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Werkzeug- und Formenbau Werkzeuge aus binderlosem Hartmetall fräsen Aluminiumlegierungen

Von E. Uhlmann, M. Polte, T. Hocke und N. Maschke 7 min Lesedauer

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Institut für Werkzeugmaschinen u. Fabrikbetrieb d. TU Berlin
FAULHABER Austria GmbH

Das Potenzial von Fräswerkzeugen aus binderlosem Hartmetall (WC) für die Hochpräzisionszerspanung wird von einem Team an der TU Berlin erschlossen und industriell nutzbar gemacht.

Bild 1: Diese beiden Fräswerkzeuge bestehen aus binderlosem Hartmetall (hBM). Am IWF der TU Berlin beschäftigt man sich mit diesem innovativem Material, um zum Beispiel das Fräsen von Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen im Werkzeug- und Formenbau zu optimieren.(Bild: IWF)
Bild 1: Diese beiden Fräswerkzeuge bestehen aus binderlosem Hartmetall (hBM). Am IWF der TU Berlin beschäftigt man sich mit diesem innovativem Material, um zum Beispiel das Fräsen von Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen im Werkzeug- und Formenbau zu optimieren.
(Bild: IWF)

In Deutschland zählt der Werkzeug- und Formenbau zu den wichtigsten Industriezweigen des produzierenden Gewerbes, weil in dieser Branche die Produktionsmittel für viele weitere Industrien gefertigt werden. Der industrielle Werkzeug- und Formenbau steht jedoch zunehmend vor der Herausforderung, dass stets steigende Anforderungen an die Formgenauigkeiten GF und die Oberflächenrauheits-Kennwerte der Werkzeug- und Formenkomponenten gestellt werden. Für die in der industriellen Praxis in der Vorserie, der Nullserie, über den sogenannten Hochlauf zur Serienproduktion bis hin zur ersten Phase der Serienproduktion hergestellten Spritzgussformen stellt die Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung (AlMgSi1) den gebräuchlichsten Werkstoff dar [POL16].

Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen belasten das Werkzeug

Für die Bearbeitung von AlMgSi1-Legierungen empfiehlt sich die Hochpräzisionszerspanung unter Einsatz von unbeschichteten Hartmetall-Werkzeugen (HM-Werkzeuge) als geeignetes Fertigungsverfahren. In der industriellen Praxis werden insbesondere Fräsverfahren vielfältig eingesetzt. Die Fräsbearbeitung der AlMgSi1-Legierung ist jedoch aufgrund einer erhöhten Temperaturentwicklung während des Zerspanungsprozesses durch starke Verschleißvorgänge am Fräswerkzeug geprägt. Nutzt man dafür konventionelle, unbeschichtete HM-Werkzeuge, wird bei einer Steigerung der Schnittgeschwindigkeit vc die Prozesstemperatur ϑP erhöht, wodurch ein frühzeitiges Herauslösen der Bindephase – meistens bestehend aus Cobalt (CO) – begünstigt wird. Alternativ können auch Diamantbeschichtungen eingesetzt werden, welche jedoch über erhöhte Schneidkantenrundungen rβ verfügen. Das erschwert es aufgrund einer erhöhten elastischen und plastischen Werkstoffverdrängung, dass geringe Oberflächenrauheits-Kennwerte erreichbar sind. Zurückzuführen ist das auf das sich ändernde Verhältnis der Spanungsdicke h zur Schneidkantenrundung rβ [POL16].

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