ProWerWolf

2025, 86 Seiten Werkzeug- und Prozessauslegung zur Verbesserung der Zerspanbarkeit und Steigerung der Prozesssicherheit beim Fräsen von Wolframkarbidhartmetall Vorhaben Nr. 586 Abschlussbericht Im Bereich des Werkzeug- und Formenbaus kann über den Einsatz verschleißresistenter Komponenten aus Wolframkarbidhartmetall die Lebensdauer der Werkzeuge sowie die Qualität der Erzeugnisse gesteigert werden. Neue Werkzeug- und Beschichtungstechnologien in Kombination mit steiferen Werkzeugmaschinen ermöglichen als Alternative zur Funkenerosion bereits eine Fräsbearbeitung dieser Hartmetallkomponenten. Gegenwärtig werden für das Fräsen polykristalliner Diamant, mittels chemischer Gasphasenabscheidung (engl. chemical vapour deposition CVD) hergestellter Dickschichtdiamant, polykristallines kubisches Bornitrid und CVD-diamantbeschichtete Vollhartmetallwerkzeuge (VHM-Werkzeuge) eingesetzt. Besonders im Fokus der Entwicklung stehen die beschichteten VHMWerkzeuge, da mit diesen in jüngsten Forschungsarbeiten vielversprechende Ergebnisse erzielt wurden. Ein Wissensdefizit bezüglich der Wirkzusammenhänge von Werkstoffzusammensetzung, Werkzeuggeometrie, Beschichtung, Bahnplanung und KSS-Strategie erschweren bei der Anwendung dieser Werkzeuge jedoch die optimierte Prozessauslegung. Ziel des Projektes ProWerWolf war die Durchführung von praktischen Untersuchungen zur Schließung bestehenden Wissenslücken und Steigerung der Prozesssicherheit beim Fräsen von Wolframkarbidhartmetall. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wurden Handlungsempfehlungen abgeleitet, die eine vielversprechende industrielle Anwendung des Hartmetallfräsens ermöglichen sollen. Zur Erreichung des Projektziels wurden zunächst grundlegende Analysen an einem Analogieprüfstand zur Untersuchung der Spanbildungsmechanismen durchgeführt. Die orthogonalen Schnittversuche konzentrierten sich auf die thermische und mechanische Werkzeugbelastung sowie auf die Auswirkungen einer charakteristischen Beschichtungsabplatzung, die bereits in früheren Arbeiten dokumentiert wurde. Zudem wurde das Potenzial einer Laserpräparation zur Verbesserung der Eingriffsbedingungen und Erhöhung der Werkzeuglebensdauer untersucht. Die Erkenntnisse aus den orthogonalen Schnittversuchen wurden anschließend auf die gezielte Auslegung von Schrupp- und Schlichtfräsversuchen übertragen, wobei der Einfluss unterschiedlicher Bearbeitungsparameter und Kühlschmierstrategien auf Prozessstabilität und Werkzeugstandzeit empirisch analysiert wurde. Diese Ergebnisse flossen in ein Gestaltungsmodell zur Werkzeug- und Prozessauslegung zum Hartmetallfräsen ein. Abschließend wurde dieses Modell im Vergleich zu einer konventionellen Prozesskette (Erodieren und Polieren) bewertet, um Unternehmen eine Entscheidungsgrundlage für die Einführung des Hartmetallfräsens zu bieten, wobei insbesondere wirtschaftliche Aspekte berücksichtigt wurden. Im Rahmen der Untersuchungen des Projektes konnte der positive Einfluss einer Laserpräparation auf die Eingriffsbedingungen bei der Zerspanung von Wolframcarbid-Hartmetall nachgewiesen werden.