Werkzeugversagen durch minimale Veränderung

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Was sind die wichtigsten Ansätze, damit das nicht passiert?

Dr. J. Rechberger: Eine ganz wichtige Rolle zur Vermeidung der lokalen Überbeanspruchung der Schneide spielt heute die Beschichtung. Dabei spricht man oft etwas unvorsichtig von der thermischen Isolation durch die Beschichtungen. Dies ist zwar nicht korrekt, aber die Wirkung der Beschichtung durch eine veränderte Spanbildung (begründet in veränderten tribologischen Verhältnissen in der Kontaktzone) kann tatsächlich eine thermische Minderbelastung der Schneide bewirken. Viel bedeutender aber ist die veränderte Affinität vom Werkstoff zum Werkzeug. Die gefürchteten Materialaufklebungen an der Schneide können verhindert oder reduziert werden und somit sind die oben erwähnten lokalen Schneidkantenüberbelastungen vermeidbar.

Fräswerkzeuge sehen auf den ersten Blick für den Laien einfach aus, doch der Teufel steckt im Detail. Neben Schnittkantenverrundung, Beschichtung, Spanraumgeometrie und Oberfläche spielen Substrate, Mikro- und Makrogeometrien entscheidende Rollen. Welche Faktoren sind für die Prozesssicherheit ausschlaggebend?

Dr. J. Rechberger: Ich denke bei den HSS-Werkzeugen war es noch offensichtlich, dass der Herstellungsprozess ein ganz wichtiger Bestandteil der Werkzeugqualität war. (Härteprozess, Schleifbrand, Entgratung, etc.). Im Prinzip gilt das Gleiche bei den heutigen Hartmetallwerkzeugen, bloss sind die Effekte nicht mehr ganz so offensichtlich. Der Herstellprozess eines modernen Werkzeugs beeinflusst in grossem Masse seine Leistungsfähigkeit und Reproduzierbarkeit (Prozesssicherheit). So wird zum Beispiel die Oberflächenzone des Hartmetalls durch den Schleifprozess verändert. Die Auswirkungen können dramatisch sein, bildet die Oberfläche doch das wichtige Interface zur darüberliegenden Beschichtung. Solche «Details» sind am fertigen Werkzeug dann nicht mehr sichtbar. Auch die eigentliche Schneidkante ist im Prinzip nur die Resultierende von zwei geschliffenen Flächen und ihre Ausbildung im Mikrobereich verständlicherweise sehr stark beeinflusst von den Schleifparametern.

Was heisst das in der Praxis?

Dr. J. Rechberger: Zusatzbehandlungen, welche heute sowohl bezüglich Schneidkante als auch Oberflächengüte angewendet werden, sind kaum mehr wegzudenken. Zu beachten gilt aber, dass solche Operationsschritte in der Fertigung eine gleichbleibende, hohe Qualität liefern müssen, denn gerade diese Zusatzbehandlungen liefern für bestimmte Werkzeuganwendungen die nötige Prozesssicherheit. Prüfungen bei solchen Verfahren sind aber oft schwierig und aufwendig. Eine ausgewiesene Behandlung oder ein schöner Oberflächenglanz alleine sagt also noch gar nichts aus. Ein weiterer Punkt zum Thema «Detail» sind auch die Schneidstoffe. Spezifikationen und Datenblätter alleine genügen heute nicht mehr, eine konstante Schneidstoffqualität zu gewährleisten. So kann der Herstellungsprozess (Sinterverfahren) die wesentlichen Eigenschaften beeinflussen, ohne dass sich typische Angaben wie Härte, Kobaltgehalt und Korngrösse gross ändern. Es braucht ein tieferes Verständnis für den Schneidstoff, um seine Eigenschaften mit der Fertigungsabfolge und dem zu erzielenden Werkzeugeigenschaftsprofil optimal zu kombinieren.

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