Untersuchung des Einsatzverhaltens von binderlosem Hartmetall zur hochpräzisen Fräsbearbeitung einer silizium- und magnesiumhaltigen Aluminiumlegierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506652301

Der Werkzeug- und Formenbau zählt in Deutschland zu den wichtigsten Industriezweigen des produzierenden Gewerbes. Durch eine stetig wachsende technologische Entwicklung unterliegt der Werkzeug- und Formenbau immer größer werdenden Anforderungen an die Formgenauigkeiten GF sowie Oberflächenrauheitskennwerte der zu fertigenden Bauteile. Für die Vor- und Nullserie bis hin zur ersten Phase der Serienproduktion hergestellten Spritzgussformen stellt die Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung (AlMgSi1) den gebräuchlichsten Werkstoff dar. Zur Herstellung der Spritzgussformen aus der AlMgSi1-Legierung kann das Fräsen als ein geeignetes Fertigungsverfahren angesehen werden. Zum Stand der Technik werden noch immer unbeschichtete Hartmetall(HM)-Werkzeuge eingesetzt. Die bei der Schruppbearbeitung angewandten unbeschichteten HM-Werkzeuge weisen eine Bindephase aus Cobalt auf, welche einen erheblichen Werkzeugverschleiß durch das temperaturbedingte Herauslösen der Bindephase zeigen. Dies führt neben der Schwächung des Schneidstoffkomplexes, welcher den Werkzeugverschleiß begünstigt, zu erhöhten Oberflächenrauheitskennwerten und reduzierten Formgenauigkeiten GF, was zu einer hohen wirtschaftlichen Belastung führt. Für die Schlichtbearbeitung werden in Abhängigkeit zum Anwendungsfall kostenintensive Diamant-fräswerkzeuge genutzt, wobei ebenfalls kein wirtschaftlicher Prozess betrachtet werden kann. Daher soll in diesem Forschungsvorhaben die Einsatzfähigkeit von binderlosem HM (bHM) als innovativer Schneidstoff analysiert werden. Durch eine veränderte Härte H sowie Gefügeeigenschaften, welche die Prozessfähigkeit und Anwendbarkeit beeinflussen, sind tiefergehende wissenschaftliche Untersuchungen durchzuführen. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Identifikation signifikanter Verschleißcharakteristiken der bHM-Werkzeuge, die Entwicklung einer Prozesstechnologie zur Schneidkanten¬präparation sowie die Analyse der Einsatzfähigkeit bei der Zerspanung der AlMgSi1-Legierung. Zur Realisierung des Vorhabens sowie entsprechend der aufgestellten wissenschaftlichen Forschungshypothese werden zunächst die werkstoffspezifischen Eigenschaften charakterisiert und analysiert. Darauf aufbauend sind tiefergehende Verschleißuntersuchungen durchzuführen, um signifikante Verschleißcharakteristiken der bHM-Werkzeuge zu ermitteln. Für das Forschungsvorhaben werden zweischneidige Kugelfräswerkzeuge eingesetzt, da diese über eine hohe Stabilität verfügen und komplexe Geometriestrukturen ermöglichen. Für die Präparation der durch die Schleifbearbeitung hergestellten Schneidkanten werden zur Reduzierung der maximalen Schartigkeiten RS,max Tauchgleitläppversuche durchgeführt, wodurch verbesserte Voraussetzungen für die nachfolgenden Zerspanuntersuchungen gewährleistet werden. Daran anschließend wird die Einsatzfähigkeit der bHM-Werkzeuge und das Verschleißverhalten in Abhängigkeit des Schnittwegs lc analysiert, um die wissenschaftliche Forschungshypothese bewerten zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen