Vollhartmetallfräser zur Bearbeitung von Hartmetall

Als einer der ersten Hersteller präsentierte OSG mit dem Hochvorschubbohrer TRS einen dreischneidigen Bohrer, der hinsichtlich der Schnittgeschwindigkeit und den möglichen Vorschüben in der Praxis überzeugte. Für einen effizienten Einsatz mussten allerdings bei den Maschinen gewisse kinematische Voraussetzungen gegeben sein. Außerdem war eine optimale Werkzeugspannung wichtig, denn es mussten höhere Kräfte aufgenommen werden.

Prädestiniert war der TRS bislang für die Gussbearbeitung. Mit wenigen Ausnahmen auch materialübergreifend. OSG hat diesen Bohrer nun weiterentwickelt und wird die neue Generation auf der EMO 2019 vorstellen. Neu ist zunächst die Bezeichnung. OSG ordnet diesen Bohrer nun dem A-Branding zu. Deshalb ist der Hochvorschubbohrer künftig als ADO-TRS erhältlich. Neben dem neuen Namen erhielt der ADO-TRS im Rahmen der Weiterentwicklung aber auch die Premiumbeschichtung EgiAs, die für eine hohe Verschleißfestigkeit und Robustheit steht.

Außerdem setzt man für einen deutlich weicheren Schnitt im Vergleich zu herkömmlichen dreischneidigen Bohrern, auf die mittlerweile bewährte R-Ausspitzung. Dadurch lassen sich die Schnittkräfte um 20 bis 30 Prozent reduzieren. Das heißt, die Schnittkräfte bewegen sich künftig nahezu auf dem Niveau eines zweischneidigen Bohrers. Gleichzeitig erzeugt die R-Ausspitzung kurze Späne auch in zähen Werkstoffen. Das führt zu einer geringeren Leistungsaufnahme. So wird der ADO-TRS auch für Bearbeitungen an weniger stabilen Maschinen, Werkzeug- und Werkstückspannung interessant. Und besonders interessant, der ADO-TRS vereint nun all seine bisherigen Vorteile auch in weichen Werkstoffen wie zum Beispiel St 37, C45 oder selbst in rostfreien Stählen.

Torus- und Kugelfräser für die additive Fertigung

Die additive Fertigung hält in immer mehr Branchen Einzug. Dabei werden auch immer häufige auch hochwertige Werkstoffe eingesetzt. In der Flugzeugindustrie geht es zum Beispiel auch um Produkte aus Inconel und Titan. Deshalb setzt dieser Trend auch eine entsprechende Leistungsfähigkeit von Werkzeugen zur Fertigbearbeitung voraus. Das Problem ist hier bislang häufig einerseits die Härte der Werkstoffe, andererseits ist es der schichtweise Aufbau bzw. das unterschiedliche Gefüge. Gleiches gilt für aufgeschweißte Bauteile nach Reparaturen.

Deshalb hat OSG eigens für Additive Manufacturing eine Werkzeugserie entwickelt, die erstmals zur EMO 2019 mit Torus- und Kugelfräsern vorgestellt wird. Damit ist OSG einer der wenigen Hersteller, der derartige Werkzeuge als Standards anbietet. Beim Torusfräser für die Vorbearbeitung setzen die Werkzeugexperten auf die bislang bewährten Eigenschaften des WXS-CRE.

Im Verhältnis zum Durchmesser verfügt das Fräswerkzeug über relativ kurze Schneiden und über einen großen Eckenradius. Das Besondere dabei ist, dass der Fräser im Radius und am Außendurchmesser über einen stark negativen Spanwinkel und eine sehr ballige Schneide verfügt: Die ballige Schneide führt trotz negativem Spanwinkel zu einem sehr weichen Schnitt. Durch den großen Eckenradius muss in „Z“ nicht so viel zugestellt werden, es kann aber ein entsprechender Zahnvorschub gefahren werden. Außerdem sind mit den sechs Schneiden sehr hohe Vorschubgeschwindigkeiten möglich. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass die Maschine dies auch umsetzen kann.

Der Kugelfräser für das Grob- und Feinschlichten der AM-Serie dagegen ist dreischneidig und eignet sich mit der negativen Geometrie besonders gut für harte Werkstoffe. Neu bei beiden Fräswerkzeugen ist die Beschichtung: Mit Durorey Coating ist es OSG gelungen, eine Beschichtung mit einer extrem hohen Hitzebeständigkeit und Zähigkeit zu entwickeln. Möglich wird das u. a. durch eine Adhäsion verstärkende Schicht sowie eine ultrafeine Nanostruktur.

Fräsen statt erodieren

Vollhartmetall ist ein Werkstoff, der unter anderem auf Grund seiner hohen Härte und der damit verbundenen Verschleißfestigkeit, mittlerweile weit verbreitetet Anwendung in Wendeplatten- und Schaftwerkzeugen wie z. B. Fräser und Bohrer findet. Aber auch in Werkzeugen für den Werkzeugbau im Bereich der Schnittstempel oder Formeinsätze ist er längst ein fester Bestandteil.

Gerade im Bereich Werkzeugbau ist die Herstellung dieser Elemente oftmals eine Herausforderung. Es handelt sich meist um sehr komplexe Formen, die mit herkömmlichen Schleifverfahren nicht wirtschaftlich herstellbar sind. Deshalb kommt hier meist das Erodieren als Fertigungsverfahren zum Einsatz. Damit lassen sich die geforderten Qualitäten zwar hervorragend herstellen, die Bearbeitungszeiten sind aber extrem lange.

Herkömmliche Fertigungsverfahren wie das Fräsen wären eigentlich prädestiniert. Da aber der Schneidstoff immer härter sein muss als das zu bearbeitende Material, fielen diese Werkzeuge bisher aus dem Raster. Das einzige noch härtere Material wäre Diamant. Hinsichtlich Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit fällt auch das aus dem Raster.

Die Lösung liegt im Verbinden der beiden Schneidstoffe Hartmetall und Diamant. So wird ein „herkömmlicher“ Vollhartmetallfräser mit einer Diamantschicht überzogen und hat so die passende Geometrie und Oberflächenhärte, um Hartmetall als Werkstoff bearbeiten zu können. Für den Werkzeughersteller gibt es hierbei aber sehr große Herausforderungen. „Diamantkorn“ ist relativ groß. Das führt dazu, dass die Beschichtung im Verhältnis sehr dick ist und die Schneidengeometrie nicht genau abgebildet werden kann. Ein weiteres noch viel größeres Problem ist die Schichthaftung.

Durch die extreme Härte des Diamanten ist die Beschichtung oft nicht flexibel genug. Das hat Schichtabplatzungen als häufigste Ausfallursache zur Folge. Durch hohen Entwicklungsaufwand und spezielle Fertigungsverfahren ist es OSG nun gelungen, die Schichthaftung stark zu erhöhen, was das Problem der Abplatzungen so gut wie eliminiert. Zudem gelang es den Ingenieuren, das Diamantkorn so zu verfeinern, dass die Schichtdicke deutlich reduziert wurde und somit die Schneidengeometrie wie gewünscht abgebildet werden kann. Erste Versuche mit Prototypenwerkzeugen waren bereits so erfolgreich, dass bereits Kunden darauf aufmerksam geworden sind und anfangen, die Werkzeuge zu testen.

OSG Deutschland GmbH
www.osg-germany.de
EMO Halle 4 Stand G67