Fräsbearbeitung von Wolframcarbid-Kobalt-Hartmetall mit CVD-D Diamantwerkzeugen

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit ist es, anhand von Fräsversuchen an einem Hartmetallwerkstück die optimale Bearbeitungsparameter für die spanende Bearbeitung von Hartmetallen zu ermitteln. Bei den untersuchten Parametern handelt es sich um die Schnittgeschwindigkeit, die Vorschubgeschwindigkeit, die Drehzahl, die Schnitttiefe sowie die Fräserüberdeckung. Des Weiteren wurden die Zerspankräfte, der Verschleiß und die Oberflächenrauheiten analysiert und ausgewertet. Die herkömmliche Vorgehensweise bei der Bearbeitung von Hartmetallen bezieht sich auf die Grünlingsbearbeitung vor dem Sintern sowie auf das Schleifen bzw. das Erodieren danach. Mittels der Fräsbearbeitung können die Nachbearbeitungskosten sowie die Bearbeitungsdauer stark reduziert werden, sodass die erzeugten Werkstücke wirtschaftlicher hergestellt werden können. Bei der Analyse der Fräsparameter haben sich einige Werte ergeben, die äußerst vielversprechend sind. So konnte die Bearbeitungsdauer beim Hauptversuch im Vergleich zum Schleifprozess um das ca. 30-fache reduziert werden. Anstatt 15 h, die der Schleifprozess für die zu bearbeitende Fläche üblicherweise benötigt, wurden beim Fräsen für ein Spanvolumen von 500 mm^3 nur ca. 31 min benötigt. Außerdem wurden Oberflächenrauheiten von Ra ≤ 0,4 μm und Rz ≤ 3 μm erreicht, was eine weitere Nachbearbeitung vereinfacht. Es konnte gezeigt werden, dass die spanende Bearbeitung von Hartmetallen mit geeigneten Parametern möglich ist und immense Vorteile in Bezug auf Bearbeitungsdauer und Oberflächengüte hat.

This work aims to determine optimum machining parameters for the machining of hard metals by means of milling tests on a hard metal workpiece. The investigated parameters are cutting speed, feed rate, rotational speed, depth of cut and cutting overlap. The conventional approach to machining hard metals refers to green machining before sintering and grinding or eroding afterwards. Furthermore, cutting forces, wear and surface roughness were analysed and evaluated. By means of milling, the post-machining costs as well as the machining times can be significantly reduced, which makes the produced workpieces more economical.During the analysis of the milling parameters, some parameters turned out to be extremely promising. For example, the machining time for the main test was reduced by a factor of about 30 compared to the grinding process. Instead of 15 h required by the grinding process for the surface to be machined, only approx. 31 min were required for milling, for a chip volume of 500 mm^3. In addition, surface roughness of Ra ≤ 0,4 μm and Rz ≤ 3 μm were achieved, which virtually eliminates the need for further reworking. It could be shown that the machining of hard metals with appropriate parameters is possible and has immense advantages in terms of machining times and surface quality.