Glasfaser- und Kohlefaserverstärkte Kunststoffe – GFK und CFK – werden in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie und im Maschinenbau mehr und mehr als Leichtbaustoffe mit langer Haltbarkeit geschätzt. Doch bei der Bearbeitung zeigen sie sich leistungshungrig und sehr abrasiv, wodurch sie den verwendeten Werkzeugen einiges abringen. Entsprechend hoch gehandelt werden standhafte Werkzeuge, gerade wenn es in der Serienproduktion auf Präzision, Wirtschaftlichkeit und Ausfallfreiheit ankommt. In vielen Industriezweigen sind die einzuhaltenden Toleranzen obendrein so eng, dass nur hochwertige und extrem präzise Werkzeuge diesen Anforderungen genügen können. Solche Leistungsträger herzustellen, ist das Metier der Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH aus Königsbach-Stein. Der traditionsreiche Mikrowerkzeug-Experte schickt eine Serie CVD- bzw. PKD-bestückter Fräser mit extrem scharfen Schneidkanten ins Rennen – hergestellt dank innovativer Fertigungstechnik auf Laserbasis.
Diamant hält länger
Der Schneidstoff Diamant in seinen unterschiedlichen Ausprägungen hat enorme Vorteile bei der Bearbeitung von schwerzerspanbaren Werkstoffen, zu denen unter anderem verstärkte Kunststoffe oder Superlegierungen gehören. Da sich Diamant nicht bis nur sehr schwierig schleifen lässt und wegen seiner fehlenden elektrischen Leitfähigkeit auch nicht erodiert werden kann, brachte die Lasertechnologie die wirtschaftliche Alternative. Lasern zeigt bei beiden zerspantechnisch etablierten Verfahren – CVD und PKD – hervorragende Ergebnisse.
Durch chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition) entsteht der polykristalline feinkörnige CVD-Diamant, der zu 99,9 Prozent aus reinem Kohlenstoff besteht und ohne metallische Bindephase auskommt. In einem Dickschichtverfahren wächst so der CVD-Diamant zur gewünschten Dicke heran und kann dann auf das Substrat, beispielsweise Hartmetall, gelötet werden. Anschließend wird die Schicht mit einem speziellen Laserverfahren bearbeitet, um höchstmögliche Schärfe zu erreichen.
Innovative Lasertechnologie für präzise Ergebnisse
Arndt Fielen, Vertriebsleiter bei der Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH: „Im Vergleich zu erodierten oder geschliffenen Schneidkanten lassen sich CVD-Werkzeugschneiden dank innovativer Lasertechnologie schärfer als 1 μm fertigen. Daher werden sie vor allem bei der Bearbeitung sehr abrasiver Materialien eingesetzt – schließlich hat sich Diamant in diesem Werkstoff-Milieu als besonders leistungsfähig und standfest erwiesen. Das bietet dem Zerspaner höchste Schneidkantenstabilität und µm-genaue Fertigungspräzision.“
Bei PKD hingegen handelt es sich um polykristallinen Diamant mit unterschiedlichen Korngrößen. Durch Sintern werden die Diamantkristalle in einem metallischen Binder miteinander verpresst. So entsteht der extrem harte Schneidstoff PKD, der dank Lasertechnologie maximale Kantenverrundungen von 1 μm und kleiner erreicht. Auch hier wird der Schneidstoff auf das Substrat gelötet.
Bei der Fertigung der neuen Zecha-Werkzeugserien sorgt moderne Lasertechnologie für höchste Präzision und hervorragende Oberflächengüten während des Zerspanprozesses. Die sehr guten Ergebnisse beim Finishen machen in vielen Anwendungen sogar das sonst übliche Nachbearbeiten durch Schleifen oder Polieren überflüssig.
„Unsere Kunden erreichen mit den Diamant-Werkzeugen beeindruckende Bearbeitungsergebnisse. Sowohl die PKD- als auch die CVD-Fräser sind mit einer oder auch zwei Schneiden erhältlich und bringen von der Schruppbearbeitung über das Vorschlichten bis hin zum Schlichten großartige Leistungen“, so Arndt Fielen.
High-End-Diamantwerkzeuge
Sowohl die Radiusfräser als auch die Torusfräser sind als PKD- und als CVD-Varianten mit innerer Kühlmittelzufuhr verfügbar. Dank der lasergefertigten scharfen Schneidkanten sind lediglich geringe Schneidkräfte vonnöten, was sich in reduzierter Wärmeentwicklung äußert. Das hat nicht zuletzt beim Bearbeiten moderner Materialien wie Verbundwerkstoffen positiven Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und Produktivität. Dazu Arndt Fielen: „Vor allem die PKD-Fräser erweisen sich als sehr bruchfest, weshalb sie sich gut für unterbrochenen Schnitt eignen.“
Hart im Nehmen
„Für zahlreiche Zerspanaufgaben ist Diamant bereits seit vielen Jahren ein hervorragender Schneidstoff. Welches Potenzial in Diamant-Werkzeugen, wie unseren PKD- und CVD-Fräsern steckt, lassen die beeindruckenden Ergebnisse bei der Bearbeitung stark abrasiver Materialien erahnen. Mit unseren extrem harten Fräsern haben Anwender noch einiges an Luft nach oben, um auch der Zerspanung von kommenden, noch exotischeren Materialien gelassen entgegenzusehen!“, so Arndt Fielen.
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