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maschine+werkzeug 07/2012

Kampf dem Kammriss

Technik - Werkzeuge

Beschichtungen - Bei der Stahlbearbeitung sind Kammrisse an den Schneiden der Zerpanwerkzeuge ein unwägbares Übel. Eine Beschichtung auf Basis des Schichtwerkstoffs HPN1 von Cemecon sorgt für eine bessere Performance der Wendeschneidplatten.

Die Werkzeugschneide ist gerade bei der Stahlbearbeitung höchsten Belastungen ausgesetzt. Schon die kleinsten Risse sind eine Schwachstelle. Oftmals werden sie zu spät bemerkt, und die Werkstückoberfläche ist bereits geschädigt. »Im Hinblick auf eine wirtschaftliche und prozesssichere Zerspanung sind solche Kammrisse und ihre Folgen ein echter Rückschlag«, betont Werner Meditz, Technischer Leiter bei der Arno GmbH in Ostfildern. Das Unternehmen gehört zur Arnold Gruppe, in der traditionsreiche Firmen mit modernster spanender Fertigungstechnik mit weltweiten Vertriebsstrukturen vereint sind.

Zwei in einem

Mit dem neuen ›Duo-Mill‹-Fräskonzept ist es Arno gelungen, zwei geometrisch verschiedene Wendeschneidplatten in einem einzigen Plattensitz zu spannen. Dies ermöglicht unterschiedliche Fräsbearbeitungen mit nur einem Trägerwerkzeug durch zwei variierende Anstellwinkel. Eckfräsen sowie High Feed Cutting (HFC-Fräsen) sind mit einem einzigen Trägerwerkzeug möglich, was Kosten einspart und zugleich eine große Flexibilität für zahlreiche Bearbeitungsaufgaben bietet.

Gerade in diesen Einsatzbereichen haben die Werkzeuge jedoch mit Kammrissen zu kämpfen. Um das zu verhindern, hat Arno im Zuge der Duo-Mill-Entwicklung eine adäquate Lösung gesucht. Traditionelle Ansätze dafür gibt es viele: Beispielsweise lassen sich die empfohlenen Bearbeitungsparameter in Richtung Sicherheit verschieben, was jedoch mehr Zeit benötigt. Der Anwender kann alternativ die Werkzeuge früher wechseln, was als Konsequenz einen größeren Werkzeugeinsatz und höhere Kosten nach sich zieht. »Für unseren Duo-Mill kam keine von diesen Alternativen in Frage. Stattdessen musste eine optimierte Beschichtung her, die beim Nass-Fräsen im unterbrochenen Schnitt möglichst lange durchhalten und dabei eine optimale Zerspanqualität liefern konnte«, sagt Meditz.

Arno stellte sich damit eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe und wandte sich an mehrere Beschichtungsunternehmen. Die Anforderungen waren dabei alles andere als trivial: Beim HFC-Fräsen liegt der Fokus auf sehr hohen Vorschüben und somit großem Zeitspanvolumen. Durch unterbrochenen Schnitt geht das mit extremen Beanspruchungen einher. Während des Werkzeugeingriffs heizt sich die Schneide sehr schnell stark auf, kühlt dann aber nach dem Austritt aus dem Werkstück auch rasch wieder ab. Die eingesetzten Kühlschmierstoffe beschleunigen diese ›Zerreißprobe‹ zusätzlich. »Die Beschichtung sollte unsere Duo-Mill-Wendeschneidplatten in zweifacher Hinsicht unterstützen. Zum einen musste sie den erheblichen Temperaturunterschied beim Zerspanvorgang gut wegstecken können. Zum anderen war uns daran gelegen, die Performance der Schneidplatten allgemein zu verbessern«, so Meditz. Insgesamt acht unterschiedliche Beschichtungslösungen wurden verglichen, darunter auch der Schichtwerkstoff HPN1 von Cemecon. »HPN1 ist der erste Schichtwerkstoff, den wir mit der High-Power-Impulse-Magnetron-Sputtering-Technologie herstellen. Dieses von Cemecon patentierte und technologisch ständig weiterentwickelte Verfahren verschiebt die Beschichtungseigenschaften erfolgreich noch weiter in Richtung gesteigerter Härte und Zähigkeit«, so Inka Harrand, Produktmanagerin Wendeplatten bei der Cemecon AG in Würselen.

Bei dieser besonderen Form der Sputter-Technologie werden hochenergetische Leistungspulse im Megawatt-Bereich in das Spendermaterial eingebracht, wodurch sich ein Plasma mit hoher Ladungsträgerdichte bildet. Diese hohe Ionisation des zerstäubten Spendermaterials führt zu einer Verbesserung der Schichtstruktur und der Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungen, die mit konventionellen Verfahren abgeschieden werden. Beschichtungen mit High-Power-Impulse-Magnetron-Sputtering-Technologie (›HiPIMS‹) zeichnen sich durch eine bessere Haftung, Oxidationsbeständigkeit, dichtere Schichtstruktur, erhöhte Härte und niedrigere Eigenspannung aus.

  • Mit einer Beschichtung auf Basis des Schichtwerkstoffs HPN1 von Cemecon erreichen die Wendeschneidplatten der Arno GmbH eine bessere Performance.

    Mit einer Beschichtung auf Basis des Schichtwerkstoffs HPN1 von Cemecon erreichen die Wendeschneidplatten der Arno GmbH eine bessere Performance.

  • Das Duo-Mill-Fräskonzept von der Arno GmbH ermöglicht die Spannung von zwei geometrisch verschiedenen Wendeschneidplatten in einem einzigen Plattensitz.

    Das Duo-Mill-Fräskonzept von der Arno GmbH ermöglicht die Spannung von zwei geometrisch verschiedenen Wendeschneidplatten in einem einzigen Plattensitz.

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Inhaltsverzeichnis
Unternehmensinformation

CemeCon AG

Adenauerstr. 20 a
DE 52146 Würselen
Tel.: 02405-4470-110
Fax: -199

Karl-Heinz Arnold GmbH Hartmetallwerkzeuge

Karlsbader Straße 4
DE 73760 Ostfildern
Tel.: +49 - 711 - 34802 0
Fax: +49 - 711 - 34802 130

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