Härtester Schichtwerkstoff jetzt auch für Feinstzerspanung
Darauf haben die Hersteller und Anwender von Zerspanwerkzeugen gewartet wie auf kaum eine andere Neuerung in den vergangenen Jahren: Diamantbeschichtungen, die spiegelglatt und ultrascharf sind, wo nötig schärfer noch als unbeschichtete Werkzeuge. CemeCon erweitert mit CCDia®TopSharp das Anwendungsspektrum von Diamant beschichteten Werkzeugen in Bereiche, die bisher den teuren PKD Werkzeugen vorbehalten waren wie die Feinstzerspanung von AlSi- und TiAl-Legierungen, MMC-Materialien oder Mineral gefüllten Kunststoffen. Mit dieser Innovation stellt CemeCon erneut seine Technologieführerschaft unter Beweis.
Industrielle Zerspanung braucht wirtschaftliche, also preiswerte Werkzeuglösungen. Die Wünsche der Kunden an die Werkzeughersteller sind eindeutig: Sie wollen nicht nur lange Standzeiten und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten, sondern auch optimale Oberflächenbeschaffenheiten und ideale Schneidkanten-Schärfen. Ob Werkzeuge aus HSS, VHM oder Keramik, beschichtet, mit Naturdiamant oder mit PKD bestückt – die Hersteller beschreiten verschiedene Wege, um diese Vorgaben ihrer Kunden in allen Gebieten zu erfüllen.
Für immer mehr Anwendungen setzen sie dabei Diamantbeschichtungen ein, zum Beispiel überall dort, wo es um die Bearbeitung anspruchsvoller Materialien geht wie etwa Verbund- und Sandwich-Werkstoffen, Titan, MMC, Aluminiumlegierungen mit hohem Silizium-Anteil oder andere NE-Legierungen. Denn Diamantbeschichtungen können – im Gegensatz zu teuren Naturdiamanten und zum wenig flexiblen polykristallinen Diamant (PKD) – auf nahezu alle Geometrien aufgebracht werden. Dabei haben Diamantbeschichtungen alle wesentlichen Vorteile ihres natürlichen Vorbildes: Reiner Diamant ist das härteste bekannte Material und in niedrigen und mittleren Temperaturen chemisch fast vollständig resistent. Er hat eine extrem geringe Klebeneigung gegenüber den meisten Materialien und verfügt über die höchste bekannte Temperaturleitfähigkeit. Diese Kombination von Eigenschaften sichert dem Anwender längere Lebensdauer seiner Zerspanwerkzeuge und ermöglicht deutlich höhere Bearbeitungs-geschwindigkeiten.
Besonders seit CemeCon Ende der 90-er Jahre die nanokristallinen Diamantschichten mit Kristallgrößen von nur 10-20 nm gegenüber zuvor 1-5 µm präsentiert hat, ist der Siegeszug von Diamantbeschichtungen auf Zerspanwerkzeugen unaufhaltsam. Als Weltmarktführer verfügt CemeCon in Würselen bei Aachen inzwischen über das weltweit größte Diamantbeschichtungs-Zentrum.
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Vor und nach dem Schärfen: Kantenverrundungen gehören der Vergangenheit an
Diamantbeschichtung ohne Kantenverrundung
Trotz der vielen Vorteile, die CVD-Diamantbeschichtungen aufweisen konnten sie sich gegenüber PKD im Bereich der Feinzerspanung bisher nicht durchsetzen. Ursache ist die Kantenverrundung, die durch die vergleichsweise dicke Diamantschicht verursacht wird.
Daher entwickelte CemeCon in den vergangenen Monaten in Zusammenarbeit mit der Gesellschaft für Diamantprodukte mbH, Ulm, eine neue Diamantbeschichtung, die schon optisch wesentlich glatter ist und ganz ohne Kantenverrundung der Schneide auskommt. Mit Hilfe eines patentierten Verfahrens, das ausschließlich von CemeCon für Zerspanwerkzeuge angeboten wird und zur Beschichtung aller planaren Geometrien geeignet ist, können Schneidkantenverrundungen eingestellt werden, die bei Bedarf deutlich unterhalb des unbeschichteten Werkzeuges liegen und so im wahrsten Sinne des Wortes das Schärfste sind, was es auf dem Markt gibt.
Sichtbare Vorteile
Man sieht es den Werkzeugen auf den ersten Blick an: Statt der bisherigen schwarz-grauen Oberfläche blinkt nun die neue Spiegelschicht. Diese harte und glatte Fläche aus 100 Prozent Diamant, also ohne Bindermatrix, vermindert die Klebeneigung im Vergleich zu ungeschärften Diamantbeschichtungen noch einmal deutlich. Da fließen die Späne mit Leichtigkeit ab.
Der sensationelle Fortschritt, den das neue Verfahren an der Schneidkante bringt, erschließt sich dem Betrachter aber erst am Elektronenmikroskop: Je nach Schichtdicke ist jetzt statt der vorherigen Kantenverrundung von 10 bis 15 µm eine scharfe Kante von unter 1 µm Verrundung einstellbar – das ist weniger als beim unbeschichteten Werkzeug.
Solch scharfe Schneidkanten eignen sich hervorragend für Operationen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten wie etwa beim Schlichten. Ganz gleich ob Drehen, Fräsen, Bohren, Gewindebearbeitung, ob bei der Trockenzerspanung oder mit Minimalmengenschmierung (MMS) – keine Anwendung, in denen die neuen Diamantschichten nicht für noch bessere Performance der Werkzeuge sorgen können. Dabei reicht die Auswahl der Werkstoffe von NE-Metallen über Verbund- und hoch abrasive Werkstoffe bis hin zur Klasse der schwer zerspanbaren Materialien: Glas- und Kohlenfaser verstärkte Materialien gehören ebenso dazu wie Al-Si-Legierungen, Metal-Matrix-Composits (MMC) und mineral-gefüllte Kunststoffe.
Über 600 Prozent Standzeiterhöhung
Erste Einsatzergebnisse deuten bahnbrechende Resultate an und beeindrucken mit enormen Performancesteigerungen. So lassen sich die für Diamantbeschichtungen üblichen Standzeiterhöhungen nun auch auf Anwendungsfälle übertragen, bei denen es auf scharfe Schneiden ankommt: In einem konkreten Fall wurden weit mehr als 600 Prozent gegenüber dem unbehandelten Hartmetall-Werkzeug erreicht!
Dr.-Ing. Oliver Lemmer, Vorstand der CemeCon AG: „Die fruchtbare Zusammenarbeit mit dem Diamant-Mikrospezialisten GFD und CemeCon als Weltmarktführer auf dem Gebiet der Diamantbeschichtungstechnologie für Zerspanwerkzeuge führte dazu, dass wir unseren Kunden in noch weitaus mehr Anwendungsfällen optimierte Beschichtungen auf Diamantbasis anbieten können.“
Fazit
Mit CCDia®TopSharp baut die CemeCon AG ihre Position als führender Anbieter von härtesten, glattesten und schärfsten Beschichtungen am Markt noch weiter aus: Wieder einmal gibt CemeCon den Herstellern und Anwendern von Zerspanwerkzeugen einen Schlüssel zu noch wirtschaftlicherer Fertigung an die Hand, mit der sie sich enorme Marktvorteile sichern können. Gleichzeitig erschließt die CCDia®TopSharp weitere Anwendungsfelder für Diamant beschichtete Werkzeuge, von denen sicherlich in Zukunft noch die Rede sein wird.
Kontakt:
CemeCon AG
Gerhard Hagedorn,
Sales Coating Service
Tel.: 02405 44 70 440
E-Mail: gerhard.hagedorn@cemecon.de
