Bei Hartmetallen mit Härten zwischen 900 und 2.200 HV sowie sehr hoher Verschleißfestigkeit und Wärmehärte stößt die mechanische Bearbeitung bislang an ihre Grenzen. Dort ist das Einsatzgebiet von Senkerodieren und Schleifen. Dabei ist zum Beispiel Erodieren ein aufwendiges Verfahren. Dass da der Wunsch aufkommt Hartmetall auch fräsen zu können, ist kaum verwunderlich. Mit MARLIN, zwei neu entwickelten Serien für das Fräsen von Hartmetallen, setzt Zecha nun eine Neuerung in der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide.
Verschleißfestigkeit versus Zerspanbarkeit
Unter den harten Einsatzbedingungen bei der Bearbeitung von Hartmetall müssen sich Fräser extremen Herausforderungen stellen. Hartmetallspezialist CERATIZIT, einer der weltweit führenden Hersteller von anspruchsvollen Hartstoffprodukten für Verschleißschutz und Zerspanung, widmet sich am Standort Deutschland in Empfingen schwerpunktmäßig Lösungen für den Werkzeugbau. So kennt Frank Haßmann, Produktmanager bei CERATIZIT, die Schwierigkeiten, auf die Werkzeuge beim Zerspanen von Hartmetall treffen: „Wie gut ein Hartmetall gefräst werden kann, hängt ab von Aufbau und Anteil der Binderphase sowie der durchschnittlichen Korngröße der WC-Körner. Auch die Homogenität der Gefügestruktur nimmt starken Einfluss auf die Standzeit der eingesetzten Fräswerkzeuge sowie auf die des Aktivteils, wie Stempel oder Matrize, im Werkzeug. Um möglichst hochwertige Produkte zu erhalten, liegt der Fokus bei der Wahl der Hartmetallsorte primär auf der Endanwendung und nicht auf der guten Zerspanbarkeit. Damit stehen Härte, Biegebruchfestigkeit und KIC-Wert (Risszähigkeit/Kantenstabilität) der Wirtschaftlichkeit des Fräsverfahrens mit guten Oberflächengüten gegenüber.“
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Zecha meistert den Spagat in diesen harten Einsatzbedingungen mit der neusten Technologie der hochharten MARLIN-Fräser. Die Geometrie, die hohe Schneidkantenstabilität und die abgestimmte Diamantbeschichtung ermöglichen den Kugelfräsern der Serie 900 und den Torusfräsern der Serie 910, sämtliche Hartmetalle wirtschaftlich zu bearbeiten – beim Schruppen und beim Schlichten. Da die Möglichkeiten beim Fräsen zudem viel größer sind als mit Erodier- und Schleifprozessen, erweitert sich das Spektrum an herstellbaren komplexen 3D-Konturen enorm.
Die Kugelfräser der Serie 900 sind in Durchmessern von 0,2 bis 6,0 mm erhältlich. Die Torusfräser der Serie 910 gibt es in Durchmessern von 0,5 bis 2,0 mm.
Glatte Oberflächen, sauberes Zerspanen
Dass die MARLIN-Fräser nicht nur Bearbeitungszeit einsparen, sondern auch feine Oberflächenstrukturen liefern, zeigt sich im Vergleich mit den herkömmlichen Bearbeitungsmöglichkeiten von Hartmetall: Die 3.000fache Vergrößerung verdeutlicht, dass bei der Bearbeitung mit einem CBN-Fräser eine unruhige Oberfläche entsteht. Sie hat ihren Ursprung in der Kombination aus Schleifen und Fräsen. Die so entstandenen Verunreinigungen auf der Oberfläche durch Kobaltverschmierungen bieten dann ungünstige Voraussetzungen für die weitere Bearbeitung beispielsweise beim Beschichten. Die MARLIN-Fräser dagegen sorgen für eine ruhige Oberfläche mit sauberen Fräsbahnen und liefern damit optimale Bedingungen für weiterführende Prozesse. Zudem liegt dabei die Standzeit der MARLIN-Fräser deutlich über der von CBN-Werkzeugen. „Diese Ergebnisse sind kaum verwunderlich, wenn man sich den Härtevergleich ansieht: Mit 3.000 bis 3.500 HV liegt CBN nur knapp über der Härte vieler Hartmetalle. Bei den MARLIN-Fräsern wurden hingegen 8.000 bis 10.000 HV ermittelt“, ergänzt Arndt Fielen, Vertriebsleiter bei Zecha.
Auch im Vergleich zwischen Erodieren und Zerspanen haben die neuen Werkzeuge von Zecha gute Ergebnisse, wie die REM-Aufnahme eines Querschliffs mit 1.000facher Vergrößerung zeigt: Beim Erodieren entsteht eine weiße Randschicht mit geringfügiger Beschädigung, die durch Polieren entfernt werden muss, da sie nach dem Wärmeeintrag eine andere Härte als das Grundmaterial aufweist. Beim Fräsen mit den MARLIN-Fräsern gibt es keine Verletzung der oberen Schicht durch die Prozesswärme, sondern es entstehen saubere Frässpuren. Das ermöglicht eine sehr hohe Konturgenauigkeit.
Neue Hartmetallsorte für noch bessere Zerspanbarkeit
Um die Wirtschaftlichkeit beim Fräsen von Hartmetall weiter zu erhöhen, entwickelt CERATIZIT stetig neue Hartmetallsorten. Frank Haßmann: „Schon unsere im Werkzeugbau am häufigsten eingesetzten korrosionsbeständigen Hartmetallsorten (CF-20HP, CF-H40S, CF-H25S und CF-S18Z) und auch unsere speziell für Präge-, und Biegeanwendungen eingesetzten Sorten H50S/CTF30 und H60S/CTF40 können wirtschaftlich hartgefräst werden, wie Frästests beweisen. Die sich derzeit in Entwicklung befindliche Sortenentwicklung E515, speziell für Biege-, und Prägeanwendungen, geht hier noch einen Schritt weiter.“ Auf Basis jahrelanger Erfahrungen schafft CERATIZIT mit E515 den Kompromiss zwischen der für den Werkzeugbau wichtigen Korrosionsbeständigkeit und guter Zerspanbarkeit. Fräsversuche zeigen: Die Neuentwicklung E515 erzielt sehr wirtschaftliche Ergebnisse sowohl im Fräsprozess als auch in der Endanwendung.
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Vom 5. bis zum 8. November auf der Blechexpo 2013 in Stuttgart sind Zecha in Halle 4, Stand 4201, und CERATIZIT in Halle 4, Stand 4216 zu finden.
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