LMT TeraSpeed – neue Höchstgeschwindigkeit beim Fräsen von Guss

Im Bereich der Zerspanung wachsen die Anforderungen an die eingesetzten Werkzeuge immer weiter: Auf der einen Seite kommen neue, anspruchsvollere Werkstoffe zum Einsatz. Auf der anderen Seite gibt es einen Trend hin zur Minimalmengenschmierung oder Trockenbearbeitung. – Beides führt im Vergleich zur Nassbearbeitung zu höheren Temperaturen am Werkzeug. Werkzeughersteller reagieren auf diese Entwicklung mit neuen Hochleistungsbeschichtungen, die dieser Belastung optimal widerstehen. Dabei erweist sich vor allem das nitridische Schichtsystem AlTiN (Aluminium-Titan-Stickstoff) aufgrund seiner Eigenschaften als ideal für die Zerspanung von Stahl und Guss. Es wird allerdings mithilfe eines PVD-Verfahrens erzeugt und genau das ist mit Blick auf die Trockenbearbeitung ein Problem: Die Temperaturbeständigkeit dieses Systems ist auf 900 Grad begrenzt.

Horizontalbearbeitung von Guss-Gehäuseplatten

Werkzeug hält deutlich höhere Temperaturen aus

Mit einer neuartigen Technologie der chemischen Gasphasenabscheidung (Chemical Vapour Deposition, CVD) ist es den Beschichtungsexperten des LMT-Allianzpartners Boehlerit erstmals gelungen, diese Grenze deutlich nach oben anzuheben. Das Ergebnis ist die Abscheidung einer CVD-AlTiN-Schicht mit dem Namen TERAspeed, die zum Beispiel im unterbrochenen Schnitt deutlich resistenter ist. TERAspeed zeichnet sich durch eine hohe Härte von rund 3.500 Vickers-Härte (HV) aus. Zudem sorgt ein Aluminiumgehalt von mehr als 90 Prozent für eine hohe Temperaturbeständigkeit von bis zu 1.100 Grad Einsatztemperatur. „Die Kombination aus Schichtsystem und CVD-Technologie ist für die Leitungsfähigkeit entscheidend. AlTiN steht für Zähigkeit und Temperaturstabilität, CVD für extrem hohe Haftfestigkeit und eine homogene Schichtdickenverteilung an Span- und Freifläche. Mit der neuen Beschichtungstechnologie nutzen wir gleichzeitig die Vorteile von beiden Technologien“, erklärt Beschichtungsexperte und Projektleiter Reinhard Pitonak von Boehlerit.

Der Unterschied ist deutlich zu sehen: Der Verschleiß beim Eckfräsen ist mit der neuen TERAspeed-Sorte LCK10M deutlich reduziert.

Leistungssteigerungen von bis zu 200 Prozent

Die Vorteile für den Kunden liegen auf der Hand: Aufgrund der Härte und Temperaturbeständigkeit können erheblich höhere Schnittparameter verwendet werden, als bei den am Markt erhältlichen PVD-AlTiN-Schichten. Die Werkstücke werden viel schneller bearbeitet, ohne dass dies zu Lasten der Prozesssicherheit ginge. Die Fertigungskosten sinken massiv. Pilotanwendungen ergeben riesige Leistungssteigerungen: Beim Planfräsen nimmt das Zerspanvolumen gegenüber den anderen Sorten um mehr als 100 Prozent zu, beim Eckfräsen steigt es sogar um 200 Prozent an. „Die Schnittgeschwindigkeiten, die man mit den neu beschichteten Wendeschneidplatten erreichen kann, erreicht sozusagen Tera-Größenordnungen [10 hoch 12]. Daher auch der Name TERAspeed“, erklärt Produktmanagerin Jana Siouzou von LMT Fette.

Optimale Lösung für die Gussbearbeitung

Gerade in der Gussbearbeitung spielt die TERAspeed-Beschichtung ihre volle Leistungsfähigkeit aus. Der Werkstoff kommt zum Beispiel im Automobilbau immer häufiger zum Einsatz – aus guten Gründen: Er ist im Vergleich zu Stahl zugfester und gleichzeitig leichter. Die effiziente und wirtschaftliche Zerspanung von Guss ist jedoch eine Herausforderung. „Zum Beispiel bei Gusseisen mit Kugelgrafit liegt der Kohlenstoff kugelförmig vor. Dieses Gefüge verbessert die mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu lamellarem Grafit. Zugfestigkeiten bis 1.000 Megapascal (N/mm²) erschweren allerdings die Zerspanung. Mit TERAspeed bieten wir jetzt eine hocheffiziente Lösung, die gerade im Bereich der Gussbearbeitung für eine überragende Leistungsfähigkeit sorgt. Mit den höheren Schnittgeschwindigkeiten kann der Anwender deutlich Kosten einsparen“, erklärt Siouzou. – Derzeit wird die Produkteinführung von Wendeplatten mit TERAspeed-Beschichtung vorbereitet, ab Juli steht die Innovation dann allen Kunden zur Verfügung.