Neuartige Bandsägewerkzeuge mit DLC (Diamond-Like

Neuartige Bandsägewerkzeuge mit DLC (Diamond-Like-Carbon)
Verschleißschutzschichten
Ausgangssituation
In der Fertigungstechnik werden die Grenzen von Qualität und Wirtschaftlichkeit in immer größerem Maße von
der Leistungsstärke der verwendeten Werkzeuge,
Schneidstoffe einschließlich der Beschichtung bestimmt.
Der derzeitig hohe Entwicklungsstand bei Sägemaschinen selbst bietet kaum noch Reserven, so dass Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit überwiegend durch Verbesserungen der Werkzeuge erfolgen müssen.
Während das Interesse in den letzten Jahren vorrangig
den PVD-hartstoffbeschichteten Sägebändern galt, sollen im Ergebnis dieses Vorhabens hartmetallbestückte
Sägebänder auf der Basis einer innovativen DLC-Beschichtungstechnologie in die Fertigung Einzug halten.
Im Ergebniss der durchgeführten Zerspanungsversuche
wurde deutlich, dass die Anwendungsgebiete, bei denen
deutliche Leistungssteigerungen auf Grund der neuartigen Schichten bzw. Schichtkombinationen zu erwarten
sind, einerseits recht vielfältig sind, andererseits jedoch
auch der jeweilige Einsatzfall konkret untersucht bzw. hinsichtlich seiner Bearbeitungsparameter angepasst bzw.
optimiert werden muss. Im folgenden soll dies für die
Bearbeitung von vergütetem Stahl (C45, 42 HRC) beispielhaft dargestellt werden:
Forschungsziel
Gesamtziel des Vorhabens waren die Verbesserung der
Standzeit und Qualität von hartmetallbestückten Sägebändern und die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des
Bandsägeprozesses durch Werkzeuge mit einer Beschichtung aus diamantähnlichen Kohlenstoff.
Es galt dabei, einen Beitrag zur Klärung grundlegender
Zusammenhänge zwischen der Bearbeitungsaufgabe
(Werkstückwerkstoff und Zerspanungsbedingungen), den
daraus resultierenden Anforderungen an die Eigenschaften des DLC-beschichteten Sägewerkzeugs und den
Realisierungsmöglichkeiten im Beschichtungs-prozess
selbst zu leisten, damit diese dem gefordertem
Fertigungsprozess gerecht werden.
Eine weitere Motivation für dieses Vorhaben war die Tatsache, das der Einsatz von DLC-Beschichtungen auch hinsichtlich der gestiegenen ökologischen Anforderungen
interessant ist, da hier Möglichkeiten für die Trockenbearbeitung bzw. die Minimalmengenschmiertechnik gesehen werden.
Bild 1: DLC-Beschichtung von Sägebändern
Die Bearbeitung von vergütetem Stahl ist mit einem
unbeschichteten Sägeband nur unter Verwendung von
Schmiermittel möglich. Eine Trockenbearbeitung führt
bereits nach wenigen Schnitten zum völligen Versagen
der Werkzeuge (Bild 2). Die Kombination TiCN/DLC-Beschichtung ermöglicht das Sägen im Trockenschnitt. Damit besteht die Möglichkeit, auch Maschinen auf Trockenbearbeitung umzustellen, welche bislang auf Grund dieses problematischen Arbeitsgangs nur nass betrieben
werden konnten. In diesem Bereich bestehen gute Möglichkeiten, die gewonnenen Erkenntnisse nach einer gewissen Optimierungsphase in reale Produkte umzusetzen.
Ergebnisse
Im Ergebnis der Arbeiten an diesem Forschungsprojekt
wurde deutlich, dass für die Leistungsfähigkeit DLC-beschichteter Sägebänder die Kombination einer „konventionellen“ Hartstoffschicht (CrN, TiCN und TiAlN) mit einer DLC-Schicht (Bild 1) von ausschlaggebender Bedeutung ist, um die erforderlichen bzw. gewünschten Leistungssteigerungen zu erreichen. Eine alleinige Betrachtung der DLC-Schicht führte, wie die Versuchswerkzeuge
gezeigt haben, nicht zu den gewünschten Erfolgen.
Bild 2: Anzahl der gesägten Abschnitte mit beschichteten und
unbeschichteten Sägebändern
Die Untersuchungen wurden im Rahmen eines F/E-Projektes durch das BMWA
gefördert. (Förderkennzeichen: 1104/00)
GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung e.V./
Institut für Werkzeugtechnik und Qualitätsmanagement
Am Bad 2
98574 Schmalkalden
Tel: (03683) 69 00-37;
e-mail: [email protected]
Fax: (03683) 69 00-16
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. S. Reich
Dr. Ch. Schürer