Page 7 - Diamantwerkzeuge

1-2 Technik
Einführung in die Welt
der ultraharten Schneidstoffe Monokristalliner Diamant
Monokristalliner Diamant (DM oder Werkstattbezeich- nung MKD) besitzt die grösste Härte aller Stoffe und wird meist für die Feinstarbeit verwendet. Die extrem scharfen Schneiden mit einem Radius, der kleiner als 1 μm ist, lassen Oberflächengenauigkeiten kleiner RZ 0,02 μm zu. Die Schneidenschärfe erzeugt bei der Zer- spanung nur einen ganz geringen Schnittdruck ohne jede Wärmeentwicklung. Dadurch hat der monokristalli- ne Diamant eine maximale Verschleissbeständigkeit und damit das Werkzeug eine lange Standzeit. Sind dagegen Füllstoffe (z.B. Si, SiC oder Glasfaser) enthalten, kann die Schneidegeometrie wegen der fehlenden Zähigkeit rasch zerstört werden. Der monokristalline Diamant besteht aus reinem Kohlenstoff und ist thermisch und chemisch bis 650° stabil.
Da Diamant-Einkristalle richtungsabhängige Festigkeits- werte aufweisen, müssen die Diamanten so eingebaut werden, dass die maximale Standzeit erreicht werden kann. Diamantbestückte Werkzeuge eignen sich gut für die Bearbeitung von Buntmetalllegierungen wie Gold, Platin, Messing und Silber, sowie von Aluminium und festen Kunststoffen.
Polykristalliner Diamant Polykristalliner Diamant (DP oder Werkstattbezeichnung PKD) als Schneidstoff auf einem Hartmetallträger, auf den erst eine dünne Metallschicht und anschliessend eine 0,5 bis 1,5mm dicke Schicht aus synthetischem Diamantpulver aufge- sintert wird. Aufgrund des polykristallinen Gefüges ist DP isotrop (richtungsunabhängig) und damit sind sei- ne Festigkeitseigenschaften richtungsunabhängig. Die Schnittgeschwindigkeit liegt fast um die Hälfte niedriger als bei Einkristallen, doch die Vorschubgeschwindigkeit kann um das Zehnfache gesteigert werden. Gegenüber monokristallinen Diamanten hat PKD eine höhere Zähig- keit, jedoch eine geringere Verschleissbeständigkeit und eine schlechtere Mikroschneidenqualität.
Chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposition CVD)
Der High Tech Schneidstoff für die Zerspanung übertrifft den PKD hinsichtlich Verschleissfestigkeit, Standzeit und erreichbare Oberflächengüte.
Die synthetisch kristallinen Diamantschichten werden aus einer Gasphase abgeschieden, die im Allgemeinen zu 99 Vol. % aus Wasserstoff und nur etwa 1 Vol. % aus eriner Kohlenstoffquelle (Methan, Acetylen) besteht.
Die Gase werden entweder thermisch, mit Hilfe eines Plasmas oder Lasers aktiviert. Der Überschuss an Was- serstoff unterdrückt unter anderem die Bindung von sp-hybridisierten Kohlenstoffspezies (Graphit, amorpher Kohlenstoff).
Mit den so hergestellten Diamantwerkzeugen zum Drehen, Fräsen und Bohren lassen sich stark abrasiv wirkende Werkstoffe zerspannen. Dazu zählen Elekt- rodenwerkstoffe, Hartkohle, Graphit und Kupfer, die modernen Leichtbau- Werkstoffe. wie z.B. Aluminium- Silicium-Legierungen, Metall-Matrix-Komposite, faser- verstärkte Kunststoffe oder auch Holzwerkstoffe.
Polykristallines kubisches Bornitrid (BN oder Werkstattbezeichnung CBN)
Polykristallines kubisches Bornitrid (BN oder Werkstatt- bezeichnung CBN) wird hauptsächlich zur Bearbeitung von harten und abrasiven Eisenwerkstoffen mit einer Härte bis 68 HRC eingesetzt, da es, anders als die su- perharten Schneidstoffe DM und DP, nicht mit Eisen reagiert und eine Warmbeständigkeit bis 2000°C auf- weist. BN wird als bis zu 1,5mm dicke Schicht durch das sogenannte Hochdruck-Flüssigphasensintern auf Hart- metallplattten aufgebracht oder als massiver Körper hersgestellt. Als Bindephase dient in der Regel Titannitrid oder Titancarbid.
Die nachfolgende Übersicht dient zur Wahl der geeigneten Schneidstoffe und Schneidegeometrien. Die Kombinati- on der Werkstoffgruppe und des Anwendungsbereiches ergeben den entsprechenden Schneidstoff.
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