamtvorhabens erfolgten zunächst theoretische Betrachtungen zur Werkzeuggestaltung (FEM). Darauf folgend wurden unbeschichtete Werkzeuge hergestellt und umfangreich analysiert. Diese Werkzeuge wurden dann mit verschiedenen Beschichtungen sowie speziellen Präparationsverfahren optimiert (Bild 1). Zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit der hergestellten Proben und Werkzeuge sind Zerspanungsversuche durchgeführt worden. Dabei wurden die einzelnen auftretenden Verschleißmechanismen bewertet (Bilder 2 und 3). Die entwickelten Werkzeuge wurden zum Drehen (Bild 4) und als Schaftwerkzeuge zum Fräsen und Bohren eingesetzt. Eines der Ergebnisse des Projektes war die aufgabenangepasste Auswahl von verschiedenen Hartmetallwerkstoffen. Weiterhin konnte die Eignung bestimmter Präparationsverfahren für die Schichtvor- und -nachbehandlung im Hinblick auf gewünschte Hartbearbeitungseignung nachgewiesen werden. Aus den untersuchten Schichtsystemen wurden die am besten für die Hartbearbeitung geeigneten ausgewählt und für eine weitere Optimierung vorgesehen. Die begleitenden komplexen Analysen der Werkzeugeigenschaften (Eigenspannungsanalysen u.a.) verhalfen zu differenzierten Erkenntnissen hinsichtlich der Interpretation der Resultate der praktischen Zerspanungsuntersuchungen. Bild 1: Rauheitsmessungen präpariert und beschichtet Bild 2: Verschleiß- und Rauhetsmessungen bei Zerspannung von 42 CrMo4 Bild 3: Verschleißaufname eines beschichteten Testwerkzeuges Bild 4: Längsdrehversuche mit Testwerkzeugen