Diamant-Fräsen extrem harter Beschichtungen

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Fräser mit massivem polykristallinem Diamant

Beim CVD-D handelt es sich um einen massiven polykristallinen Diamantwerkstoff, der ohne Binder durch Abscheidung aus der Gasphase erzeugt wird. Das Material ist mit einer Knoop-Härte von ca. 9000 kg/mm² wesentlich härter als die üblichen gesinterten Schneiden aus polykristallinem Diamant (PKD), die lediglich etwa 5000 kg/mm² aufweisen.

Eine solche Härte wird nur noch von Schneiden aus Naturdiamant erreicht, allerdings haben CVD-D-Schneiden eine wesentlich engere und damit günstigere Eigenschaftsstreuung als Naturdiamantwerkzeuge. Solche Werkzeuge haben sich vor allem bei Aluminium mit hohen Anteilen an harten Silicium-Ausscheidungen, Glasfaser- und Kohlefaserwerkstoffen, Titanlegierungen sowie Hartmetallen mit Kobaltanteilen von mehr als 12 % bewährt. Besonderheit des ausgewählten Fräsertyps war der Einsatz eines Lasers für die Anbringung der Schneidegeometrie. Im Vergleich zur üblichen Verfahrensweise durch Einsatz von Schleifscheiben lässt sich dadurch eine wesentlich glattere und beschädigungsfreie Werkzeugkante erreichen. Alternativ hierzu hatte auch ein Wettbewerber einen Fräser vorgeschlagen. Dieser bevorzugte für die Aufgabenstellung eine Vollhartmetall-Ausführung mit einer Diamantglattbeschichtung.

Versuchsergebnisse

«Für die Fräsversuche haben wir bei Nova zwei identische Aluminiumplättchen mit den Abmessungen ca. 55 x 28 mm mit dem ins Auge gefassten Material etwa 0,3 mm dick beschichten lassen», verrät R. Scheerer. Anschliessend wurden jeweils 14 parallele Quernuten mit einer Breite von 2 mm und einer Tiefe von 0,25 mm gefräst.

Dabei kamen jeweils die von den Fräserlieferanten empfohlenen Parameter zum Einsatz. Die Frässtrategie bestand darin, zunächst von der Seite her die Nut mittig abzufahren, um dann in zwei Folgedurchgängen jeweils auf der linken bzw. auf der rechten Seite nochmals 0,25 mm abzunehmen, um so die gewünschte Breite von 2 mm zu erzielen. Die gesamte Nutlänge betrug rund 400 mm, der Fräserweg im Eingriff lag bei etwa 1200 mm.

Vollhartmetallfräser nicht prozesssicher

Das Ergebnis war eindeutig. Der Vollhartmetallfräser nutzte sich insbesondere im Bereich der Ecken so stark ab, dass die zuletzt gefrästen Nuten stark abgerundete Übergänge aufwiesen und die Sollbreite zum Schluss gar nicht mehr erreicht wurde. Das Werkzeug war nach Abschluss der Testfräsung reif für die Schrottkiste.

Der CVD-D-Fräser überstand dagegen die gesamte Bearbeitungssequenz ohne erkennbaren Schaden und blieb weiter gebrauchsfähig. Die gefrästen Nuten waren von der ersten bis zur letzten einwandfrei.

Für Präfag erwiesen sich die Versuchsdurchführung und die Ergebnisse als sehr aufschlussreich. Auch bei diesem Projekt hatte sich die für die Schweiz typische Partnerschaft qualifizierter mittelständischer Unternehmen bewährt. «Und was die Zusammenarbeit mit Werkzeuglieferanten angeht, so hat sich gezeigt, wie wichtig auch hier qualifizierte Partner sind, die zuhören und Lösungen erarbeiten können», bilanziert R. Scheerer. <<

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