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10.03.2017 | Spanen + Trennen | Im Fokus | Onlineartikel

Herausfordernde Hartmetalle

Autor:
Dieter Beste

Hartmetalle sind äußerst verschleißfest. Somit eignen sie sich besonders gut für Umform-, Bohr- oder Fräswerkzeuge. Aufgrund ihrer Härte lassen sich diese Werkstoffe selbst jedoch nur schwer bearbeiten.

Im Präzisionsformenbau würden viele Hersteller gerne häufiger Hartmetalle einsetzen, um die Verschleißfestigkeit ihrer Werkzeuge zu verbessern. "Bei dieser Werkstoffgruppe handelt es sich um Verbunde aus Karbid (z. B. Wolframkarbid WC) und einer zähen Bindephase (z. B. 6 % Co)", erläutern die Autoren von "Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik" (Seite 389). Jedoch lassen sich Hartmetalle im gesinterten Zustand nur schwer in Form bringen. Konventionelles Fräsen stößt schnell an Grenzen. Dann kommen alternative, jedoch deutlich unproduktivere Verfahren zum Einsatz, wie Funkenerosion oder Schleifen.

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Lange Zeit dachte man bei der spanabhebenden Bearbeitung gehärteter Stähle nur an eine Schleifbearbeitung. Die Entwicklung der hoch- bzw. superharten Schneidstoffe CBN (Kubisches Bornitrid, siehe auch Abschn. 20.3.3.16 „Schneidstoffe“ und Abschn.


Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen gingen der Frage nach, warum eigentlich das wirtschaftliche Fräsen von Hartmetallen so schwierig ist. Eine Ursache, so ihre Analyse, sei die geringe Leistungsfähigkeit handelsüblicher Fräswerkzeuge, eine andere falsch angelegte Fräsprozesse. In dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt ProCarbiMill haben sie in den letzten drei Jahren zusammen mit Industriepartnern neue Fräswerkzeuge und Prozessführungsstrategien für das Fräsen von Hartmetallen untersucht und Lösungen für die Praxis entwickelt. Über ein speziell entwickeltes, standardisiertes CAM-Modul können jetzt die Projektergebnisse in der industriellen Praxis genutzt werden.

Wertvolle Schrottwerkzeuge lassen sich elegant recyceln 

Mit Fräs- oder Bohrwerkzeugen aus Hartmetallen gelingt es, auch schwer zu spanende Materialien wie Titan zu bearbeiten. Allerdings nutzen auch diese hochharten Werkzeuge unter solch extremer Belastung schon nach kurzer Zeit ab. Einige Male können die Funktionsflächen nachgeschliffen werden, dann landen die teuren Werkzeuge im Schrott. Bisherige Recyclingansätze seien energie- und kostenintensiv, beklagen Forscher der Universtität Hannover: Der Schrott werde zerkleinert und gemischt, neu gesintert und dann daraus ein neues Werkzeug mittels Schleifen hergestellt. Im Projekt ReTool hat nun Yanwei Liu vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) gemeinsam mit Niels Heuwold von der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e. V. in Berlin eine Alternative entwickelt. Schrottwerkzeuge verarbeiten sie mittels Schleifen zu kleineren Werkzeugen. Dazu analysieren und bewerten die Ingenieurwissenschaftler die Geometrien und den Schadenszustand der einzelnen Teile im Werkzeugschrott und ordnen den einzelnen Teilen eine kleinere Werkzeuggeometrie zu, die optimal daraus herausgeschliffen werden kann. Das geschehe natürlich nicht manuell. Im Rahmen des Projekts seien entsprechende Analyse- und Informationssysteme entstanden, so die Wissenschaftler. Und das Umschleifen eines Schrottwerkzeugs in eine neue Geometrie lasse sich mit einem am IFW entwickelten Simulationsprogramm für spanende Bearbeitung exakt planen.

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Fräsen

Quelle:
Praxis der Zerspantechnik

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