Wenn Hunderttausende oder gar Millionen gleicher Bauteile durch Spritzgieß- oder Prägetechnik hergestellt werden, ist Hartmetall für formgebende Einsätze oder Prägestempel der am besten geeignete Werkstoff. Denn gegenüber „normalem“ Stahl zeichnet sich Hartmetall beispielsweise bei Spritzgussformen durch rund 10- bis 15-fach höhere Standzeiten aus. Ähnliche Vorteile lassen sich beim Einsatz des Werkstoffs für Prägestempel bei der Münzherstellung sowie für Zerspanungswerkzeuge nachweisen.
Die andere Seite der Medaille: Was sich in der Anwendung als großer Pluspunkt darstellt, erweist sich bei der Herstellung als echte Herausforderung. Für die Bearbeitung von Hartmetall brauchen Fertigungsbetriebe spezielles Knowhow, passende Werkzeuge und die entsprechende Maschinentechnik.
Besonders weit verbreitet sind Senk- und Drahterodieranlagen. Mit ihnen lässt sich Hartmetall unkompliziert abtragen: scharfe Kanten, exakte Formen oder tiefe, enge Taschen – alles kein Problem. Daher kommen viele Werkzeug- und Formenbauer kaum an dieser Technologie vorbei, wie Alex Stauder, Leiter Anwendungstechnik der Kern Microtechnik GmbH, Eschenlohe, bestätigt: „Wer bereits entsprechende Maschinen hat, liegt mit dem Erodieren in vielen Fällen genau richtig. Auch der hierbei entstehende Wärmeeintrag ins Bauteil macht nur selten Schwierigkeiten.“ Als aufwendig bezeichnet der Ingenieur eher das anschließend notwendige Polieren, das nur von gut ausgebildeten Spezialisten erledigt werden kann. „Hier dürfen keine Fehler passieren, denn Bauteile in diesem Fertigungsstadium haben oft einen Wert im vier- oder gar fünfstelligen Eurobereich.“
Wenig bekannt: Hartmetallbearbeitung
im 5-Achszentrum
Weniger abhängig von der handwerklichen Fähigkeit und Tagesform einzelner Mitarbeiter ist eine andere Möglichkeit der Hartmetallbearbeitung, die allerdings relativ wenig bekannt und vor allem bei kleineren oder mittelgroßen Bauteilen sinnvoll ist: Fräsen, Schleifen und Gewindeschneiden mit hochwertigen 5-Achs-Bearbeitungszentren wie der Kern Micro oder Kern Pyramid Nano. Diese Maschinen erzeugen dauerhaft hochgenaue Hartmetallbauteile mit bester Oberflächenqualität.
Als Beweis dafür nehmen die Kern-Anwendungstechniker Alex Stauder und Christoph Staltmeir einen von der Firma Gühring zur Verfügung gestellten 20mm-Hartmetallfräser aus Ultrafeinstkorn und funktionieren dessen Schaft kurzerhand zum „Muster-Bearbeitungswerkstück“ um. Heißt: Der Fräser wird so in eine Kern Micro eingespannt, dass der Werkzeugschaft bearbeitet werden kann. Am Ende ziert ihn ein gerundetes Zahnprofil. In der Stirnfläche glänzt zudem eine Kalotte mit scharfkantigem Übergang und (kaum sichtbar) haben die Fertigungsprofis in die Halbkugel noch ein kleines, lehrenhaltiges Gewinde eingebracht.
Schruppen mit Schleifstift, Schlichten mit Fräser
Und so wird’s gemacht: Für den ersten größeren Metallabtrag setzt Christoph Staltmeir einen preisgünstigen Schleifstift mit Diamantbesatz und sechs Millimeter Durchmesser ein. Er erklärt: „Damit schruppen wir fünfachsig alle wesentlichen Formen vor, mit Abtragswerten, die bei etwa 5 mm Fräsbreite 0,03 mm Schnitttiefe liegen. Anschließend schlichten wir mit einem PKD-Fräser mit definierter Diamantschneide die Form des Werkstücks fertig.“ Zu guter Letzt bringt Staltmeir noch ein lehrenhaltiges M2-Gewinde ein. Er ergänzt: „Das passiert natürlich alles in einer Aufspannung.“ Schließlich prüft er gemeinsam mit Alex Stauder das Gesamtergebnis und zeigt sich zufrieden, denn wie immer ist schon das erste Teil ein gutes Teil!
Am Beispielwerkzeug erreichen die Kern-Anwendungstechniker Formtoleranzen im Bereich von kleiner 5 µm und Oberflächengüten bis Ra = 0,018 µm. Diese Muster-Werte lassen sich laut Alex Stauder jederzeit beim Kundeneinsatz erreichen, ob für die Herstellung etwaiger Formeinsätze, Prägestempel oder Wendeplatten. „Das bereits erwähnte aufwändige Polieren reduziert sich so auf ein Minimum oder kann mitunter ganz entfallen“, sagt Stauder und erwähnt noch einen besonderen Pluspunkt des Bearbeitungszentrums bei der Hartmetallbearbeitung: „Beim Einbringen von Gewinden ist das Fräsen gegenüber dem Erodieren unschlagbar. Für ein lehrenhaltiges M 2-Gewinde mit einer Tiefe, die dem doppelten Durchmesser entspricht, benötigt man mit einem erosiven Prozess etwa 90 Minuten. Mit der Kern Micro erledigen wir das Gleiche in rund 8 Minuten.“
Kern Microtechnik GmbH
www.kern-microtechnik.com
EMO Halle 12 Stand D76
Fräszentren für die Hartmetallbearbeitung
Für die erfolgreiche Bearbeitung von Hartmetall auf Fräsmaschinen ist unter anderem ein stabiler Aufbau, der große Querkräfte absorbieren kann, wichtig. Beispielhaft dafür sind die Bearbeitungszentren Kern Pyramid Nano und Kern Micro. Letztere wurde vor kurzem einem Facelift unterzogen, das ein neues Design und verbesserte Ergonomie aufweist. Zudem ist sie eine Tonne leichter und rund 50 cm kürzer als das Vorgängermodel. An Stabilität und Arbeitsraum hat sie jedoch nichts verloren – vielmehr ist es gelungen, die Prozesssicherheit weiter zu erhöhen und die Einwirkung der Umgebungsbedingungen zu reduzieren. Entscheidend dafür ist unter anderem das weiter verbesserte Temperaturmanagement, mit dem die Temperatur aller relevanten Maschinenkomponenten konstant auf 20 °C ± 0,1°C geregelt werden kann.
