Entwicklung eines Verfahrens zur Schneidkantenpräparation und Schicht-nachbehandlung von Mikrofräswerkzeugen aus Vollhartmetal mithilfe elastisch gebundener Schleifkörper
Zur Verbesserung des Einsatzverhaltens von Zerspanungswerkzeugen aus Hartmetall hat sich die Werkzeugpräparation, hier gegliedert in Schneidkantenpräparation und Schichtnachbehandlung, als zielführend herausgestellt und etabliert. Bereits aus dem Bereich der Makrowerkzeuge bekannt, stellen die Schartigkeit und geringe Stabilität der Schneide sowie die unzureichende Oberflächentopographie von Funktionsflächen die üblichen Problemfelder auch bei der Herstellung von Mikrowerkzeugen dar. Dabei verfolgt die Schneidkantenpräparation das Ziel, mikroskopische Defekte der Schneide zu beseitigen und die Schneidkantengestalt dem Anwendungsfall anzupassen und somit eine hohe Stabilität und Verschleißbeständigkeit des Werkzeuges zu erreichen. Die Schichtnachbehandlung verfolgt das Ziel, beschichtungsbedingte Fehlstellen, sogenannte Droplets, zu beseitigen und die Werkzeugoberfläche zu glätten, ohne dabei das Werkzeug zu beschädigen. Bisherige Verfahren zur Präparation von Zerspanungswerkzeugen haben gemein, dass mit Ausnahme der magnetabrasiven Bearbeitung sowie dem Bürsten separate Anlagentypen notwendig sind und ein Umspannen des Werkzeuges unumgänglich ist. Des Weiteren sind die bisher etablierten Verfahren gar nicht, oder nur schwer auf den Anwendungsfall der Mikrofräswerkzeuge anzuwenden und hinsichtlich einer gezielten Beeinflussung der Schneidkantenmikrogestalt limitiert.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein bereits unter dem Namen Drillpolish bekannter Prozess zur Präparation von Bohrwerkzeugen mit elastisch gebundenen Schleifkörpern in einem experimentellen Ansatz für die Präparation von Mikrofräswerkzeugen untersucht. Durch die Zerspanung des elastisch gebundenen Schleifkörpers mithilfe des zu präparierenden Werkzeugs kommt es aufgrund der beigefügten Abrasivmittel zu einem abrasiven Verschleiß an den in Kontakt stehenden Funktionsflächen, wodurch eine Schneidkantenpräparation möglich ist. Dabei wird zugunsten einer gezielt beeinflussbaren Eingriffssituation an der Schneide die Prozesskinematik des Drillpolishens modifiziert. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt in der Beeinflussung der Schneidkantenmikrogestalt durch die Variation der Prozesskinematik und -parameter. Des Weiteren stellt die Schleifkörpercharakteristik hinsichtlich verschiedener Bindungs- und Abrasivkornvarianten einen weiteren Schwerpunkt der Untersuchungen dar.
Durch das Aufspannen des elastisch gebundenen Schleifkörpers auf einen Schleifdorn wird es zukünftig möglich sein, die Fräswerkzeuge unmittelbar nach dem Schleifen innerhalb einer Aufspannung anwendungsspezifisch und effizient zu präparieren. Weitere Vorteile des Verfahrens liegen in den geringen Investitionskosten, da keine separaten Anlagentypen benötigt werden.
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Alexander Ott, M.Sc.
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