Magnetabrasive Bearbeitung von Werkzeugen aus WC-Hartmetall

Die thermo-mechanischen Eigenschaften von Zerspanwerkzeugen bilden die Grundlage für den erfolgreichen Einsatz in der technologischen Praxis. Hieraus begründen sich die vielschichtigen Forschungen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit durch die Verfeinerung des strukturellen Aufbaus der Materialgefüge, die Entwicklung neuer Beschichtungssysteme und der Optimierung der Makrogeometrie. Zunehmend steigt die Bedeutung der Kantenpräparation, welche in den letzten Jahren Gegenstand unterschiedlicher Forschungen war. Neben bekannten und ausreichend untersuchten Präparationsverfahren verspricht die sogenannte Methode der magnetabrasiven Bearbeitung (MAB) ein breites Nutzungspotential. Die erzielbaren Schneidkantengeometrien und veränderten Oberflächeneigenschaften zeigen positive Wirkungen auf das Verschleißverhalten und das Leistungsvermögen von Zerspanwerkzeugen. Moderne Anlagensysteme bilden die Basis für den großtechnischen Einsatz und garantieren reproduzierbare Behandlungsergebnisse. Die Wirkungen einer MAB für die Kantenpräparation an HSS-Werkzeugen ist umfänglich untersucht worden. Die gewonnenen Erkenntnisse haben sich in der praktischen Umsetzung bestätigt. Die Übertragung dieser Ergebnisse auf den Schneidstoff Hartmetall erscheint als eine sinnvolle Schlussfolgerung. Allerdings fehlen hier die erforderlichen Kenntnisse, da der Schneidstoff Hartmetall spezifische Werkstoffeigenschaften besitzt und mit veränderten Arbeitsbedingungen in der Praxis genutzt wird. Hieraus begründet sich das Aufgaben- und Untersuchungsfeld der vorliegenden Arbeit. Inhaltlich wird sich mit der Schneidkanten- und Oberflächenpräparation an Zerspanwerkzeugen aus Hartmetall auf Wolfram-Karbid-Basis mittels magnet-abrasiver Bearbeitung nach dem Schema „Ringbad“ umfassend auseinandergesetzt. Die Einsatzpotentiale der Methode der MAB wurden am Beispiel von Hartmetall-Wendeschneidplatten und Vollhartmetall-Schaftfräsern heraus gearbeitet. Den aktuellen Forderungen nach einer Wiederverwendung von verschlissenen und nachgeschliffenen Hartmetallwerkzeugen wird innerhalb der Untersuchungen zur Bestimmung des Einsatzspektrums der magnetabrasiven Behandlung besonders entsprochen. Weiterhin werden Aspekte der Anwendung dieser Methode für Werkzeuge der Verzahnungsfertigung in die Diskussion einbezogen. Im Ergebnis der durchgeführten Betrachtungen und Untersuchungen konnten für den Schneidstoff Hartmetall Behandlungsstrategien und Behandlungsparameter bestimmt und in der Wirkung nachgewiesen werden. Bezogen auf die MAB nach dem Schema „Ringbad“ bedeutet dies reproduzierbare und nahezu gleichmäßige Schneidkantenverrundungen, verbesserte Oberflächenstrukturierungen und positive Wirkungen auf die Zustände in oberflächennahen Bereichen. Diese positiven Wirkungen und Effekte wurden in umfangreichen Verschleiß-Standzeit(weg)-Untersuchungen für die Fertigungsverfahren Drehen, Fräsen und Wälzfräsen mit Schlagzahn nachgewiesen und statistisch unterlegt. Schwerpunktmäßig wurde für den Nachweis der Wirkungen ein Vergleich zwischen MAB behandelten, MAB behandelten und beschichteten, nachgeschliffenen und MAB behandelten mit unbehandelten Werkzeugen geführt. Hervorzuheben sind die sehr positiven Ergebnisse, welche mit dem Einsatz nachgeschliffener Werkzeuge erzielt werden konnten. Die Anwendung der MAB für die Behandlung von Wälzfräswerkzeugen erwies sich in gleicher Weise als sehr wirkungsvoll.