Einsatzuntersuchungen von ta-C beschichteten HSS-Bohrern - lamis
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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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