Schneidkantenmikropräparation hochharter Schneidstoffe

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Breidenstein, seit 7/2019
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277230623

Die Leistungsfähigkeit von Zerspanwerkzeugen wird in hohem Maße von der Schneidkantenmikrogeometrie bestimmt. Zur Erzeugung definierter Schneidkantenmikrogeometrien werden industriell zumeist mechanische Verfahren eingesetzt. Diese gelangen insbesondere bei hochharten Schneidstoffen, wie polykristallinem Diamant (PKD) sowie polykristallinem kubischem Bornitrit (PCBN), zunehmend an ihre Grenze hinsichtlich der Produktivität, des auftretenden Verschleißes sowie der damit verknüpften Prozesssicherheit. Aus diesem Grund wird aktuell innerhalb des DFG Vorhabens „Schneidkantenmikropräparation hochharter Schneidstoffe“ das Laserabtragen hinsichtlich der Eignung für das Erzeugen von Schneidkantenmikrogeometrien an PCBN-Werkzeugen untersucht. Ziel ist das Verständnis der durch den Laserenergieeintrag induzierten Eigenschaftsänderungen des Schneidstoffs in Abhängigkeit der Prozessgrößen sowie der Schneidstoffzusammensetzung (PCBN-Anteil und Binder) und das Ableiten geeigneter Prozessführungen zur Erzeugung von symmetrischen und asymmetrischen Schneidkantenverrundungen. Im Rahmen der Arbeiten konnte bereits nachgewiesen werden, dass die Schneidstoffeigenschaften (Oberflächengüte, chemische Zusammensetzung, Härte, Eigenspannungen) erheblich durch den Laserprozess beeinflusst werden. Erste Erkenntnisse zeigen weiterhin, dass auch das Werkzeugeinsatzverhalten durch die aus dem Laserprozess resultierenden Eigenschaftsänderungen des Schneidstoffs beeinflusst wird. Ziel des hier beantragten Fortsetzungsvorhabens ist die Kenntnis des Einflusses der Laserbearbeitung von PCBN-Werkzeugen auf ihr Einsatzverhalten. Hierzu werden zunächst die inneren Belastungen im Schneidkeil verrundeter PCBN-Werkzeuge über einen kombinierten Ansatz aus Experiment und Simulation ermittelt. Diese dienen als Grundlage für die Bewertung des Einflusses der Schneidkantenmikropräparation mittels Laser auf die Belastbarkeit und den Verschleißwiderstand von PCBN-Werkzeugen. Hierbei werden insbesondere Mechanismen des initialen Werkzeugversagens (Schneidkantenausbrüche) sowie die kontinuierlichen Verschleißformen (Freiflächenverschleiß, Kolkverschleiß) in verschiedenen Anwendungsfällen experimentell untersucht. Ziel ist das Verständnis der Wirkmechanismen zwischen den durch die Laserbearbeitung hervorgerufenen Eigenschaftsänderungen des Schneidstoffs und den Verschleißeffekten. Abschließend erfolgt der Nachweis der Leistungssteigerung von PCBN-Werkzeugen durch Laserpräparation mittels optimal eingestellter Laserprozessführung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Thilo Grove, bis 6/2019