Laserbearbeitung von PKD-Schneidplatten
Fraunhofer IPT
Schneidwerkzeuge aus polykristallinem Diamant (PKD) eignen sich aufgrund ihrer Härte und Verschleißbeständigkeit besonders gut für die Zerspanung von Leichtmetallen, Faserverbundwerkstoffen und Holz. Aber es gibt auch Nachteile.
Als reiner Naturstoff wird Diamant (kristalliner Kohlenstoff) in Schleifscheiben und als Werkstoff für Ziehdüsen verwendet. Synthetisch hergestellter polykristalliner Diamant (PKD) oder auch synthetisch erzeugtes kubisches Bornitrid (CBN), häufig auf Hartmetall-Grundkörper aufgesintert, erlauben höchste Schnittgeschwindigkeiten, auch bei der Bearbeitung von harten Werkstoffen. Für Stahle liegen die Praxiswerte der Schnittgeschwindigkeit beim Hochgeschwindigkeitsfräsen oder Einstechdrehen in der Größenordnung von 3000 m/min, schreiben die Springer-Autoren Jürgen Ruge und Helmut Wohlfahrt in „Technologie der Werkstoffe“ auf Seite 174. Bei Untersuchungen zum Drehen an Vergütungsstahl wurden demnach bis zu 6000 m/min angewandt und beim Fräsen an Aluminiumlegierungen bis zu 7000 m/min erreicht.
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Doch gerade diese unübertroffenen Eigenschaften von PKD als Schneidstoff sind auch der Grund dafür, dass die Werkzeuge sich nur unter hohem Aufwand herstellen lassen. Die Schleifscheiben zur Bearbeitung der Werkzeuge verschleißen schnell und es dauert lange, das Ausgangsmaterial in gewünschter Menge präzise abzutragen.
Laserverfahren ersetzt Schleifprozess
Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen hat jetzt einen Teil des herkömmlichen Schleifprozesses durch ein Laserverfahren ersetzt. Während beim Schleifen zunächst mit mechanischen Schruppwerkzeugen Material abgetragen wird, setzen die Aachener Ingenieure auf ein selbst entwickeltes Lasermodul. Damit erzielen sie selbst bei dem extrem harten Diamantwerkstoff der Schneidplatten deutlich höhere Abtragsraten als mit einem konventionellen Schleifwerkzeug. Um anschließend die geforderten Oberflächenqualitäten zu erreichen, wird das Laserverfahren wie bisher durch einen mechanischen Schlichtprozess ergänzt.