FKM 1998
Heft Nummer 233
Vorhaben Nr. 212
Preis: Euro 48.06
Abschlußbericht Kurzfassung:
Die Zerspanung gehärteter Stähle mit definierter Schneide ist eine Alternative zu den Schleif- verfahren. Im Gegensatz zum Schleifen bietet eine Hartfeinbearbeitung mit definierter Schneide den Vorteil einer höheren spezifischen Zerspanleistung im gleichzeitig möglichen Trockenschnitt. Ein Nachteil der Zerspanverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide für die Bearbeitung harter Oberflächen ist der große Einfluss der Zerspanbarkeit des Werkstoffs auf den Werkzeugverschleiß. So kommt es unter scheinbar konstanten Randbedingungen des Zerospanprozesses (Werkstück, Schneidstoff, Technologie) oft zu deutlich unterschiedlichen Standzeiten der Hartmetallwerkzeuge. Ziel des Forschungsvorhabens war somit den Einfluss der Gefügezustände des Werkstücks auf den Werkzeugverschleiß bei der Hartbearbeitung mit definierter Schneide zu ermitteln. Dafür wurden differierende Gefügezustände in Form von unterschiedlichen Restaustenitgehalten und Randschichthärten im Analogieprozess zum Schälwälzfräsen mit unbeschichteten Hartmetallwerkzeugen zerspant. Die Wärmebehandlung erfolgte an dem in der Zahnradfertigung weit verbreiteten Einsatz- stahl 16MnCr5. Zur Klassifizierung unterschiedlicher Wärmebehandlungschargen wurde die Einsatzhärtung der Bauteile zeitlich versetzt an einer zweiten Probengruppe wiederholt. Eine zeitlich versetzte Wiederholung der Wärmebehandlung führt zu gleichen Oberflächenhärten von 57 und 61 HRC und einer reproduzierbaren Einsatzhärtungstiefe. Die Gefügeausbildung ist je- doch nicht konstant. Weiterhin wurden Unterschiede in den durch die Wärmebehandlung erzeug- ten Gefügeanteilen von Restaustenit und Martensit festgestellt. Diese Aussage ist durch röntgenografischen Analysen der bearbeiteten und der unbearbeiteten Werkstückrandschicht belegt. Der Werkzeugverschleiß ist sowohl unabhängig vom Restaustenitgehalt als auch von der Randschichthärte durch eine gleichmäßige Ausbildung einer Verschleißmarkenbreite gekennzeichnet. Lokale Schneidkantenstörungen infolge von Schneidkantenausbrüchen sind in Abhängigkeit der Gefügevariante nicht festgestellt worden. Stochastisch auftretende Schneidkantenbrüche können somit nicht auf den RA-Gehalt des Gefüges zurückgeführt werden. Der spanflächenseitige Werkzeugverschleiß in Form eines Schneidkantenversatzes beträgt bei Erreichen des Standzeitkriteriums auf der Freifläche in allen analysierten Zerspanversuchen SV a 4 IJm und übt somit keinen dominanten Einfluss auf das Standzeitverhalten der Werkzeuge aus. Gleiches gilt für die sich während der Zerspanung einstellende Schneidkantenverrundung, die über der Werkzeugstandzeit relativ konstant ist und bei Erreichen des Standzeitkriteriums p<4 IJm beträgt. Höchste Standmengen werden bei der Zerspanung des Randzonengefüges mit niedriger Randschichthärte und hohem Restaustenitanteil erzielt. Bei gleicher Randzonenhärte nimmt mit sinkenden Restaustenitanteil auch die erzielbare Standmenge ab. Die Gefügestruktur des einsatzgehärteten Bauteils beeinflusst den Werkzeugverschleiß dahingehend, dass in Abhängigkeit von der Randschichthärte unterschiedliche Standmengen erzielt werden können. Stochastisch auftretende Schneidkantenbrüche an Hartmetallwerkzeugen für die Feinbearbeitung von einsatzgehärteten Bauteilen sind jedoch nicht auf die in dem Forschungs- vorhaben untersuchten Gefügeeigenschaften und -strukturen zurückzuführen.
Berichtsumfang:
68 Seiten
Beginn der Arbeiten:
01.05.1996
Ende der Arbeiten:
31.08.1997
Zuschussgeber:
AiF-Nr. 10671 Forschungsstelle Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre der RWTH Aachen, Prof. Dr.-lng. F. Klocke
Bearbeiter und Verfasser:
J. Becker
Vorsitzender des Beirates:
Prof. Dr.-lng. H. Kipphan, Heidelberger Druckmaschinen
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