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Schneidkantenpräparation in der Werkzeugschleifmaschine

Schneidkantenpräparation in der Werkzeugschleifmaschine

© Hn/97098 © IFW
Vom Rohling bis zum präparierten Werkzeug in der Werkzeugschleifmaschine

Strahlen, Bürsten, Schleppschleifen – dies sind gängige Methoden der Schneidkantenpräparation, die in der Industrie Anwendung finden. „Mit diesen Methoden ist eine wirtschaftliche Herstellung lokal angepasster, asymmetrischer Schneidkantengeometrien an Zerspanwerkzeugen mit komplizierter Schneidkantengeometrie nicht erreichbar“, erläutert Markus Hein vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW). Dieser Herausforderung stellt sich der Wissenschaftler in einem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojekt IndiEdge. Sein Lösungsansatz: Die Verwendung von nachgiebigen Diamantpolierwerkzeugen.

In vielen Fällen stellt die spanende Fertigung mit geometrisch bestimmter Schneide einen der letzten Bearbeitungsschritte innerhalb der Wertschöpfungskette von Zerspanwerkzeugen dar. Die Qualität des Werkzeugs ist dabei ein entscheidender Faktor auf dem Weg zu einem bestmöglichen Zerspanprozess, der sich durch eine hohe Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit auszeichnet. Neben der Beschichtung, der Schichtnachbehandlung sowie der Auslegung der Makrogeometrie erzielt eine vorherige Anpassung der Schneidkantenmikrogestalt einen positiven Einfluss auf das Einsatzverhalten der Zerspanwerkzeuge.

Die Gestalt der Schneidkante ist in der Zerspanung von zentraler Bedeutung für das Einsatzverhalten der Werkzeuge. Sie beeinflusst alle wesentlichen Größen im Zerspanprozess: Die Spanbildung selbst, die thermische und mechanische Belastung des Werkzeugs und des Bauteils, den Werkzeugverschleiß sowie die resultierende Bauteilqualität. Dieser Einfluss ist abhängig von der Größe und Form der Schneidkantenverrundung.

Für die Schneidkantenpräparation finden vor allem das Strahlen, Bürsten und das Schleppschleifen industrielle Anwendung. Mit diesen Methoden ist jedoch eine wirtschaftliche Herstellung lokal angepasster, asymmetrischer Schneidkantengeometrien an Zerspanwerkzeugen mit komplizierter Schneidengeometrie nicht erreichbar. Ein Lösungsansatz ist die Verwendung von nachgiebigen Diamantpolierwerkzeugen. In der Prozesskette zur Herstellung von Zerspanwerkzeugen könnten diese direkt in der Werkzeugschleifmaschine eingesetzt werden.

Markus Hein hat in Zusammenarbeit mit der Firma EVE Ernst Vetter GmbH aus diesem Grund zunächst die zugrundeliegenden Wirkmechanismen beim Einsatz von konventionellen nachgiebigen Diamantpolierwerkzeugen für die Schneidkantenpräparation untersucht. Hein: „Wir konnten zeigen, dass mit der neuen Technologie eine hohe Flexibilität hinsichtlich der erzielbaren Mikrogeometrie erreicht wird und eine reproduzierbare Schneidkantenpräparation möglich ist.“

Infolgedessen hat der Wissenschaftler ein neuartiges 2-stufiges Diamantpolierwerkzeugkonzept mit angepasstem Werkzeugaufbau zur Optimierung des Einsatzverhaltens entwickelt und Untersuchungen durchgeführt. Erste Ergebnisse zeigen, dass mit dem neuen Konzept die resultierende Schneidkantenrauheit signifikant gesenkt werden kann. Im nächsten Schritt wollen die Projektmitarbeiter die Schneidkantenpräparation mit dem neuen Werkzeugkonzept auf Schaftfräser übertragen und die erarbeiteten Grundlagenerkenntnisse in die Anwendung transferieren. Abschließend wird der Polierprozess bei einem Industriepartner in einer Schleifmaschine implementiert.