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Einsatzuntersuchungen von ta-C beschichteten HSS-Bohrern - lamis

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Zerspanung<br />

<strong>Einsatzuntersuchungen</strong> <strong>von</strong><br />

<strong>ta</strong>-C <strong>beschichteten</strong> <strong>HSS</strong>-<strong>Bohrern</strong><br />

<strong>von</strong> Stefan Scholze und Eckhard Wißuwa<br />

Untersucht wurde die Kombination der diaman<strong>ta</strong>rtigen Kohlenstoffschicht <strong>ta</strong>-C auf Schnellarbeitss<strong>ta</strong>hl-Wendelbohrern<br />

an einer Aluminiumgusslegierung mit 12% Silizium-Anteil. Durch<br />

Variation der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubes ist der Schnittwertebereich der Wendelbohrer<br />

unter Einfluss <strong>von</strong> Minimalmengenschmierung bestimmt worden.<br />

Tab. 1: ausgewählte<br />

mechanische und<br />

physikalische Eigenschaften<br />

einiger Schneidstoffe und<br />

Beschichtungen<br />

Beim Einsatz bestehender<br />

Werkzeugschichten wird eine<br />

Steigerung der S<strong>ta</strong>ndzeit bei<br />

gleichzeitiger Erhöhung der<br />

Prozesss<strong>ta</strong>bilität gefordert. Eine<br />

einfache Verschleißerkennung<br />

der Werkzeuge als auch der Einsatz<br />

neuer, innovativer Schichten<br />

werden <strong>von</strong> der Schichtentwicklung<br />

erwartet. [1]<br />

Dabei kann das Abscheiden<br />

<strong>von</strong> ‚harten’ Schichten auf<br />

‚weichen’ Substraten zum sogenannten<br />

„Eierschaleneffekt“<br />

führen. Ebenso begrenzen hohe<br />

Beschichtungstemperaturen die<br />

Vielfalt geeigneter Substrat-<br />

Schicht-Kombinationen. Mit<br />

den an der Hochschule Mittweida<br />

entwickelten Beschichtungsanlagen<br />

lassen sich diaman<strong>ta</strong>rtige<br />

Kohlenstoffschichten (DLC)<br />

mittels Laserpulsabscheidung<br />

(PLD-Verfahren) erzeugen. Auf<br />

Grund der niedrigen Beschichtungstemperaturen<br />

<strong>von</strong> unter<br />

100°C [9] lässt sich Schnellarbeitss<strong>ta</strong>hl<br />

mit der zu den<br />

DLC-Schichten gehörenden<br />

tetraedisch gebundenen amorphen<br />

Kohlenstoffschicht (<strong>ta</strong>-C)<br />

beschichten. Die prozesssichere<br />

Beschichtung des zähen<br />

<strong>HSS</strong>-Substrates (Biegefestigkeit<br />

≤4700 MPa) mit der harten<br />

<strong>ta</strong>-C-Schicht (~6000 HV) lässt<br />

somit die Kombination unter-<br />

schiedlicher Eigenschaften zu,<br />

Tabelle 1.<br />

Mit einem geschätzten Anwendungsanteil<br />

<strong>von</strong> 20 bis 25% hat<br />

das Bohren in der spanenden<br />

Fertigung eine herausragende<br />

Bedeutung. Innerhalb des<br />

Bohrens ist der Wendelbohrer<br />

das am häufigsten eingesetzte<br />

Bohrwerkzeug. [2] Die verfahrensbedingten<br />

Besonderheiten<br />

beim Bohren ins Volle, wie beispielsweise:<br />

– eine auf Null absinkende<br />

Schnittgeschwindigkeit<br />

zur Bohrermitte hin,<br />

– die Wärmeverteilung an<br />

der Wirkstelle,<br />

– der komplizierte<br />

Spänetransport<br />

– das Reiben der Führungsfasen<br />

an der Bohrungswand<br />

sowie<br />

– der erhöhte Verschleiß an<br />

der Schneidenecke [3],<br />

Abbildung 1<br />

erschweren sowohl die Steigerung<br />

der S<strong>ta</strong>ndzeit als auch der<br />

Produktivität unter Beibehaltung<br />

geforderter Qualitätsmerkmale.<br />

Um den Forderungen gerecht<br />

zu werden, berücksichtigt<br />

der folgende Lösungsansatz unter<br />

Beachtung des<br />

– Schmiermitteleinsatzes<br />

– den Schneidstoff,<br />

– die Beschichtung des<br />

Schneidteils sowie<br />

– auf den Bohrprozess<br />

angepasste Schnittwerte<br />

[nach 4], Abbildung 2.<br />

Versuchsbedingungen<br />

Die im Rahmen des Projektes<br />

„Laserpulsabscheidung <strong>von</strong><br />

Schichten und Lasermikrostrukturierung<br />

<strong>von</strong> Festkörpermaterialien<br />

LAMIS“<br />

durchgeführten Bohrungsuntersuchungen<br />

erfolgten auf der<br />

CNC-Fräsmaschine DMU50 der<br />

Firma DeckelMaho, welche eine<br />

maximale Spindeldrehzahl<br />

Fotos/Grafiken: Hochschule Mittweida<br />

40


<strong>von</strong> 14 000 min -1 erzielt. Zur<br />

Kraft- und Momentmessung<br />

wurde der 3-Komponenten-<br />

Dynamometer Typ 9255B der<br />

Firma Kistler verwendet. Die<br />

Werkzeugbeschichtung wurde<br />

an der Aluminiumgusslegierung<br />

G-AlSi12(Cu) mit einem<br />

Silizium-Anteil <strong>von</strong> 12% getestet,<br />

Tabelle 3. Nach DIN 1836<br />

sind für Al-Gusslegierungen<br />

mit mehr als 10% Si-Anteil<br />

<strong>HSS</strong>-Werkzeuge der Anwendungsgruppe<br />

N geeignet. Der<br />

ausgewählte Wendelbohrer<br />

mit einem Spitzenwinkel <strong>von</strong><br />

118° und einer ausgespitzten<br />

Querschneide (Form A) besteht<br />

aus dem Universalarbeitss<strong>ta</strong>hl<br />

HS6-5-2C.<br />

Zur Verbesserung des Einsatzverhaltens<br />

wurde auf diesen<br />

nach einer chemischen Vorbehandlung<br />

eine 4 µm s<strong>ta</strong>rke <strong>ta</strong>-C-<br />

Schicht mittels PLD-Verfahren<br />

abgeschieden. Mit einem sp³-<br />

Anteil <strong>von</strong> 80-85% erreicht die<br />

Schicht Härten <strong>von</strong> 55-65 GPa,<br />

welches ungefähr 5500 bis 6500<br />

HV entspricht. Neben der Steigerung<br />

der Oberflächenhärte als<br />

auch der Verschleißfestigkeit<br />

wirkt sich der Rollreibungskoeffizient<br />

µ <strong>von</strong> ca. 0,16 gegen<br />

S<strong>ta</strong>hl (trocken) auf das Einsatzverhalten<br />

des Wendelbohrers<br />

aus [5]. Für das Fertigen der<br />

Sacklochbohrung mit einer Tiefe<br />

<strong>von</strong> 20 mm ist das externe<br />

MMS-System LubriLeanBasic<br />

der Firma Vogel genutzt worden.<br />

Das verwendete mineralölfreie<br />

Schmiermittel LubriFluid F100<br />

verdunstet rücks<strong>ta</strong>ndsfrei und<br />

hat seinen Flammpunkt bei<br />

ca. 184 °C [6]. Ausgehend <strong>von</strong><br />

den Angaben des Werkzeugherstellers<br />

zur Bohrbearbeitung<br />

der Aluminiumgusslegierung<br />

G-AlSi12(Cu) haben sich zu<br />

Beginn die Schnittwerte für<br />

unbeschichtete als auch <strong>ta</strong>-Cbeschichtete<br />

Bohrwerkzeuge<br />

an der Herstellerempfehlung<br />

für Unbeschichtete orientiert,<br />

Tabelle 2. Als S<strong>ta</strong>ndkriterium<br />

wurde ein maximales Schnittmoment<br />

<strong>von</strong> M c,krit<br />

= 20 Nm<br />

gewählt.<br />

Ergebnisse und<br />

Diskussion<br />

Die zu Beginn untersuchten<br />

Schnittwerte bezogen sich auf<br />

die vom Hersteller angegebenen<br />

Richtwerte. Sie liegen im<br />

Bereich der für <strong>HSS</strong> üblichen<br />

Schnittgeschwindigkeit, aber<br />

deutlich unter dem Schnittgeschwindigkeits-Bereich<br />

für<br />

PKD-bestückte Bohrwerkzeuge<br />

<strong>von</strong> v c<br />

= 100 – 800 m/min bei<br />

Aluminiumlegierungen mit bis<br />

zu 15%-Si-Anteil [13].<br />

Bei den ersten Untersuchungen,<br />

Tabelle 4, zeigte sich, dass das<br />

S<strong>ta</strong>ndkriterium (M c,krit<br />

= 20<br />

Nm) <strong>von</strong> un<strong>beschichteten</strong> <strong>HSS</strong>-<br />

<strong>Bohrern</strong> schon nach einem Vorschubweg<br />

<strong>von</strong> l f<br />

= 0,8 m erreicht<br />

wurde. Der Verlauf des Schnittmoment-Maximums<br />

während<br />

der Phase des Vollbohrens unterliegt<br />

s<strong>ta</strong>rken Schwankungen.<br />

Im Gegensatz dazu zeigt sich,<br />

dass die <strong>beschichteten</strong> Bohrer<br />

über einen längeren Zeitraum<br />

einen s<strong>ta</strong>bilen Schnittmomenten-Verlauf<br />

<strong>von</strong> ca. 4 Nm im<br />

Maximum haben, Abbildung 3.<br />

Versagensursache der un<strong>beschichteten</strong><br />

Bohrer war wahrscheinlich<br />

die sich bildende<br />

Aufbauschneide und der damit<br />

einhergehende Verschleiß, Abbildungen<br />

4 und 5.<br />

Aufgrund des annährend kons<strong>ta</strong>nten<br />

Schnittmomentenverlaufs<br />

ist der Versuch 1.2 nach<br />

einem Vorschubweg l f<br />

<strong>von</strong> 4,8<br />

m abgebrochen worden. Ebenso<br />

wie Versuch 1.2 zeigt der Versuch<br />

1.3 einen gleichmäßigen<br />

maximalen Schnittmomentenverlauf<br />

sowie ein identsiches<br />

Verschleißverhalten zu 1.2,<br />

daher wurde der Versuch nach<br />

Abb. 1:<br />

Verfahrensbesonderheiten<br />

beim Bohren [nach 3]<br />

Abb. 2: untersuchte<br />

Lösungsansätze bei der<br />

Bohrbearbeitung mit<br />

<strong>ta</strong>-C-<strong>beschichteten</strong> <strong>HSS</strong>-<br />

Wendelbohrern [nach 4]<br />

Tab.2: ausgewählte<br />

Versuchsbedingungen<br />

2|2011 41


Zerspanung<br />

Tab. 3:<br />

Legierungsbes<strong>ta</strong>ndteile<br />

des Versuchswerkstoffes<br />

G-AlSi12(Cu) [DIN EN 1706]<br />

Tab.4:<br />

Versuchsbedingungen<br />

der Versuche 1.1 bis 1.3<br />

Abb. 3: maximale<br />

Schnittmomente bei<br />

Richtschnittwerten (1.<br />

Versuchsreihe)<br />

120 Bohrungen vorzeitig abgebrochen.<br />

Beide <strong>ta</strong>-C-<strong>beschichteten</strong><br />

Bohrer haben das S<strong>ta</strong>ndkriterium<br />

bei Versuchsabbruch<br />

nicht erreicht. Zwar haftet auf<br />

der Spanfläche ebenso wie beim<br />

un<strong>beschichteten</strong> <strong>HSS</strong>-Bohrer<br />

Aluminium, doch durch den<br />

geringen Reibungskoeffizienten<br />

der <strong>ta</strong>-C-Schicht kann der entstehende<br />

Span besser aus dem<br />

Bereich der Schneide transportiert<br />

werden.<br />

Als Ergebnis kann zum einen<br />

der prozesssichere Einsatz <strong>von</strong><br />

<strong>ta</strong>-C auf <strong>HSS</strong> nachgewiesen<br />

werden. Zum anderen wurde<br />

festgestellt, dass bei identischen<br />

Schnittwerten eine Steigerung<br />

der S<strong>ta</strong>ndmenge mindestens<br />

um das 3-fache (Versuch 1.3)<br />

möglich ist.<br />

Nachdem die Einsatzmöglichkeit<br />

der <strong>ta</strong>-C-Beschichtung auf<br />

Schnellarbeitss<strong>ta</strong>hl nachgewiesen<br />

wurde, sind im Weiteren die<br />

Schnittwerte v c<br />

und f gesteigert<br />

worden. Zu Beginn wurde die<br />

Schnittgeschwindigkeit bei<br />

einem kons<strong>ta</strong>ntem Vorschub f<br />

= 0,19 mm <strong>von</strong> ursprünglich 50<br />

m/min auf bis zu 300 m/min erhöht,<br />

Tabelle 5.<br />

Trotz gestiegener Beanspruchung<br />

der Werkzeuge hat<br />

sich in der Versuchsreihe das<br />

S<strong>ta</strong>ndkriterium nicht eingestellt,<br />

Abbildung 6. Auffällig<br />

sind die Schwankungen im periodischen<br />

Bohrungsabs<strong>ta</strong>nd<br />

in der Gusslegierung. Die im<br />

Sandguss-Verfahren hergestellten<br />

Versuchswerkstücke zeigten<br />

auf der jeweiligen ‚Höhenlinie’<br />

Schnittmoment Höhen bzw.<br />

Täler. Mit steigender Schnittgeschwindigkeit<br />

vergrößert sich<br />

ebenso die Vorschubgeschwindigkeit<br />

v f<br />

<strong>von</strong> 378 mm/min<br />

auf bis zu 2268 mm/min dabei<br />

erhöht sich die gemittelte Vorschubkraft<br />

entsprechend den<br />

Schnittwerten, Abbildung 7. Zu<br />

Beginn steigt die Vorschubkraft<br />

am stärksten an und nach dem<br />

„Einlaufen“ des Bohrers hat der<br />

Kraftverlauf nur noch einen moderaten<br />

Anstieg. Eine Ausnahme<br />

bildet dabei der Versuch 2.1<br />

mit v c<br />

= 150 m/min, bei dem die<br />

Vorschubkraft mit bis zu 100 N<br />

deutlich über den Werten der<br />

anderen Versuche liegt. Ursache<br />

ist wahrscheinlich die während<br />

des Reinigungsprozesses ents<strong>ta</strong>ndene<br />

Vorschädigung der<br />

Haupt- und Nebenschneide mit<br />

VB’ max<br />

in Höhe <strong>von</strong> ca. 0,1 mm.<br />

Abb. 4: Aufbauschneide<br />

auf einem <strong>HSS</strong>-Bohrer<br />

nach Erreichen des<br />

S<strong>ta</strong>ndkriteriums<br />

Wie in den ersten Versuchen hat<br />

sich auch mit erhöhter Schnittgeschwindigkeit<br />

eine Aufbauschneide<br />

auf der Spanfläche<br />

gebildet. Aufgrund des stochastischen<br />

Bildungsprozesses der<br />

Aufbauschneide kann keine<br />

42


quali<strong>ta</strong>tive Aussage zum Verschleißverhalten<br />

gemacht werden.<br />

Aufgrund der Verteilung<br />

der Aluminiumablagerungen<br />

ist aber da<strong>von</strong> auszugehen, dass<br />

sich mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit<br />

die Aufbauschneide<br />

vor allem im Bereich<br />

der Hauptschneide bildet.<br />

Ablagerungen in der Spannut<br />

sind vor allem bei niedrigeren<br />

Schnittgeschwindigkeiten zu<br />

erkennen, Tabelle 6.<br />

Abb. 5: Spanfläche eines<br />

<strong>ta</strong>-C-<strong>beschichteten</strong><br />

<strong>HSS</strong>-Bohrers nach<br />

einem Vorschubweg<br />

<strong>von</strong> 4,8 m bei dem das<br />

S<strong>ta</strong>ndkriterium nicht<br />

erreicht wurde<br />

In einer weiteren Versuchsreihe<br />

wurde gegenüber den anderen<br />

Versuchen der Vorschub gesteigert,<br />

Tabelle 7. Ausgehend <strong>von</strong><br />

einem Vorschub f = 0,19 mm bei<br />

einer Schnittgeschwindigkeit v c<br />

= 50 m/min sind zunächst bei<br />

identischer Schnittgeschwindigkeit<br />

Vorschübe <strong>von</strong> 0,25 mm<br />

und 0,3 mm untersucht worden.<br />

Dabei trat bei einem Vorschub<br />

<strong>von</strong> f = 0,3 mm ein maximales<br />

Schnittmoment <strong>von</strong> M c,max<br />

> 25<br />

Nm schon bei der ersten Bohrung<br />

auf. Das damit erreichte<br />

S<strong>ta</strong>ndkriterium nach der ersten<br />

Bohrung zeigt, dass die Kombination<br />

<strong>von</strong> Vorschub und<br />

Schnittgeschwindigkeit für die<br />

Wendelbohrer-Geometrie nicht<br />

geeignet ist. Die weiter durchgeführten<br />

Versuche hatten bei einer<br />

Schnittgeschwindigkeit <strong>von</strong><br />

200 m/min Vorschübe <strong>von</strong> 0,25<br />

mm und 0,30 mm. Dabei zeigte<br />

sich, dass die Vorschub-Schnittgeschwindigkeit-Kombination<br />

nicht zum Versagen des Werkzeuges<br />

führt, Abbildung 8.<br />

Die gemittelte Vorschubkraft<br />

ist bei den anfänglichen Bohrungen<br />

am geringsten und steigt<br />

mit der Anzahl der gefertigten<br />

Bohrungen, bis der Kraf<strong>ta</strong>nstieg<br />

sich nur noch moderat erhöht.<br />

Der Anstieg der Vorschubkraft,<br />

siehe Trendlinien in Abbildung<br />

9, ist sowohl bei höheren als<br />

auch niedrigen Schnittwerten<br />

gleich. Eine Ausnahme bildet<br />

dabei Versuch 3.3 mit einem<br />

niedrigerem Kraf<strong>ta</strong>nstieg aber<br />

Tab. 5:<br />

Versuchsbedingungen<br />

der Versuche 2.1 bis 2.3<br />

2|2011 43


Zerspanung<br />

Abb.6: maximale<br />

Schnittmomente bei<br />

unterschiedlichen<br />

Schnittgeschwindigkeiten<br />

(2. Versuchsreihe)<br />

µm. In nachfolgender Tabelle 8<br />

sind die Querschneide, der<br />

Verschleiß auf der Freifläche<br />

sowie die Schneidenecke nach<br />

Entfernen der Aufbauschneide<br />

zu sehen. Es ist gut zu erkennen,<br />

dass durch die abrasive<br />

Wirkung des Siliziums sowie<br />

die Aufbauschneidenbildung<br />

die Beschichtung an den beanspruchten<br />

Stellen des Bohrers<br />

entfernt wurde. Der Verschleiß<br />

am Werkzeugsubstrat ist dem<br />

gegenüber nur minimal ausgebildet.<br />

Abb.7: gemittelte<br />

Vorschubkraft bei<br />

unterschiedlichen<br />

Schnittgeschwindigkeiten<br />

Als Ergebnis kann also festgestellt<br />

werden, dass ein<br />

prozesssicherer Einsatz <strong>von</strong><br />

<strong>ta</strong>-C-<strong>beschichteten</strong> <strong>HSS</strong>-Wendelbohrern<br />

im untersuchten<br />

Bereich <strong>von</strong> v c<br />

= 50 bis 300 m/<br />

min sowie f = 0,19 bis 0,30 mm<br />

möglich ist.<br />

Tab. 6: Ausprägung<br />

der Aufbauschneide<br />

an der Hauptschneide<br />

bei unterschiedlichen<br />

Schnittgeschwindigkeiten<br />

nach 100 Bohrungen<br />

hoher Schnittgeschwindigkeit<br />

<strong>von</strong> v c<br />

= 200 m/min.<br />

Der Einsatz der Minimalmengenschmierung<br />

begünstigt im<br />

Vergleich zur flutenden Kühlung<br />

einen erhöhten Adhäsions-<br />

und Reibungsvorgang<br />

zwischen Werkstoff und Werkzeug.<br />

Durch die Bildung einer<br />

Aufbauschneide kommt es zum<br />

erhöhten Werkzeugverschleiß,<br />

siehe Abbildungen in Tabelle 8.<br />

Nach Entfernen der Aufbauschneide<br />

mittels 25%iger -<br />

Natronlauge bei 80°C konnte der<br />

Verschleiß im Versuch 3.3 neu<br />

beurteilt werden. Primär kam<br />

es zu Schich<strong>ta</strong>bplatzungen an<br />

hochbeanspruchten Werkzeugflächen<br />

und -kanten. Betroffen<br />

waren die Querschneide, die<br />

Ausspitzung sowie die Schneide<br />

und der Schneideckenbereich.<br />

Die Verschleißmarkenbreite im<br />

Eckenbereich beträgt rund 440<br />

Durch die <strong>ta</strong>-C-Beschichtung ist<br />

somit eine Erhöhung der Produktivität<br />

durch die Steigerung<br />

der Schnittwerte bei gleichzeitiger<br />

Erhöhung der Anzahl zu<br />

fertigender Bohrungen, das<br />

heißt längerem Werkzeugeinsatz<br />

gegenüber un<strong>beschichteten</strong><br />

<strong>HSS</strong>-Wendelbohrern ermöglicht<br />

worden, Abbildung 10.<br />

Zusammenfassung<br />

und Fazit<br />

Die Untersuchungen zeigten,<br />

dass sich mit steigenden<br />

Schnittwerten die Prozesskräfte<br />

erhöhen, trotzdem wurde das<br />

S<strong>ta</strong>ndkriterium <strong>von</strong> den <strong>ta</strong>-C-<strong>beschichteten</strong><br />

<strong>HSS</strong>-<strong>Bohrern</strong> nicht<br />

erreicht. Im Vergleich zu un<strong>beschichteten</strong><br />

Schnellarbeitss<strong>ta</strong>hl<br />

können die Schnittwerte um<br />

ein vielfaches überschritten<br />

werden. Wie in Abbildung 11<br />

zu erkennen, können höhere<br />

Schnittwerte wie Sie sonst<br />

nur <strong>von</strong> Hartme<strong>ta</strong>ll- bzw. PKD-<br />

Bohrwerkzeugen auch <strong>von</strong> den<br />

<strong>ta</strong>-C-<strong>beschichteten</strong> <strong>HSS</strong>-Wendelbohrern<br />

erzielt werden.<br />

44


Fliegender Wechsel<br />

...mit dem richtigen Dreh.<br />

Abb.8: maximale Schnittmomente bei unterschiedlichen Vorschüben und<br />

Schnittgeschwindigkeiten (3. Versuchsreihe)<br />

DTS HARDNESS Schneidplatten.<br />

Die optimale Doppelprisma-Lösung zur<br />

hochpräzisen Hartme<strong>ta</strong>llzerspanung.<br />

Als Ergebnis der bisherigen Untersuchungen<br />

kann folgendes<br />

festgestellt werden:<br />

– Eine prozesssichere Beschichtung<br />

<strong>von</strong> <strong>ta</strong>-C auf<br />

Schnellarbeitss<strong>ta</strong>hl ist mittels<br />

PLD-Verfahren möglich;<br />

– Der Werkzeug-Verschleiß<br />

kann gegenüber un<strong>beschichteten</strong><br />

<strong>HSS</strong>-<strong>Bohrern</strong> verringert<br />

sowie eine Steigerung<br />

der S<strong>ta</strong>ndmenge realisiert<br />

werden;<br />

– Aufgrund der veränderten tri-<br />

bologischen und mechanischen<br />

Verhältnisse in der<br />

Kon<strong>ta</strong>ktzone ist die Bohrbearbeitung<br />

auch bei höheren<br />

Schnittwerten erfolgreich<br />

durchgeführt worden;<br />

– Mit der Steigerung der<br />

Schnittwerte wurde das Zeitspanungsvolumen<br />

erhöht<br />

sowie die Schnittzeit pro<br />

Bohrung gesenkt. Trotz der<br />

positiven Ergebnisse konnte<br />

das Potential der Kombination<br />

aus harter <strong>ta</strong>-C-<br />

Schicht und zähem Schnellarbeits<strong>ta</strong>hl<br />

in den bishe-<br />

Ihr Nutzen<br />

· optimale Zerspanungseigenschaften<br />

· sicheres Einspannen<br />

· kein Herausziehen der Schneidplatte bei<br />

extremer Schnittbelastung<br />

· hochpräzise Maßhaltigkeit<br />

· maximale Umschlaggenauigkeit beim<br />

drehen der Schneidplatte<br />

· hervorragende S<strong>ta</strong>ndzeit<br />

· aus<strong>ta</strong>uschbares Zerspanungssystem<br />

Ihr Vorteil<br />

· Umschlaggenauigkeit<br />

· Maßhaltigkeit<br />

· Oberflächengüte<br />

· Bearbeitungszeitverkürzung<br />

· S<strong>ta</strong>ndzeiterhöhung<br />

Abb.9: gemittelte Vorschubkraft bei unterschiedlichen Vorschüben und<br />

Schnittgeschwindigkeiten (3. Versuchsreihe)<br />

Tab. 7: Versuchbedingungen der Versuche 3.1 bis 3.4<br />

2|2011 45


Zerspanung<br />

Tab. 8: Verschleiß vor<br />

und nach Entfernen der<br />

Aufbauschneide nach 250<br />

Bohrungen mit vc = 200<br />

m/min und f = 0,25 mm<br />

(Versuch 3.3)<br />

rigen Versuchen noch nicht<br />

vollkommen ausgeschöpft<br />

werden. Daher werden sich<br />

zukünftige Untersuchungen<br />

auf dem Gebiet mit der Steigerung<br />

der Schnittwerte mit<br />

angepasster Werkzeuggeometrie<br />

beschäftigen;<br />

Danksagung und<br />

Förderhinweis<br />

Die Autoren danken dem<br />

Sächsischen Ministerium für<br />

Wissenschaft und Kunst, dem<br />

Freis<strong>ta</strong>at Sachsen sowie dem<br />

Europäischem Sozialfond für<br />

die finanzielle Unterstützung<br />

im Rahmen des Projektes ‚LA-<br />

MIS’ (Laserpulsabscheidung<br />

<strong>von</strong> Schichten und Mikrostrukturierung<br />

<strong>von</strong> Festkörpermaterialien;<br />

Projekt Nummer:<br />

080937862/ PRANO:<br />

1236340295926). Unser Dank<br />

gilt im Besonderen Herrn Gehrke<br />

und Herrn Böttcher für die<br />

REM-Aufnahmen sowie Frau<br />

Günther für die Abscheidung<br />

der Schichten auf den <strong>HSS</strong>-<br />

Wendelbohrern.<br />

Abb. 10: Vergleich <strong>von</strong><br />

un<strong>beschichteten</strong> und<br />

<strong>ta</strong>-C-<strong>beschichteten</strong><br />

Wendelbohrern mit<br />

unterschiedlichen<br />

Schnittwerten<br />

Info<br />

Dipl.-Ing. (FH) Stefan Scholze<br />

studierte an der Hochschule<br />

Mittweida Maschinenbau mit<br />

der Vertiefung Fertigungstechnik.<br />

Seit 2009 ist er als<br />

wissenschaftlicher Mi<strong>ta</strong>rbeiter<br />

in der Fachgruppe<br />

Fertigungstechnik tätig.<br />

Prof. Dr.-Ing. Eckhard Wißuwa<br />

studierte an der Technischen<br />

Universität Dresden und<br />

promovierte auf dem Gebiet<br />

der spanenden Bearbeitung.<br />

Im Jahr 1993 folgte er dem<br />

Ruf an die Hochschule Mittweida<br />

und leitet die Fachgruppe<br />

Fertigungstechnik.<br />

Abb. 11:<br />

Schnittgeschwindigkeitsbereich<br />

verschiedener<br />

Schneidstoffe für<br />

Wendelbohrer<br />

(∅8 mm) in Aluminium mit<br />

Si > 10% [13, 14, 15, 16]<br />

Hochschule Mittweida<br />

Fachgruppe Fertigungstechnik<br />

Prof. Dr.-Ing. Eckhard Wißuwa<br />

Technikumplatz 17<br />

09648 Mittweida<br />

scholze@hs-mittweida.de<br />

wissuwa@hs-mittweida.de<br />

www.hs-mittweida.de<br />

www.<strong>lamis</strong>-research.de<br />

46


LITERATUR<br />

[1] Weigold, M.: Zukünftige Anforderungen an die Werkzeugtechnologie bei der Heidelberger Druckmaschinen AG. Vortrag, Berlin: 24. Treffen IAK Werkzeugbeschichtungen und<br />

Schneidstoffe, am 24.03.2011<br />

[2] Tikal, F.; Kammermeier, D.: Vollhartme<strong>ta</strong>llbohrer und –fräser: Qualität und Leistungsfähigkeit moderner Schneidstoffe. Landsberg: Verlag Moderne Industrie, 1993<br />

[3] Klocke, F.; König, W.: Fertigungsverfahren Bohren, Drehen, Fräsen. 8. Auflage – Aachen: Springer-Verlag, 2007<br />

[4] Wißuwa, E.; Scholze, S.: Höhere Effektivität durch beschichtete Werkzeuge. In: Maschinenmarkt - Das Industriemagazin. – Würzburg: Vogel Business Media GmbH & Co. KG. –<br />

37/2010, S. 92 – 94.<br />

[5] Günther K. et al.: Tribologische Eigenschaften <strong>von</strong> mikrostrukturierten tetraedisch gebundenen amorphen Kohlenstoffschichten (<strong>ta</strong>-C). Vortrag, Wernigerode: 12.<br />

Nachwuchswissenschaftlerkonferenz, am 14.04.2011 ISBN: 978-3-00-034329-2<br />

[6] N. N.: LubriFluid - Technisches Datenblatt. Firmenschrift, Berlin: Willy Vogel AG.<br />

[7] N. N.: WIAM®-METALLINFO. Dresden: IMA GmbH Dresden. – Datenbank Version 2008/2.7/2.2, 2011<br />

[8] Umwertung ISO 18265 - 810 HV – D.2 – HRC nach DIN EN ISO 18265: 2004<br />

[9] Weißmantel S. et al: Preparation of superhard amorphous carbon films with low internal stress. In: Surface & Coatings Technology – 188-189 (2004) S. 268 -273<br />

[10] N. N.: The CVD diamond booklet. Firmenschrift, Freiburg: Diamond Materials GmbH, 2011<br />

[11] Spörl, R.: Einfluss des Gefüges auf mechanische Festigkeit und dielektrische Eigenschaften <strong>von</strong> CVD Diamant. Disser<strong>ta</strong>tion, Karlsruhe: 2002<br />

[12] Perovic, B.: Handbuch Werkzeugmaschinen. 1. Auflage – Berlin: Hanser Verlag, 2006<br />

[13] N. N.: Präzisionswerkzeuge Hauptka<strong>ta</strong>log. Firmenschrift, Oberkochen: LMT Leitz Me<strong>ta</strong>lworking Technology Group, 2010<br />

[14] URL: http://navigator.guehring.de/navigator/index.php verfügbar am 05.04.2011<br />

[15] URL: http://www.hssforum.com/2-BOHREN.pdf verfügbar am 12.04.2011<br />

[16] N. N.: Rotierende Werkzeuge. Firmenschrift, Düsseldorf: Sandvik Coromant, 2011<br />

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Zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2008<br />

40 Jahre Erfahrung im<br />

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Rudolf Geiger Maschinenbau GmbH<br />

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