K15: Werkzeugtechnologien/-werkstoffe

Idealer Schneidwerkstoff ist zäh und biegefest, aber auch hart und verschleißfest.

-> Jedoch gibt es hier oft einen Zielkonflikt

Metallische Schneidstoffe

• Unlegierte und legierte Werkzeugstähle

• Schnellarbeitsstähle HSS (High Speed Steel)

Verbundschneidstoffe

• Hartmetalle

• Cermets

Keramikschneidstoffe

• Schneidkeramikoxide

• Nichtoxidische Schneidkeramik

Hochharte diamantartige nichtmetallische Schneidstoffe

• Diamant

• Kubisch kristallines Bornitrid

• Gruppe: Metallische Schneidstoffe

• C-Gehalt 0,6%-1,3% und bis zu 5% Cr, W, Mo, V

• Unlegierter Werkzeug-Stahl ist nicht durchhärtbar

• meistens bei Handarbeitswerkzeugen (Feilen, Reiben)

• Gruppe: Metallische Schneidstoffe

• Hochlegierte Werkzeugstähle bis zu 35% Cr, W, Mo, V

• hart und verschleißfest

• für Bohrer, Drehmeißel, Fräser

• Gruppe: Verbundschneidstoffe

• gesinterter Verbundwerkstoff aus metallischen Hartstoffen in metallischer Matrix

• hart, druck- und hitzebeständig

• für Schneidplatten, Bohrmaschinen, etc.

• Gruppe: Verbundschneistoffe

• gesinterter Verbund aus Hartkeramik in metallischer Matrix

• temperaturwechselfest, kantenfest

• für das Schlichten rostfreier Stähle

• Gruppe: Keramikschneidstoffe

• reine Keramik oder Mischkeramik

• warmhart, höchste Schnittgeschwindigkeiten

• für Zerspanen von Gusseisen, Vergütungsstählen

• Gruppe: Keramikschneidstoffe

• gesinterter Schneidstoff

• bessere Festigkeitswerte als Oxid- und Mischkeramik

• für schwierige Bedingungen, z.B. stark unterbrochene Schnitte

• Gruppe: hochharte diamantartige nichtmetallische Schneidstoffe

• ungeeignet für Eisenwerkstoffe, dafür für Al oder Cu

• präzise

• Gruppe: hochharte diamantartige nichtmetallische Schneidstoffe

• härtester Schneidstoff nach Diamant

• auch für Stähle geeignet

• Erhöhung der Temperaturbeständigkeit

• Erhöhung der Verschleißfestigkeit

• Verhinderung von Oxidations- und Diffusionsprozessen

• Material: Titannitrid, Titankarbid, Diamant, etc.

• Mechanisch: statisch und wechselnd

• Thermisch: statisch und wechselnd

• Chemisch: innere und äußere Einflüsse

• Langzeit (statisch) und Kurzzeit (wechselnd)

• Kolkverschleiß: Schneidkantenrisse durch Biegebelastungen.

• Kantenausbruch: Bruch an der Schneidkante.

• Aufbauschneide: Materialablagerung auf der Schneidkante.

• Freiflächenverschleiß: Verschleiß auf nicht kontaktierten Werkzeugoberflächen.

Ursache:

Diffusionsverschleiß, zu hohe Arbeitstemperaturen, Kühlschmierstoff erreicht Schneide nicht

Auswirkung:

Instabile Schneidkante, schlechte Oberflächengüte

Ursache:

Späne sind zu lang und werden gegen Schneidkante abgelenkt, zu spröder Schneidstoff

Auswirkung:

schlechte Oberflächengüte

Ursache:

Temperatur in der Schneidzone nicht optimal, zäher Werkstoff neigt zu Verkleben

Auswirkung:

Kantenausbröckelung, schlechte Oberflächengüte

Ursache:

Schnittgeschwindigkeit zu hoch, Vorschub zu gering

Auswirkung:

Schneller Verschleiß, verminderte Genauigkeit, schlechte Oberflächengüte

Standzeit = Zeit, während der ein Werkzeug vom Anschliff bis zum Unbrauchbarwerden unter bestimmten Zerspanbedingungen Zerspanarbeit leistet

• Reibungsminderung durch Schmierung

• Abfuhr von Wärme durch Kühlung

• Abtransport von Spänen und Bindung von Staub

• -> Folglich: Erhöhung der Werkzeugstandzeit, Verbesserung der Oberfläche

Unterscheidung nach Kühl- und Schmierwirkung:

• Kühlen bei hoher Schneidgeschwindigkeit, Temperatur (Schleifen, Fräsen, Bohren)

• Schmieren bei großer Reibung (Gewindeschneiden, Reiben)

Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe:

• hohe Schmierfähigkeit, geringe Kühlwirkung -> Bohren

• sehr guter Korrosionsschutz

Wassermischbare Kühlschmierstoffe:

• geringere/ mittlere Schmierfähigkeit, gute/ mittlere Kühlwirkung -> Schneiden

• guter Korrosionsschutz

Druckluft:

• gut für Kühlen, kein Schmieren