Klein, filigran und reif für die Serienfertigung

Von Chefreporter Wolfgang Filì chefreporter@fili.net

Werkzeuge zum Ausdrehen weniger Millimeter enger Durchmesser, die vor Jahren noch als Sonderlösung galten, sind heute Katalogware. Bohrer mit austauschbaren, aufs Mikrometer passgenauen Schneidplatten und vergleichbar aufgebaute, modulare Tools sind Stand der Technik. Möglich gemacht hat dies die rasante Entwicklung der Schneidstoffe und in Folge der Schneidengeometrien. Fein- und Feinstkornhartmetalle werden auf immer größere Härte und Zähigkeit entwickelt. So ist für das Präzisionsdrehen von gehärtetem Stahl eine grundsätzlich andere Zusammensetzung nötig als beim Vordrehen. Mit Schneidstoffen, die für solch spezielle Aufgaben entwickelt worden sind, lässt sich das machen. Schneidstoffe aus Ultrafeinstkorn bieten sich auch in der Mikrotechnik an. Ähnliches gilt für polykristallinen Diamant (PKD). Dessen Vielfalt nimmt ebenfalls zu. Beschichtete Keramiken spanen Stahl mit Rockwell-Härten (HRC) zwischen 50 und 67 im unterbrochenen Schnitt und decken das Gros der mit CBN gelösten Bearbeitungsaufgaben ab. Faser- und partikelverstärkte Whisker-Keramiken sind in der Zerspanung hochtemperaturfester Werkstoffe etabliert. Das Zerspanen im vollen Kühlschmierstoffstrom wiederum macht Liter um Liter der Schmierung mit Minimalmengen Platz. Wie zufrieden stellend die Bearbeitung im Einzelnen ausfällt, hängt davon ab, wie der Prozess geführt wird und auch von der Gestaltung der Werkzeuge. Typisch ist die trockene Bearbeitung von Guss und Stahlwerkstoffen mit kurz brechendem Span. Hochlegierte Stähle und Aluminium werden zerspant, indem man Minimalmengen an Kühlschmiermengen zuführt. Dabei spielen Geometrie, Beschichtung und Substrat der jeweiligen Schneide die alles entscheidende Rolle. Sie sollen die reibungs- und Hitze mindernde Funktion der Kühlschmierstoffe ins Werkzeug verlegen. Beschichteter Schnellarbeitsstahl (HSS) wird vor allem in der Gewindefertigung eingesetzt, beschichtetes Hartmetall-Substrat eher zum Drehen, Fräsen und Bohren. Manche dieser Hart- oder Weichstoffschichten sind mit Festschmierstoffen kombiniert. Aufgebaut im Verbund, sind sie immer besser in der Lage, das Werkzeug der speziellen Aufgabe anzupassen.

Dieser Mehraufwand muss zunächst in Cent und Euro vorgehalten werden. In der Regel kompensiert er sich aber dadurch, dass man auf die Reinigung der Bauteile oder des Schmierstoffkreislaufs verzichten kann. Schichten wie MoS2 werden immer häufiger neben und auf den traditionellen Hartstoffschichten als Grundlage eingesetzt.

Wenig Sinn macht es dagegen, auf Trockenbearbeitung ausgelegte Werkzeuge zu schmieren. Ihre Leistung lässt dadurch nach. Jüngste Entwicklung ist die Werkzeugbeschichtung mit CBN. Sie wird bereits von verschiedenen Herstellern angeboten. Andererseits werden ganze Legierungselemente ersetzt. Die Ressourcen von Kobalt und Tantal beispielsweise sind nicht unendlich, so dass sie zumindest bei der Massenherstellung von Wendeschneidplatten immer öfter substituiert werden. Bei den Werkzeugen finden sich immer häufiger Sensoren und Mechaniken, die mit einstellbaren Einsätzen arbeiten, die die Präzision sicherstellen sollen, oder Aufnahmen mit justierbaren Wuchtringen haben. Unmittelbar in die Wendeplatte eingelassene Dünnschicht-Sensoren messen den Verschleiß der Freiflächen ohne jeden Umweg.