Laseridee Agathon finisht Wendeschneidplatten per Laser

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Ohne Wendeschneidplatten geht es bei der Zerspanung in vielen Anwendungen nicht mehr. Doch ihre Herstellung ist nicht trivial. Agathon zeigt auf der AMB, wie man es noch besser schafft.

Wendeschneidplatten sind entscheidend für die Zerspanung in vielen Industriezweigen. Sie werden aus hochfesten Materialien wie etwa Hartmetall hergestellt, um den extremen Belastungen beim Drehen und Fräsen von Metallen standzuhalten. Der Fertigungsprozess dieser Werkzeuge erfordert modernste Technik, die eine hohe Präzision und Langlebigkeit gewährleistet. In den letzten Jahren haben sich sowohl traditionelle als auch innovative berührungslose Verfahren wie die Laserbearbeitung bei der Endbearbeitung von Wendeschneidplatten etabliert.

Die Herstellung von Wendeschneidplatten

Die Produktion beginnt mit der Auswahl hochwertiger Materialien. Hartmetall, eine Verbindung aus Wolframkarbid (WC) und einem Bindemetall, meist Kobalt (Co), bildet die Grundlage. Das Wolframkarbid sorgt für die hohe Härte der Wendeschneidplatten, während Kobalt als Bindemittel die Bruchzähigkeit verbessert. Diese Materialien werden in einem pulvermetallurgischen Prozess aufbereitet. Hierbei wird das Hartmetall in feine Partikel zermahlen, die dann in eine Pressform gefüllt werden, um die Rohform der Platten – die sogenannten „Grünlinge“ – zu erzeugen. Dabei kommen erhebliche Pressdrücke zum Einsatz, um eine gleichmäßige Verdichtung des Pulvers zu gewährleisten. Beim nachfolgenden Sintern werden die gepressten Rohlinge in einem Ofen auf Temperaturen zwischen 1.300 und 1.500 °C erhitzt. Dabei schmelzen die Kobaltpartikel, um das Wolframkarbid fest zu binden. Je nach Verfahren führt das zu einer Volumenreduktion von 20 bis 50%, was die Dichte und Festigkeit des Werkstücks erhöht. Dieser Prozess verleiht den Platten ihre extreme Härte und sorgt dafür, dass sie den hohen mechanischen Belastungen während des Einsatzes standhalten.

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Kombination aus schleifen und erodieren

Nach dem Sintern folgt meist die Präzisionsschleifbearbeitung, bei der die exakten Maße der Wendeschneidplatten erreicht werden. Das erfolgt traditionell auf spezialisierten Schleifzentren. Für diesen Schritt werden besondere Diamantschleifwerkzeuge verwendet, die in der Lage sind, Hartmetall mit Genauigkeiten bis zu einem Mikrometer zu bearbeiten. Die Mikro- und Makrogeometrie der Platten – einschließlich der Schneidkanten und Oberflächenqualität – werden dabei durch verschiedene Schleifstrategien bestimmt.

Ein besonders innovativer Ansatz zur Effizienzsteigerung der Schleifbearbeitung ist das elektroerosive Konditionieren (EDC). Dieses Verfahren ermöglicht es, metallisch gebundene Diamantschleifscheiben während des Schleifprozesses kontinuierlich zu reinigen, zu schärfen und zu profilieren. Beim EDC wird eine Hochspannung von 200 bis 300 Volt angelegt, wodurch ein Funkenüberschlag zwischen einer rotierenden Elektrode und der Schleifscheibe entsteht. Der Funke entfernt die metallische Bindung, ohne die abrasiven Diamanten zu beschädigen, was zu einem maximalen Schleifkornüberstand und somit zu einer höheren Abtragleistung führt. Das reduziert nicht nur die Stillstandzeiten für das manuelle Abrichten, sondern verbessert auch die Qualität der bearbeiteten Oberflächen erheblich. Bei allen verschiedenen Verfahren ist am Ende noch eine Spezialbeschichtung möglich, wobei auf die fertigen Schneidkanten unter Vakuum noch eine wenige Mikrometer dicke Hartstoffschicht aufgedampft wird.

Die Laserbearbeitung spart viel Geld

Ein weiterer technischer Fortschritt bei der Bearbeitung von Wendeschneidplatten ist die Einführung von Lasersystemen für die Endbearbeitung. Der Laser bearbeitet die Wendeschneidplatten berührungslos, so dass die Schneidkanten ohne Gefahr von Ausbrüchen hergestellt werden können. Die Körner werden durch den Laser getrennt und nicht wie beim Schleifen herausgerissen oder wie bei elektroerosiven Verfahren abgetragen. Bemerkenswert an der Laserbearbeitung ist auch, dass sie sehr kleine Schneidkantenradien ermöglicht. Außerdem kann mit dem Laser eine hohe Oberflächengüte erreicht werden. Im Vergleich zum Schleifen zeigt sich noch ein wesentlicher Vorteil der Lasertechnik. Denn bei diesem kontaktlosen Verfahren entfällt die Ver- und Entsorgung von Schleifmitteln. Speziell bei der Bearbeitung von Superhartstoffen wie PKD (polykristallinen Diamanten) wird bis zu zehn Mal so viel Material der Schleifscheibe abgetragen wie vom Werkstück. Konkret heißt das, dass man für PKD pro Tag und Maschine eine Schleifscheibe mit einem Preis von 800 bis 1.200 Euro verbraucht. Das ergibt Kosten von 300.000 Euro pro Maschine und Jahr, die bei der Laserbearbeitung komplett entfallen.

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