Die REM-Aufnahme (1000-fache Vergrößerung) zeigt: Beim Fräsen mit einem Kugelfräser (Durchmesser 2 mm; Zerspanvolumen 148 mm3; Zeit 8 min) entstehen feine Oberflächenstrukturen mit 5 bis 8 µm großen Spänen.

Die REM-Aufnahme (1000-fache Vergrößerung) zeigt: Beim Fräsen mit einem Kugelfräser (Durchmesser 2 mm; Zerspanvolumen 148 mm3; Zeit 8 min) entstehen feine Oberflächenstrukturen mit 5 bis 8 µm großen Spänen.

Aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit beispielsweise gegen Verschleiß werden Aktivteile aus Hartmetall in zahlreichen Branchen und Segmenten eingesetzt: Messer für industrielles Schneiden, Zerspanwerkzeuge sowie Stanz- und Umformwerkzeuge sind nur einige Beispiele. „Verwendet wird Hartmetall hauptsächlich in extremen Applikationen, die nach besonders verschleißfesten Werkzeugen oder Bauteilen verlangen“, erklärt Reiner Kirschner, Geschäftsführer von MPK Special Tools. Als Experte für die Herstellung von Umformwerkzeugen weiß MPK Special Tools genau, worauf es bei der Bearbeitung von Hartmetall ankommt. Diese langjährige Erfahrung nutzt das Unternehmen nun, um für seine Kunden auch die Zerspanung von Hartmetall anzubieten.

Hartmetallzerspanung birgt große Herausforderungen

Dabei stellt die Fräsbearbeitung von Hartmetallen zwischen 900 und 2200 HV Maschine und Werkzeug vor große Herausforderungen: So wird die Zerspanbarkeit von Hartmetall stark durch

Makino iQ300

MPK Special Tools setzt die hochpräzise Makino iQ300 mit vibrationsarmer Spindel und hoher thermischer Stabilität ein.

den Aufbau und Anteil der Binderphase und der durchschnittlichen Größe der Wolfram-Körper bestimmt. Auch die Schneidenbelastung ist im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen beim Fräsen von Hartmetall wesentlich höher. Dass diese Differenz mit zunehmendem Wirkdurchmesser steigt, bestätigten Versuche mit Kugelfräsern (Durchmesser 1 mm) bei einer Drehzahl von 30 000 min-1 und einem Vorschub von 300 mm/min für verschiedene axiale Zustellungen von ap = 2 µm bis ap = 100 µm. Bei einem Wirkdurchmesser von 0,6 mm betrug die Schneidenbelastung im Hartmetall CF-H40S (90,3 HRA) rund 70 Newton – eine mehr als dreifache Belastung als bei der Zerspanung von gehärtetem Stahl (59 HRC).

Um solchen Anforderungen gerecht zu werden, müssen sämtliche Faktoren optimal aufeinander abgestimmt sein. Reiner Kirschner: „Nicht zuletzt ist dabei hervorragendes Equipment ausschlaggebend. So haben wir unseren Maschinenpark um eine Makino iQ300 erweitert.“ Das hochpräzise CNC-Vertikalbearbeitungszentrum mit vibrationsarmer Spindel ermöglicht extrem genaue Achsbewegungen mit kleinsten Steps für sehr gute Oberflächen im Hartmetall. Dank hoher thermischer Stabilität widersteht die Maschine dem Wärmegang beim Bearbeiten von Hartmetall.

Lange Standzeiten beim Einsatz in der Fertigung

MPK-Kunden sollen nicht nur aufgrund der langen Standzeit vom Einsatz der Marlin-Fräser in der Fertigung profitieren. „Sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten erzielen wir mit den Kugelfräsern der Serie 900 und den Torusfräsern der Serie 910 von Zecha exzellente Ergebnisse und erreichen feine Oberflächenstrukturen“, erklärt Reiner Kirschner. Der Vergleich mit CBN-Fräsern zeigt deutlich: 3000-fache Vergrößerungen belegen, dass bei MPK Special Tools bei der Bearbeitung mit einem CBN-Fräser eine unruhige Oberfläche aufgrund von Kobaltverschmierungen entsteht, was weiterführende Prozesse erschwert. Mit den Marlin-Fräsern entstehen ruhige Oberflächen mit sauberen Fräsbahnen.

Trends µ-genau

Bissig auch in Hartmetall

Die Marlin-Fräser des Werkzeugexperten Zecha Hartmetall aus Königsbach-Stein wurden eigens für die Zerspanung sämtlicher Hartmetallsorten entwickelt und meistern den Einsatz unter solch harten Bedingungen. Dank ihrer ausgefeilten Geometrie, hoher Schneidkantenstabilität und abgestimmter Diamantbeschichtung mit einer Härte bis zu 10 000 HV sind die Marlin-Fräser exakt auf die Bearbeitung von Hartmetall zugeschnitten. Sie versprechen damit gegenüber CBN-Fräsern, die mit 3000 bis 3500 HV nur geringfügig über der Härte vieler Hartmetallsorten liegen, enorme Vorteile in puncto Standzeit.

Auch im Vergleich zum Erodieren sind die Vorteile offenkundig: Aufgrund aufwändiger Elektrodenherstellung und langer Bearbeitungszeiten gehört laut Kirschner Erodieren zu den kostspieligsten Verfahren im Werkzeug- und Formenbau. Zudem zeigen REM-Aufnahmen und Querschliffe, dass beim Erodieren eine weiße Randschicht mit Beschädigungen entsteht, die nachbearbeitet werden muss.

Zecha  Marlin Fraeser

Die Marlin-Fräser von Zecha sind dank ihrer ausgefeilten Geometrie, hoher Schneidkanten­stabilität und abgestimmter Diamantbeschichtung
mit einer Härte von 8000 bis 10 000 HV exakt auf die Bearbeitung von Hartmetall zugeschnitten.

Polierqualität ist in vielen Fällen kein Problem

„Solche ‚Verletzungen‘ gibt es mit uns als Partner nicht“, betont Reiner Kirschner. „Je nach Werkzeugverschleiß, Zustellungen und Steps sind Oberflächen in Polierqualität – also einem Rauheitswert von 0,03 µm – erzielbar. Mit achtprozentiger Emulsion konnten die Ergebnisse gegenüber der reinen Trockenbearbeitung sogar noch gesteigert werden.“

Ein wesentlicher Vorteil der gefrästen Hartmetall-Aktivteile sind die deutlich höheren Standzeiten. Damit erzielt MPK Special Tools auch bei kniffligen Applikationen mit hohen Kosten für

Reiner Kirschner MPK Special Tools

„Hartmetall wird hauptsächlich in extremen Applikationen verwendet, die nach besonders verschleißfesten Werkzeugen oder Bauteilen verlangen.“ Reiner Kirschner, Geschäftsführer von MPK Special Tools

Werkzeuge und Produktion eine gute Wirtschaftlichkeit. Je nach Anwendung können auch die Bearbeitungszeiten deutlich gesenkt und damit die Produktivität noch einmal gesteigert werden. Ein Beispiel: MPK Special Tools benötigte zum Fräsen eines speziellen Hartmetallbauteils für den Werkzeug- und Formenbau 50 min. Beim Erodieren hätte der Anwender 390 min Bearbeitungszeit für alle Arbeitsgänge einkalkulieren müssen. Eine Zeitersparnis von mehr als 5 h pro Teil.

„Mit unserem neuen Service wollen wir unseren Kunden die Welt des Hartmetallfräsens eröffnen. Mit der Technologie wollen wir eine wirtschaftliche Lösung für die Herstellung von Bauteilen anbieten, bei der verschiedene Fertigungsschritte kombiniert werden müssen. Unsere Kunden sollen von den erweiterten Gestaltungsmöglichkeiten, den exzellenten Oberflächengüten und den kurzen Bearbeitungszeiten profitieren. Das ist nicht zuletzt möglich dank der hervorragenden Maschinentechnologie von Makino und den innovativen Werkzeugen von Zecha.“

Kontakt: