Kern Micro zerspant fünfachsig Hartmetall

Wenn Hunderttausende oder gar Millionen gleicher Bauteile mittels Spritzgieß- oder Prägetechnik hergestellt werden, ist Hartmetall für formgebende Einsätze oder Prägestempel der am besten geeignete Werkstoff. Denn gegenüber "normalem" Stahl zeichnet sich Hartmetall beispielsweise bei Spritzgießformen mit rund 10 bis 15-fach höheren Standzeiten aus. Ähnliche Vorteile lassen sich beim Einsatz des Werkstoffs für Prägestempel bei der Münzherstellung sowie für Zerspanungswerkzeuge nachweisen.

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Die andere Seite der Medaille: Was sich in der Anwendung als großer Pluspunkt darstellt, erweist sich bei der Herstellung als echte Herausforderung. Für die Bearbeitung von Hartmetall brauchen Fertigungsbetriebe spezielles Know-how, passende Werkzeuge und die entsprechende Maschinentechnik.

Besonders weit verbreitet sind Senk- und Drahterodieranlagen. Mit ihnen lässt sich Hartmetall unkompliziert abtragen: scharfe Kanten, exakte Formen oder tiefe, enge Taschen – alles kein Problem. Daher kommen viele Werkzeug- und Formenbauer kaum an dieser Technologie vorbei. Wer bereits entsprechende Maschinen hat, liegt mit dem Erodieren in vielen Fällen genau richtig. Auch der hierbei entstehende Wärmeeintrag ins Bauteil macht nur selten Schwierigkeiten. Aufwendig ist eher das anschließend notwendige Polieren, das nur von gut ausgebildeten Spezialisten erledigt werden kann: Hier dürfen keine Fehler passieren, denn Bauteile in diesem Fertigungsstadium haben oft einen Wert im vier- oder gar fünfstelligen Eurobereich.

Weniger abhängig von der handwerklichen Fähigkeit und Tagesform einzelner Mitarbeiter ist eine andere Möglichkeit der Hartmetallbearbeitung, die allerdings relativ wenig bekannt und vor allem bei kleineren oder mittelgroßen Bauteilen sinnvoll ist: Fräsen, Schleifen und Gewindeschneiden mit hochwertigen 5-Achs-Bearbeitungszentren wie der Kern Micro oder Kern Pyramid Nano. Diese Maschinen erzeugen dauerhaft hochgenaue Hartmetallbauteile mit bester Oberflächenqualität. Den Beweis dafür traten Kern-Anwendungstechniker mit einem 20-mm-Hartmetallfräser von Gühring aus Ultrafeinstkorn an: Der Fräser wurde so in eine Kern Micro eingespannt, dass der Werkzeugschaft bearbeitet werden kann. Am Ende zierte ihn ein gerundetes Zahnprofil. In der Stirnfläche glänzt zudem eine Kalotte mit scharfkantigem Übergang, und (kaum sichtbar) haben die Fertigungsprofis in die Halbkugel noch ein kleines, lehrenhaltiges Gewinde eingebracht.

Für den ersten größeren Metallabtrag wurde ein preisgünstiger Schleifstift mit Diamantbesatz und 6 mm Durchmesser eingesetzt. Damit wurden fünfachsig alle wesentlichen Formen vorgeschruppt, mit Abtragswerten, die bei etwa 5 mm Fräsbreite und 0,03 mm Schnitttiefe liegen. Anschließend schlichteten die Zerspaner mit einem PKD-Fräser mit definierter Diamantschneide die Form des Werkstücks fertig. Zu guter Letzt wurde noch das lehrenhaltige M2-Gewinde eingebracht – alles in einer Aufspannung.

Am Beispielwerkzeug erreichen die Kern-Anwendungstechniker Formtoleranzen im Bereich von kleiner 5 µm und Oberflächengüten bis R_a = 0,018 µm. Diese Musterwerte lassen sich auch jederzeit beim Anwender erreichen, ob für die Herstellung etwaiger Formeinsätze, Prägestempel oder Wendeplatten. Das bereits aufwendige Polieren reduziert sich so auf ein Minimum oder kann mitunter ganz entfallen. Übrigens: Auch beim Einbringen von Gewinden ist das Fräsen gegenüber dem Erodieren unschlagbar. Für ein lehrenhaltiges M2-Gewinde mit einer Tiefe, die dem doppelten Durchmesser entspricht, benötigt man mit einem erosiven Prozess etwa 90 min. Mit der Kern Micro lässt sich das Gleiche in rund 8 min erreichen. ta