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Meilenstein beim Hartmetallfräsen

: Zecha


Hartmetall wirtschaftlich zerspanen? Nicht möglich? Der deutsche Werkzeugspezialist Zecha, in Österreich vertreten durch WEDCO Toolcompetence, beweist mit innovativer Frästechnik – umgesetzt bei den neuen MARLIN-Fräsern – das Gegenteil und setzt Maßstäbe beim Bearbeiten von Hartmetall. Die hochharten Kugel- und Torusfräser reduzieren nicht nur die Bearbeitungszeit, sondern erzielen im Vergleich auch bessere Oberflächengüten als die herkömmlich eingesetzten Verfahren, wie beispielsweise das Erodieren. Speziell für den Werkzeug- und Formenbau ein enormer Produktivitätsfaktor.

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Die hochharten Kugel- und Torusfräser von Zecha reduzieren bei der Bearbeitung von Hartmetall die Bearbeitungszeit und erzielen im Vergleich auch bessere Oberflächengüten als herkömmlich eingesetzte Verfahren.

Die hochharten Kugel- und Torusfräser von Zecha reduzieren bei der Bearbeitung...

Bei Werkstücken aus Hartmetall mit Härten zwischen 900 bis 2.200 HV, sehr hoher Verschleißfestigkeit und Wärmehärte stieß die mechanische Bearbeitung bislang an ihre Grenzen. Dort ist das Einsatzgebiet von kostenintensiven Prozessen wie Senkerodieren oder Schleifen. Speziell das Erodieren ist mit der aufwendigen Herstellung von Elektroden, den langen Bearbeitungszeiten und der notwendigen Nachbehandlung für hohe Oberflächengüten, in Summe der kostenintensivste Prozess im Werkzeug- und Formenbau.

Dass da der Wunsch aufkommt, Hartmetall nicht nur erodieren, schleifen oder polieren, sondern auch zerspanen zu können, ist nicht verwunderlich. Mit MARLIN – zwei neu entwickelten Werkzeugserien für das Fräsen von Hartmetallen – bietet die Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH nun neue Möglichkeiten in der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide.

Verschleißfestigkeit versus Zerspanbarkeit

Unter den harten Einsatzbedingungen bei der Bearbeitung von Hartmetall müssen sich die Fräser extremen Herausforderungen stellen. „Die Zerspanbarkeit von Hartmetall hängt vom Aufbau und Anteil der Binderphase sowie der durchschnittlichen Korngröße der Wolframcarbid (WC)-Körner ab“, erklärt Stefan Zecha, Geschäftsführer des gleichnamigen Unternehmens und er ergänzt: „Auch die Homogenität der Gefügestruktur nimmt starken Einfluss auf die Standzeit der eingesetzten Fräswerkzeuge sowie auf die des Aktivteils (wie Stempel oder Matrize) im Werkzeug. Um möglichst hochwertige Produkte
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Wie schnell die Werkzeuge unter den harten Bedingungen arbeiten, zeigt ein Beispiel aus der Praxis: Ein MARLIN-Kugelfräser mit einem Durchmesser von 2,0 mm fräst innerhalb von acht Minuten aus einem Hartmetall-Werkstück ein Zerspanvolumen von 148 mm³.

Wie schnell die Werkzeuge unter den harten Bedingungen arbeiten, zeigt ein Beispiel...

zu erhalten, liegt der Fokus bei der Wahl der Hartmetallsorte primär auf der Endanwendung und nicht auf der guten Zerspanbarkeit. Damit stehen Härte, Biegebruchfestigkeit und KIC-Wert (Risszähigkeit/Kantenstabilität) der Wirtschaftlichkeit des Fräsverfahrens mit guten Oberflächengüten gegenüber.“

Zecha meistert den Spagat in diesen harten Einsatzbedingungen mit der neusten Technologie der hochharten MARLIN-Fräser. „Die ausgefeilte Geometrie, die hohe Schneidkantenstabilität und die ganz speziell abgestimmte Diamantbeschichtung ermöglichen den Kugelfräsern der Serie 900 und den Torusfräsern der Serie 910, sämtliche Hartmetalle wirtschaftlich zu bearbeiten – beim Schruppen und beim Schlichten“, so Zecha. Da die Möglichkeiten beim Fräsen zudem viel größer sind als mit Erodier- und Schleifprozessen, erweitert sich das Spektrum an herstellbaren komplexen 3D-Konturen enorm.

Zwei Werkzeugserien erhältlich

Die Kugelfräser der Serie 900 sind in Durchmessern von 0,2 bis 6,0 mm erhältlich. Die Torusfräser der Serie 910 gibt es in Durchmessern von 0,5 bis 2,0 mm. Sämtliche Werkzeuge durchlaufen bei Zecha einer strengen Kontrolle, bei der alle relevanten Daten protokolliert werden. Die Identifikationsnummer des Werkzeugs wird zusammen mit der Produktionscharge per Laser auf dem Boden des Schafts
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Das Hartmetall-Werkstück mit dem Messpunkt (in Gelb).

Das Hartmetall-Werkstück mit dem Messpunkt (in Gelb).

graviert, sodass jedes Werkzeug eindeutig identifiziert und auch noch Jahre später präzise reproduziert werden kann.

Wie schnell die Werkzeuge unter den harten Bedingungen arbeiten, zeigt ein Beispiel aus der Praxis: Ein MARLIN-Kugelfräser mit einem Durchmesser von 2,0 mm fräst innerhalb von acht Minuten aus einem Hartmetall-Werkstück ein Zerspanvolumen von 148 mm³.

Im Vergleich unschlagbar

Dass die MARLIN-Fräser nicht nur Bearbeitungszeit einsparen, sondern auch feine Oberflächenstrukturen liefern, zeigt sich im Vergleich mit den herkömmlichen Bearbeitungsmöglichkeiten von Hartmetall: Eine 3.000-fache Vergrößerung verdeutlicht, dass bei der Bearbeitung mit einem CBN-Fräser eine unruhige Oberfläche entsteht. Sie hat ihren Ursprung in der Kombination aus Schleifen und Fräsen. Die so entstandenen Verunreinigungen auf der Oberfläche durch Kobaltverschmierungen bieten dann ungünstige Voraussetzungen für die weitere Bearbeitung – beispielsweise beim Beschichten.

Die MARLIN-Fräser sorgen dagegen für eine ruhige Oberfläche mit sauberen Fräsbahnen und liefern damit optimale Bedingungen für weiterführende Prozesse. Zudem liegt dabei die Standzeit der MARLIN-Fräser deutlich über der von CBN-Werkzeugen. „Diese Ergebnisse sind kaum verwunderlich, wenn man sich den Härtevergleich ansieht. Mit 3.000 bis 3.500 HV liegt CBN nur knapp über der Härte vieler Hartmetalle. Bei den MARLIN-Fräsern
wurden hingegen 8.000 bis 10.000 HV ermittelt“, ergänzt Stefan Zecha.

Auch im Vergleich zwischen Erodieren und Zerspanen haben die neuen Werkzeuge von Zecha die Nase vorn, wie die REM-Aufnahme eines Querschliffs mit 1.000-facher Vergrößerung zeigt: Beim Erodieren entsteht eine weiße Randschicht mit geringfügiger Beschädigung, die durch Polieren entfernt werden muss, da sie nach dem Wärmeeintrag eine andere Härte als das Grundmaterial aufweist. Beim Fräsen mit den MARLIN-Fräsern gibt es keine Verletzung der oberen Schicht durch die Prozesswärme, sondern es entstehen saubere Frässpuren. Das ermöglicht eine sehr hohe Konturgenauigkeit.

Entwicklungen gehen weiter

„Wir sind sicherlich noch nicht am Ende der Fahnenstange angelangt. In Kombination mit modernsten Hartmetallsorten und speziellen Beschichtungen steigen die Möglichkeiten weiter“, blickt Stefan Zecha in die nahe Zukunft.


Die hochharten Kugel- und Torusfräser von Zecha reduzieren bei der Bearbeitung von Hartmetall die Bearbeitungszeit und erzielen im Vergleich auch bessere Oberflächengüten als herkömmlich eingesetzte Verfahren.
Wie schnell die Werkzeuge unter den harten Bedingungen arbeiten, zeigt ein Beispiel aus der Praxis: Ein MARLIN-Kugelfräser mit einem Durchmesser von 2,0 mm fräst innerhalb von acht Minuten aus einem Hartmetall-Werkstück ein Zerspanvolumen von 148 mm³.
Das Hartmetall-Werkstück mit dem Messpunkt (in Gelb).
Frässpuren mit Standard-Mikroskop betrachtet (40-fache Vergrößerung).
Saubere Fräsbahnen: REM-Aufnahme mit 3.000-facher Vergrößerung.
Durch das Fräsen entstandene Späne, Größe ca. 5 bis 8 my: REM-Aufnahme mit 1.000-facher Vergrößerung.
Vergleich: Hartmetallbearbeitung mit einem CBN-Fräser: Die REM-Aufnahme mit 3.000-facher Vergrößerung zeigt die eher unruhige Oberfläche mit Kobalt-Verschmierungen.
Hartmetallbearbeitung mit Marlin-Fräsern: Die ruhige Oberfläche mit sauberen Fräsbahnen bietet optimale Bedingungen für weiterführende Prozesse.


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Bericht in folgenden Kategorien:
Fräswerkzeuge, VHM-Werkzeuge, Werkzeug- und Formenbau

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