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09.08.2019

Hartmetall fünfachsig bearbeiten

Ein Anwendungsbeispiel auf einer Kern Micro

Hartmetall wird gerne für Prägestempel und Einsätze in Formwerkzeuge verwendet. Die Bearbeitung dieses verschleißfesten Materials erfolgt meist auf Erodier- und Schleifanlagen. Unter Umständen eignet sich aber ein 5-Achs-Bearbeitungszentren für diese Aufgaben.

  • Ein Hartmetallfräser als Musterwerkstück – links vor und rechts nach der Bearbeitung auf einer Kern Micro. © Kern

    Ein Hartmetallfräser als Musterwerkstück – links vor und rechts nach der Bearbeitung auf einer Kern Micro. © Kern

  • Bei der fünfachsigen Hartmetallbearbeitung erreicht die KERN Micro Formtoleranzen im Bereich von kleiner 5 µm und Oberflächengüten bis Ra = 0,018 µm. © Kern

    Bei der fünfachsigen Hartmetallbearbeitung erreicht die Kern Micro Formtoleranzen im Bereich von kleiner 5 µm und Oberflächengüten bis Ra = 0,018 µm. © Kern

  • Bei der fünfachsigen Hartmetallbearbeitung erreicht die KERN Micro Formtoleranzen im Bereich von kleiner 5 µm und Oberflächengüten bis Ra = 0,018 µm. © Kern

    Bei der fünfachsigen Hartmetallbearbeitung erreicht die Kern Micro Formtoleranzen im Bereich von kleiner 5 µm und Oberflächengüten bis Ra = 0,018 µm. © Kern

  • In der Stirnfläche des 20 mm-Hartmetallfräsers glänzt eine Kalotte mit scharfkantigem Übergang und einem kleinen, lehrenhaltigen M2-Gewinde in der Mitte der Halbkugel. © Kern

    In der Stirnfläche des 20 mm-Hartmetallfräsers glänzt eine Kalotte mit scharfkantigem Übergang und einem kleinen, lehrenhaltigen M2-Gewinde in der Mitte der Halbkugel. © Kern

  • Die neue Kern Micro: Die guten Ergebnisse bei der  Hartmetallbearbeitung reduzieren den Zeitaufwand fürs Polieren erheblich. © Kern

    Die neue Kern Micro: Die guten Ergebnisse bei der Hartmetallbearbeitung reduzieren den Zeitaufwand fürs Polieren erheblich. © Kern

  • Kern-Anwendungstechniker Alex Stauder (Leitung, links) und Christoph Staltmeir kennen die Vorzüge der Hartmetallbearbeitung mit dem Fünfachszentrum KERN Micro

    Kern-Anwendungstechniker Alex Stauder (Leitung, links) und Christoph Staltmeir kennen die Vorzüge der Hartmetallbearbeitung mit dem Fünfachszentrum Kern Micro. © Kern

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Wenn Hunderttausende oder gar Millionen gleicher Bauteile durch 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 Spritzgussformen durch rund 10 bis 15-fach höhere Standzeiten aus. Ähnliche Vorteile lassen sich beim Einsatz des Werkstoffs für Prägestempel bei der Münzherstellung sowie für Zerspanungswerkzeuge nachweisen.
Aber: 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.

Bewährte Bearbeitungsstrategien: Senk- und Drahterodieren

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, wie Alex Stauder, Leiter Anwendungstechnik der Kern Microtechnik GmbH, Eschenlohe, bestätigt: „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.“ Ala aufwendig bezeichnet der Ingenieur 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.“

Wenig bekannt: Hartmetallbearbeitung im Fünfachszentrum

Weniger abhängig von der handwerklichen Fähigkeit und Tagesform einzelner Mitarbeiter ist eine andere Möglichkeit der Hartmetallbearbeitung, die vor allem bei kleineren oder mittelgroßen Bauteilen sinnvoll ist: Fräsen, Schleifen und Gewindeschneiden mit hochwertigen Fünfachs-Bearbeitungszentren wie der Kern Micro oder Kern Pyramid Nano.

Den Beweis dafür treten die Kern-Anwendungstechniker Alex Stauder und Christoph Staltmeir an einem von der Firma Gühring zur Verfügung gestellten 20 mm-Hartmetallfräser aus Ultrafeinstkorn an. Dessen Schaft dient als Muster-Bearbeitungswerkstück. Dafür wird der Fräser so in eine Kern Micro eingespannt, dass der Werkzeugschaft bearbeitet werden kann. Am Ende ziert 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.

Schruppen mit Schleifstift, Schlichten mit Fräser

Und so wird’s gemacht: Für den ersten größeren Metallabtrag setzt Christoph Staltmeir einen preisgünstigen Schleifstift mit Diamantbesatz und sechs Millimeter Durchmesser ein. Er erklärt: „Damit schruppen wir fünfachsig alle wesentlichen Formen vor, mit Abtragswerten, die bei etwa 5 mm Fräsbreite und 0,03 mm Schnitttiefe liegen. Anschließend schlichten wir mit einem PKD-Fräser mit definierter Diamantschneide die Form des Werkstücks fertig.“ Zu guter Letzt bringt Staltmeir noch ein lehrenhaltiges M2-Gewinde ein. Er ergänzt: „Das passiert natürlich alles in einer Aufspannung.“ Schließlich prüft er gemeinsam mit Alex Stauder das Gesamtergebnis und zeigt sich zufrieden, denn schon das erste Teil ist ein gutes Teil.

Ergebnis: niedrige Formtoleranzen, hohe Oberflächenqualitäten

Am Beispielwerkzeug erreichen die Kern-Anwendungstechniker Formtoleranzen im Bereich von kleiner 5 µm und Oberflächengüten bis Ra = 0,018 µm. „Das aufwendige Polieren reduziert sich so auf ein Minimum oder kann mitunter ganz entfallen“, sagt Stauder und erwähnt noch einen besonderen Pluspunkt des Bearbeitungszentrums bei der Hartmetallbearbeitung: „Beim Einbringen von Gewinden ist das Fräsen gegenüber dem Erodieren unschlagbar. Für ein lehrenhaltiges M 2-Gewinde mit einer Tiefe, die dem doppelten Durchmesser entspricht, benötigt man mit einem erosiven Prozess etwa 90 Minuten. Mit der Kern Micro erledigen wir das Gleiche in rund 8 Minuten.“

Unternehmensinformation

KERN Microtechnik GmbH

Olympiastr. 2
DE 82438 Eschenlohe
Tel.: 08824 9101-0
Fax: 08824 9101-124

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