Das Fraunhofer IFAM hat gemeinsam mit einem Industriepartner nachgewiesen, dass eine Verbesserung der Eigenschaften von Zerspanungswerkzeugen vornehmlich von der sogenannten ‘Klebfugendämpfung‘ abhängt.
Sägeblatt mit neuer klebgerechter Geometrie
Fraunhofer IFAM
Zur Herstellung von Hochleistungswerkzeugen werden Schneidkantensegmente auf ein Trägerwerkzeug aus Werkzeugstahl oder Hartmetall (WC) gelötet. Für die Schneidkantensegmente kommen häufig Hartmetall und polykristalliner Diamant (PKD) zum Zerspanen von abrasiven Materialien oder kubisches Bornitrid (pCBN) für die Hartbearbeitung zum Einsatz.
Die Leistungsfähigkeit eines Werkzeugs für zerspanende Prozesse wird durch die maximal mögliche Zerspanrate, die erreichte Werkstückqualität und den Werkzeugverschleiß bestimmt. Im Einsatz wird die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge maßgeblich durch eigen- oder fremderregte Schwingungen begrenzt. Eine Dämpfung dieser Schwingungen ist daher von besonderem wirtschaftlichem Interesse für die zerspanende Bearbeitung in der Industrie.
Erweiterung des Prozesswissens notwendig
Beim Einsatz der Klebtechnik als Fügeverfahren anstelle des Lötens kann ein besseres Dämpfungsverhalten von Werkzeugen unter anderem durch die spezifischen Materialeigenschaften des Klebstoffes erreicht werden. Hinweise auf eine verbesserte Dämpfung konnten bereits beim Einsatz geklebter Werkzeuge für das Trennschleifen von Granit erhalten werden. Die Dämpfung durch die Klebfuge besitzt gegenüber anderen Dämpfungsmaßnahmen im Bearbeitungssystem den Vorteil, dass sie direkt an der Quelle der Schwingungserregung ansetzt und damit besonders effektiv wirkt. Außerdem ergeben sich durch den Einsatz des Klebens Vorteile im Hinblick auf niedrige Prozesstemperaturen beim Fügen und eine gute Automatisierbarkeit.
Für die erfolgreiche Einführung der Klebtechnik in die industrielle Fertigung von Hochleistungswerkzeugen muss die Prozesskette zur Herstellung von Zerspanwerkzeugen auf die Klebtechnik angepasst werden. Dazu ist eine deutliche Erweiterung des bislang noch geringen Prozesswissens notwendig. Daher bestand das Ziel dieses Forschungsprojekts darin, die Prozesskette für das Werkzeugkleben näher zu betrachten und deutlich zu verbessern.
Weniger Fertigungsschritte durch Klebprozess
Im Projekt konnte gezeigt werden, dass geklebte Bearbeitungswerkzeuge deutliche Vorteile gegenüber gelöteten Elementen haben. Über die Klebfugengeometrie lassen sich die Dämpfungseigenschaften und damit das Einsatzverhalten der Werkzeuge beeinflussen bzw. gezielt steuern. Zusätzlich benötigt der Fügeprozess Kleben weniger Fertigungsschritte als das Löten und reduziert den Verzug der Elemente durch den thermischen Prozess.