Schneidstoffe / Beschichtungen

Anforderungen an Schneidstoffe und Beschichtungen

Hartmetalle

Für die HSC-Hartbearbeitung im Werkzeug und Formenbau hat Hartmetall einen hohen Verbreitungsgrad.
Die Härte, Zähigkeit und Temperaturbeständigkeit kann bei Hartmetallen gezielt abgestimmt werden.
Durch ein gezieltes Mischen von Karbiden und Bindemetall lassen sich die Eigenschaften auf die jeweiligen Bearbeitungsaufgaben anpassen.
Bei höchsten Anforderungen werden Feinstkorn oder Ultrafeinstkornhartmetalle eingesetzt.
(Karbidgröße unter 1µm, bis 0,2 µm)

Polykristallines kubische Bornitrid (PKB/CBN)

PKB weist von allen Schneidstoffen die beste Warmfestigkeit auf. Dies führt zu einem überragenden Einsatzverhalten bei gehärteten Stählen.
PKB eignet sich jedoch nicht für weiche ferritische und austenitische Stähle (Werkstoffhärte > 55 HRC) und kann aus diesem Grund nur für die reine Hartbearbeitung eingesetzt werden.
PKB-Werkzeuge reagieren sehr empfindlich auf Veränderung der Eingriffsbedingungen und insbsondere auf Schwingungen. Bei der Bearbeitung von komplexen Formteilen lassen sich wechselnde Eingriffsbedingungen kaum vermeiden.
PKB lässt sich nur bei sehr hohen Schnittgeschwindigkeiten
vc < 500m/min wirtschaftlich einsetzen. Dies ist bei bei kleinen Werkzeugdurchmessern aufgrund beschränkter Spindeldrehzahlen oft nicht realisierbar.
Im Werkzeug- und Formenbau beschränkt sich der Einsatz von PKB deshalb auf eine begrenzte Zahl von Anwendungen.

Weitere Schneidstoffe

Keramiken beschränken sich bei der HSC-Bearbeitung aufgrund der sehr hohen Sprödigkeit hauptsächlich auf den kontinuierlichen Schnitt bzw. auf die Bearbeitung von Sonderlegierungen z.B. hitzebeständige Nickelbasislegierungen.
Cermets können nur zur Schlichtbearbeitung eingesetzt werden. Sie besitzen gegenüber Hartmetall eine höhere Oxidations- und Diffusionsbeständigkeit, eine geringere Neigung zur Aufbauschneide, eine höhere Warmfestigkeit und ein günstigeres Thermoschockverhalten. Nachteilig ist jedoch ihre deutlich höhere Sprödigkeit.

Beschichtungen

Titannitrid-Schichten (TiN), goldene Farbe
Titan-Carbonid-Schichten (TiCN)
Titan-Aluminiumnitrid-Schichten (TiAlN)
Gleitschichten (MoS2, WC/C..)
Diamantschichten
CBN-Schichten
Bei der Hart- und Trockenbearbeitung werden hauptsächlich TiCN und vor allem TiAlN-Schichten eingesetzt.
TICN-Schichten zeichnen sich durch besonders hohe Härte und Zähigkeit aus.
TiAlN-Schichten besitzen neben einer nur geringfügig geringeren Härte als TICN eine bessere thermische Beständigkeit und eine bessere Isolierwirkung. Daher eignen sich einlagige TiAlN-Schichten besonders für die HSC-Hart- und Trockenbearbeitung.
Mehrlagenschichten weisen geringere Härte, dafür aber höhere Zähigkeit auf. Sie wirken sich günstig auf Spannungsverhältnisse innerhalb der Schichten aus und eignen sich daher auch für unerbrochene Schnitte.
Die TiAlN-Schichten können zusätzlich mit einer Gleitschicht versehen sein