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Welche Beschichtungen steigern die Leistung und Wirtschaftlichkeit beim Sägen schwer zerspanbarer Werkstoffe? Zu dieser ungeklärten Frage liefern Versuche von Oerlikon  Balzers am Fraunhofer IPA in Stuttgart erste Antworten.

Oberflächenbeschichtung

Beschichtungen für Präzisionswerkzeuge (CVD, PVD)

Sägewerkzeuge

Beschichtungsanlagen

Mit der richtigen Schicht besser abschneiden

Wie Labortests am Hamburger Institut für Produktionstechnik (IPT) bestätigen, sind die vielfarbigen Hochleistungsschichten der Reihe ›Baliq Unique‹ von Oerlikon Balzers in der Lage, die Performance auch für Sonderserien und auf Wendeschneidplatten deutlich zu steigern.

Werkzeugbeschichten

Unverwechselbar bunt

Der Oberflächenexperte Oerlikon Balzers verweist auf zwei zukunftsweisende Themen, die in Augsburg im Fokus stehen werden. Das erste bezieht sich auf ein digitales Servicekonzept auf Basis der Online-Kundenplattform ›myBalzers‹ und einer vernetzten App, das registrierten Kunden eine einfache Auftragsabwicklung rund um die Werkzeugbeschichtung sowie eine lückenlose Auftragsverfolgung der Ware von der Abholung bis zur Auslieferung ermöglicht. Das zweite Thema betrifft die Wiederaufbereitung von Hartmetallwerkzeugen. Hier gibt es kombinierte Services für das Entschichten sowie Vor- und Nachbehandlungen. Tests am Institut für Spanende Fertigung (ISF) der TU Dortmund (Bild) hätten ergeben, dass entsprechend wiederaufbereitete Werkzeuge über alle Einsatzzyklen hinweg ebenso gut wie Neuwerkzeuge arbeiten. 

Digitale Services im Fokus 

Optimale Werkzeuggeometrien lassen sich nur gestalten, wenn man die Wechselwirkung zwischen Hartmetallsubstrat, Schneidkante und Einsatzverhalten kennt.

Schneidstoffe für Präzisionswerkzeuge

Präzisionswerkzeuge für Metallbearbeitung

Präzisionswerkzeuge

Runde Kante, langes Leben

Wie lassen sich beschichtete Hartmetall-(HM-)Werkzeuge am effizientesten wiederaufbereiten? Oerlikon Balzers gibt darauf eine Antwort. Tests am ISF Dortmund bestätigten die Wirksamkeit.

Beschichten (CVD, PVD)

Automotive

Bohrwerkzeuge

 Präzise stets aufs Neue

Mit üblichen Methoden sind die Eigenspannungen in Beschichtungen an Hartmetallwerkzeugen nur abseits der Schneidkante ermittelbar. Mithilfe der Raman-Mikroskopie gelingt dies aber auch direkt im Schneidkeil.

Hartmetallwerkzeuge

Messen, wo es kritisch wird

Eine ausgeklügelte Beschichtung und neue CBN-Schneidstoffe sind die Ursache dafür, dass CBN-Wendeschneidplatten der Walter AG die Standzeit üblicher Platten beim Hartdrehen übertreffen.

Mikro-Präzisionswerkzeuge

Schnittig und standfest

Jüngstes Ergebnis im Bestreben, mittels Tieftemperatur-CVD Schneiden hochscharf zu  beschichten, heißt ›Bison‹. Die Schicht verzehnfacht die Standzeit beim Fräsen von Alu- Werkstücken im Automobilbau und versechsfacht sie in Edelstahl − bei doppeltem Vorschub.

Gut haftend und widerständig

Mit einer Palette an Neuheiten präsentiert sich Kyocera als Qualitätsanbieter von Präzisionswerkzeugen. Exzellente Ergebnisse werden in Aussicht gestellt.

Japanische Offensive

Der japanische Werkzeugspezialist OSG präsentiert neueste F&E-Ergebnisse in Form von Bohrern und Fräsern, die nach dem Bedarf von Wachstumsbranchen ausgelegt sind.

Der Werkstoff im Fokus

Die Ceratizit-Gruppe hat sich ehrgeizige Ziele gesetzt. Bis 2023 möchte sie umsatztechnisch zu den Top-3-Präzisionswerkzeugherstellern weltweit gehören.

Reibwerkzeuge

Die Gruppe will aufs Podest

Nachdem der österreichische Hartmetall- und Werkzeugspezialist Boehlerit schon die Beschichtung TERAspeed 2.0 für das Gussfräsen optimiert hatte, ergänzt er dies nun mit Werkstoffschichten für das Gussdrehen. Im Unterschied zum Fräsen verwendet man zum Drehen wegen der höheren Temperatur-belastung Oxidschichten. Durch gezielte Prozessführung lässt sich Alpha-Aluminiumoxid abscheiden, das als Hitzeschild wirkt und die Wendeschneidplatte gegen den hohen Temperatureinfluss schützt. Darunter sorgt eine Mitteltemperatur-Titancarbonitrid-Schicht für den nötigen Verschleißwiderstand. Eine Schichtdicke von 20 µm sowie die optimierte Kantenverrundung sollen eine ideale Kantenstabilität und beste Schnittbedingungen ermöglichen. Die Sorte mit der Bezeichnung BCK10T ist vorrangig für das Schlichten jeglicher Gusswerkstoffe sowie das Schruppen im Graugussbereich ausgelegt. Bei der etwas zäheren Variante BCK20T liegt der Fokus auf dem Schruppen aller Gusswerkstoffe sowie auf Schlichtanwendungen bei Guss mit Kugelgrafit. 

Für das Gussdrehen ausgelegt 

Bei der Herstellung von Endoprothesen aus komplexen Chrom-Kobalt-Legierungen stellen HiPIMS-beschichtete Werkzeuge die geforderte hohe Oberflächenqualität auf Anhieb sicher. 

Polieren eliminiert, Prozess stabilisiert 

Das im Markt bereits erfolgreiche Beschichtungsprodukt Baliq Unique bietet Werkzeugproduzenten eine einzigartige Farbpalette zur Differenzierung ihres Produktportfolios. 

Farb- und Verschleißmarkierung 

Der unaufhaltsame Drang nach Produktivitätssteigerung erfordert Präzisionswerkzeuge, die zuverlässig an ihrer Leistungsgrenze und manchmal darüber hinaus eingesetzt werden können. Mit den leistungsoptimierten, selbstadaptiven Multifunktionsschichten (MpC) trägt Surcoatec dieser Forderung Rechnung. Die sich selbst adaptierenden Multifunktionsschichten (MpC – Multipurpose Coatings) sind laut Hersteller vielfältig einsetzbar, multilegiert und nano-strukturiert. Durch ihren adaptiven Charakter sind sie ideal auf die Anforderungen verschiedener Anwendungen abgestimmt. Sie wollen durch hohe Temperatur- und Phasenstabilität, geringe Wärmeleitfähigkeit, hohe Härte bei gleichzeitig guter Zähigkeit und geringe Reibwerte punkten. Werden spezifische Legierungselemente der Schicht in der Wechselwirkungszone von Werkzeug und zu bearbeitendem Bauteil benötigt, etwa bei der Trocken- oder Hartbearbeitung, können sie durch Diffusion, Ausscheidung und Reaktion in den Vordergrund treten und das Werkzeug vor thermischer Last schützen sowie die Reibung in der Kontaktzone mit zunehmender Temperatur reduzieren. Das Konzept basiert auf einem Phasengemisch und dem nano-strukturierten Schichtdesign. Nitridische, carbidische oder deren Misch-Phasen werden durch die Prozessführung und Parametervariation mit Phasen von eher metallischem Charakter nano-skaliert kombiniert. Hierdurch lässt sich gezielt der adaptive und damit multifunktionale Charakter der Schicht einstellen. MpC-Schichten finden breite Anwendung bei der Bearbeitung unlegierter, legierter, rostfreier und hochfester Stähle, aber auch bei Ni-Basis- oder Ti-Legierungen. Auf die Bearbeitung von Aluminium, NE-Metallen und Edelstählen können sie durch Mikrolegierung feingetunt werden. 

Selbstadaptiv zu höherer Leistung 

Beim Fertigen von Drehteilen aus Alu oder rostfreiem Stahl erzielt Grieshaber hervorragende Ergebnisse mit Formbohrern, die mit Premiumschichten von CemeCon veredelt wurden. 

Beste Schichten gesucht und gefunden 

Ein leiser Lauf gehört zu den wichtigsten Qualitätsmerkmalen kleiner Schneckengetriebe für Fahrzeuge. Mit einem progressiven Verfahren lassen sich nun spezielle Getriebeteile mit akustischen Top-Werten fertigen. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Werkzeugbeschichtung. 

Lautlose Erfolgsgeschichte 

Das Beschichten mittels 3D-TT-CVD bewährt sich nun auch bei Reibahlen. Indem man ihre Freiflächen-Schneiden 1,5¿µm dick bei 480 bis 600 °C mit Metallkarbiden veredelt, verlängert sich die Standzeit, und die Schmiertaschen gesinterter Funktionsflächen bleiben lange offen. 

Standzeitplus beim Reiben von Sinterlegierungen 

Mit einem thermochemischen CVD-Beschichtungsverfahren ist es erstmals möglich, die verschleißenden Flächen von Bohrern, Reibahlen und anderen Werkzeugen mit ultraharten Metall-Reinstkarbiden zu beschichten, und das bei einer Temperatur von nur 480 bis 600 °C. 

Schwache Hitze, starke Schicht 

Für Werkzeuge der Produktreihen Supermini, Mini und 312 zum Bearbeiten von Klein- und Kleinstteilen aus  schwer zerspanbarem Werkstoff hat Horn zwei Beschichtungen entwickelt: EG3 und EG5. 

Beschichtung verdoppelt Standzeit    

CTB004 heißt eine PKD-Sorte (PKD – polykristalliner Diamant) von Element Six, die speziell für die Präzisionszerspanung in der Fahrzeugindustrie ausgelegt ist. Sie eignet sich für die maschinelle Bearbeitung bei hoher Geschwindigkeit und zielt auf eine optimale Oberflächenbeschaffenheit von Werkstücken für Motoren und Fahrgestelle. Die neue Sorte – sie ergänzt das Produkt CMX850 des Herstellers – ist prädestiniert für die Zerspanung von Aluminiumlegierungen, bei denen eine sehr gute Oberflächenbeschaffenheit sowie eine hohe Verschleißfestigkeit des Werkzeugs gefordert sind. 

Diamantwerkzeuge (definierte Schneide)

Spant Alu in der Fahrzeugindustrie 

CCDia HiSpeed heißt eine Beschichtung für Präzisionswerkzeuge, mit der CemeCon für Aufsehen sorgt. Wie man in Würselen betont, verbinden sich dabei zwei führende Technologien des Beschichtungsspezialisten – HiPIMS und Diamant – zu einer einzigartigen, neuen Klasse von Schichtwerkstoffen. Wärmeabfuhr, Oxidationsresistenz, Stabilität, Einlaufverhalten, Leitfähigkeit – dem neuen Produkt schreibt CemeCon Eigenschaften zu, die es bislang nicht gab. Das Duo HiPIMS und Diamant eröffne neue Horizonte in der Zerspanung. So werde die Energie aufgrund der wärmeisolierenden Wirkung von HiPIMS ›in den Span geschickt‹ und der Kolkverschleiß verringert; Diamant als idealer Wärmeleiter unterstütze und verteile die Restwärme gleichmäßig in das Substrat und schütze das Hartmetall vor Überhitzung. Das Resultat seien besonders hitzebeständige Schichten. Mit Diamant bleibe das Werkzeug stabil, und der Eierschalen-Effekt (harte Schale, weicher Kern) werde vermieden. Die im Vergleich zu reinen Diamantschichten weichere Oberfläche der neuen Schichtwerkstoffe verbessert laut CemeCon das Einlaufverhalten der Werkzeuge in den Werkstoff. Zudem ist es nun möglich, diamantbeschichtete Produkte mithilfe der Farbe unterscheidbar zu machen und sich so von anderen Werkzeugen abzuheben (Bild). Die HiPIMS-Komponente liefert eine leitfähige Oberfläche; das erleichtert das Messen beim Grafit- oder Leiterplattenbearbeiten und begünstigt die Automation. 

Zu neuen ›Schicht-Horizonten‹ 

Der polnische Werkzeugspezialist Fanar setzt bei seiner Anlagenerweiterung auf hochentwickelte Technologie zum Erzeugen glatter Sputterbeschichtungen. 

Glatte Schicht für weichen Schnitt 

Schneidstoff, Geometrie und Werkzeugsystem – dieses Trio betrachtet man als Ganzes, wenn Zerspanprozesse zu gestalten sind. Dass sich vor allem Schneidstoffe dynamisch entwickeln,  liegt an neuester Beschichtungstechnik. Sie ist der Schlüssel für eine hohe Prozesseffizienz. 

Was die Schicht schafft 

Neueste Beschichtungen bewältigen den Forderungsmix aus Widerstandsfähigkeit und Präzision, indem sie etablierte Abscheideverfahren kombinieren. Ein weiterer Vorteil: Sie sind maßgeschneidert konfigurierbar. Praxisfälle verdeutlichen die mit ihnen erzielbaren Effekte. 

Generation dauerhaft 

Horn ist weit mehr als das breite Sortiment an Standard-Schneidplatten und Sonderwerkzeugen. Mehr als Stechen, Drehen oder Fräsen. Horn ist … gelebtes Zerspanungs-Know-how.  

Technologiegetrieben ins nächste Wachstumsjahr 

Dank diverser Beschichtungssysteme erreichen Präzisionswerkzeuge für die Leichtmetallzerspanung heute nie gekannte Leistungshöhen. Mithilfe des neuen HAUQ-CVD-Verfahrens lassen sich nun neue Schichten erzeugen, die das Werkzeugleben vielfach verlängern. 

Werkzeuge für Leichtbauwerkstoffe

3D-hybrides AU-Q-CVD-II: der Standzeitmultiplikator 

Hochspezialisierte Hartstoff-Beschichtungen haben die Fähigkeiten von Werkzeugen zum Bohren, Reiben und Gewindefertigen auf ein neues Niveau gehoben. Und die Entwicklung geht weiter. Maßstab für weitere Leistungssteigerungen ist die Spezifik des Anwendungsfalls. 

Auf Sonderwünsche eingestellt 

In Berlin tauschten sich Forscher und Praktiker über neueste Erkenntnisse zur Zerspanung innovativer Werkstoffe aus. Ihr Resümee: Beschichtete Werkzeuge haben noch viel Potenzial.   

Die Schicht macht den Unterschied 

Mit einer progressiven AlCrN-Schicht von Oerlikon Balzers ließ sich die Fertigungszeit je Zahnrad in der Serienproduktion von Fahrzeuggetrieben um 20 bis 28 Prozent verkürzen. 

Highspeed für Verzahner 

Der stetige Leistungszuwachs bei spanenden Werkzeugen erwächst vorrangig aus ihrer Beschichtung. Für große Hersteller ein Muss, kann es auch für mittelständische Dienstleister sinnvoll sein, in eine eigene Anlage zu investieren. Spezialisten bieten hierfür ihre Hilfe an.   

Mein Werkzeug, meine Schicht  

Mit der Vielfalt an Werkzeugen für die häufigsten Verfahren Drehen und Fräsen steigt auch die Komplexität des Systems Zerspanung, und die Suche nach dem Effizienzmaximum wird schwieriger. Innovative Werkzeughersteller helfen dabei, diese Suche zu vereinfachen. 

Meilensteine der Zerspanung 

EMT100 ist eine von der Extramet AG hergestellte Hartmetallsorte, die sich seit mehreren Jahren als Substrat für Diamantbeschichtungen etabliert hat. Die HM-Feinstkorn-Sorte mit 6 Prozent Kobalt kann mit einem sehr gleichmäßigen Gefüge aufwarten. Daraus resultiert die gute Beschichtbarkeit, die sich in der einzigartigen Verbindung von Hartmetall und Schicht in der Übergangszone zeigt. 

Kunststoff Werkstoffe

Bitte  beschichten! 

Hochwertige Produkte in kritischen Anwendungen des Automobilbaus oder der Luft- und Raumfahrt erfordern immer neue Werkstoffe und Fertigungsprozesse. Um mit hoher Qualität präzise zu fertigen, bedarf es erstklassiger Werkzeuge mit abgestimmten Beschichtungen. 

Die Schicht schafft's 

Ein effizienter, zuverlässiger spanender Fertigungsprozess erfordert das optimale Zusammenwirken von Werkzeugparametern wie Beschichtung und Schneidengeometrie. Diese komplexe Aufgabe ist am besten lösbar mit einem Mix aus Know-how und Testkompetenz.  

Tuning für Zerspanprozesse 

Die Oberflächentechnik spielt eine entscheidende Rolle beim Optimieren der Zerspanungsparameter und für die Verlängerung der Lebensdauer von Verzahnungswerkzeugen.  Eine neue Beschichtung von Oerlikon Balzers zum High-Speed-Cutting verdeutlicht das. 

Mehr Speed mit AlCrN 

Beschichtete Solid-PCBN-Wendeschneidplatten in fallweise angepassten Werkzeugsystemen ermöglichen neue Bearbeitungstechnologien bei der Hartdrehbearbeitung von Werkstücken. Infrage kommen Gangräder, Kegelräder und andere Zahnradtypen. 

Von der Platte zum Verfahren 

Beschichtetes Hartmetall erschließt neue Leistungshorizonte, erfordert aber auch umfassende Kenntnisse des Machbaren auf der Suche nach dem Optimum. Zwei neue Beschichtungsansätze zeigen die Potenziale bei der Hart- und bei der Leichtbaubearbeitung mittels Drehen.    

Neuartige Beschichtungen  für die Drehbearbeitung 

Beschichtungen von Oerlikon steigern die Produktivität beim Sägebandhersteller Wespa:  Während die Standzeit der Sägezahnfräser erhöht wurde, konnte gleichzeitig die Qualität  der Metallsägebänder verbessert werden. 