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Mikrofräsen von rostfreiem austenitischem Edelstahl
Kleinstfräser, schwer zerspanbare Werkstoffe, Taschenbearbeitung
Beim Mikrofräsen von Edelstahl wie X5CrNi18-10 kommt zum Problem des starken Schneidenverschleißes und der oft mangelnden Fräsqualität die Gefahr des Werkzeugbruchs. Versuche an Taschenelementen zeigen, wie die Prozesse zu führen sind, um sicher zu sein.
7. April 2016
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Die spanende Bearbeitung rostfreier austenitischer Edelstähle wie X5CrNi18-10 stellt eine große Herausforderung dar. Die Ursache hierfür liegt in den werkstoffphysikalischen Eigenschaften wie der hohen Neigung zur Kaltverfestigung, der Bildung von Aufbauschneiden und der hohen Zähigkeit und Duktilität begründet [1 und 2]. Eine nicht exakt ausgelegte Prozessführung resultiert bei der Bearbeitung in schnell fortschreitendem Werkzeugverschleiß oder -bruch sowie einer inakzeptablen Bearbeitungsqualität aufgrund schlechter Oberflächengüten und hoher Gratbildung.
Prinzipien der Makrobearbeitung sind nicht eins zu eins übertragbar
Der Einsatz einer Mikrofräsbearbeitung wird aufgrund dieser Randbedingungen erheblich erschwert. Aufgrund der hohen Bruchempfindlichkeit der Fräswerkzeuge beziehungsweise der filigranen Schneidengestalt muss eine Prozessauslegung hier in deutlich engeren Grenzen erfolgen. Außerdem lassen sich bekannte Empfehlungen der Prozessführung aus der Makrobearbeitung nicht auf die Mikrobearbeitung übertragen [3]. Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen war die grundlegende Analyse einer Mikrostrukturbearbeitung in Form von Taschenelementen des austenitischen Werkstoffs X5CrNi18-10.
Alle Versuche wurden am Institut für Spanende Fertigung (ISF) an einem Mikrobearbeitungszentrum vom Typ Kern HSPC 2522 durchgeführt (Bild 1). Die Maschine verfügt über eine sehr gute Arbeitsgenauigkeit sowie einen für die Mikrobearbeitung zwingend notwendigen großen, mit verschiedenen Spindeln realisierbaren Drehzahlbereich. Als Versuchswerkstoff wurde ausschließlich der rostfreie austenitische Edelstahl X5CrNi18-10 (DIN 1.4301) verwendet. Dieser hat eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie gute mechanische Eigenschaften. Bei den verwendeten Werkzeugen handelt es sich um zweischneidige Vollhartmetall-Toruswerkzeuge mit einem Durchmesser d von 0,5 mm (Bild 3). Zusätzlich verfügen die Werkzeuge standardmäßig über eine TiAlN-Beschichtung. Um die Verschleißbeständigkeit der Werkzeuge zu erhöhen, waren sie mit einem Eckenradius re von 0,05 mm versehen.
In einem ersten Schritt wurden CAM-programmierte Bearbeitungszyklen ...
von Dirk Biermann und Stefan Hannich Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.
