Schneidwerkzeuge aus polykristallinem Diamant (PKD) eignen sich aufgrund ihrer Härte und Verschleißbeständigkeit besonders gut für die Zerspanung von Leichtmetallen, Faserverbundwerkstoffen und Holz. Doch gerade diese positiven Eigenschaften führen dazu, 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.
Auf der Augsburger Fachmesse für Schleiftechnik "GrindTec" stellt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen ein neues Lasersystem vor, mit dem sich die PKD-Werkzeuge deutlich schneller und kostengünstiger fertigen lassen.
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| ProPKD-Laserbearbeitungseinheit |
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| Laserbearbeitung von PKD-Schneidplatten im Magazin |
Das Fraunhofer IPT hat dazu 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.
Hersteller von PKD-Schneidwerkzeugen profitieren vom modularen Aufbau des kombinierten Verfahrens, denn die Laserbearbeitungseinheit lässt sich in herkömmliche Schleifmaschinen integrieren. So können die Unternehmen ihre vorhandenen Anlagen weiter nutzen und dennoch die Gesamtdauer der Bearbeitung um mehr als 50 Prozent verkürzen. Indem der mechanische Schrupprozess entfällt, sinkt außerdem der Verbrauch der teuren Diamantschleifscheiben.
Das neu entwickelte Lasermodul nutzt eine einfache, kostengünstige Laserquelle, mit der die Schneidplatten im Magazin bearbeitet werden. Ein Knickarm-Roboter bewegt das Magazin dafür in die Bearbeitungseinheit. Dort stellt ein automatisches optisches Messsystem sicher, dass das Magazin und das Laserwerkzeug die richtige Position einnehmen, um das festgelegte Schleifaufmaß ohne thermische Schädigung zu erzielen. Nach dem einseitigen Laserabtrag dreht der Roboter die Schneidplatten, so dass auch die zweite Seite bearbeitet werden kann, und setzt sie dann einzeln in die Schleifmaschine. Hier müssen dann nur noch wenige Mikrometer Material von den Schneidplatten abgetragen werden, um die üblichen Oberflächengüten zu erreichen, die auch durch konventionelles Schleifen erzielt werden.
Das Lasersystem mit dem Namen "ProPKD", das das Fraunhofer IPT im Rahmen eines öffentlich geförderten Projekts entwickelt und erprobt hat, lässt sich individuell an unterschiedliche Schneidplattengeometrien anpassen und erfüllt alle Anforderungen der Werkzeughersteller an Produktivität, Flexibilität, Energieeffizienz und niedrige Anschaffungskosten.
Fraunhofer IPT auf der GrindTec in Halle 3, Stand 3077
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