Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 07/2015, 09.07.2015

«Bieten umfassendes Schneidprogramm»

Auf Hochglanz bearbeitete, hochgenaue Bauteile aus Messing finden eine immer weitere Verbreitung. Einsatzfelder sind die Astrophysik genauso wie hochwertige Armaturen oder exklusive Wohnaccessoires. Die Herausforderung: Durch die geänderte EU-Trinkwasser-Richtlinie zeichnet sich ein Verzicht auf Blei auch im Einsatz als Legierungsbestandteil bei Messing ab. Welche Folgen sich daraus für die Zerspanung ergeben, liess sich die «Technische Rundschau» von Markus Kannwischer erklären, Leiter Technik bei der Paul Horn GmbH.

Herr Kannwischer, welchen Einfluss hat das Fehlen des Legierungsbestandteils Blei auf die Zerspanbarkeit von Messing?

Zur Verbesserung der Zerspanbarkeit wird Kupferwerkstoffen wie Messing seit jeher Blei zulegiert. Durch den Verzicht auf Blei wird die Zerspanbarkeit dieser Werkstoffe signifikant verschlechtert. Erhöhter Werkzeugverschleiss durch Adhäsion und Materialaufschmierungen, die Bildung langer Band- und Wirrspäne und im Verbund geringere Prozesssicherheit und Produktivität sind die Folge.

Gibt es eigentlich schon Messing-Werkstoffe, die ohne Blei auskommen?

In den letzten Jahren wurde eine Reihe bleifreier oder bleiarmer Kupferwerkstoffe entwickelt, um den neuen gesetzlichen Auflagen zu genügen. Bekannter Vertreter ist die unter dem Markennamen «Ecobrass» oder «Cuphin» geführte Messingsorte CuZn21Si3P oder weitere Sondermessinge wie zum Beispiel die Knetlegierung CuZn10Si4, die Gussvariante CuZn10Si4-C und viele andere.

Wie verhalten sich diese neuen Messingsorten bei der Zerspanung?

Allgemein gilt, dass bei den bleifreien Messingwerkstoffen höhere spezifische Schnittkräfte und Werkzeugtemperaturen festzustellen sind. Sie liegen im Durchschnitt beim Doppelten oder Dreifachen des bekannten Automatenmessings CuZn39Pb3. Starke Werkstoffaufschmierungen auf der Spanfläche sowie auf der Freifläche vor allem bei der Bearbeitung von CuCr1Zn führen zum Herausreissen von TiAlN-Schichten und legen das Hartmetallsubstrat frei. Scharfkantige beschichtete Schneiden unterliegen dabei ebenso – bedingt durch die hohe Adhäsionsneigung der bleifreien Kupferwerkstoffe und den hohen Zerspankräften – Verschleissarten wie es Initialverschleiss in Folge von Mikroausbrüchen gibt.

Wenn konventionell beschichtete Hartmetallwerkzeuge also nicht mehr das Mittel der Wahl sind, welche Alternativen bietet beispielsweise Horn an?

Während keramische Schneidstoffe wegen ihrer hohen Adhäsionsneigung und geringen Wärmeleitfähigkeit ungeeignet sind, bewähren sich diamantbeschichtete Schneiden und Schneidstoffe wie polykristalliner Diamant  –  PKD  –, CVD-Diamant und monokristalliner Diamant – MKD – mit noch höherem Leistungsprofil. Vor allem MKD ist unübertroffen bei der Erzeugung von hochpräzisen Spiegelglanzoberflächen. Je nach Kupferwerkstoff oder Bearbeitungsart erweisen sich PKD oder CVD-Diamant als Schneidstoffe der Wahl.

Warum ist das so?

Im Vergleich zu TiAlN-Beschichtungen weisen eingesetzte Diamantschichten oder Diamantschneidstoffe eine wesentlich glattere Oberfläche, einen geringeren Reibwert, geringste Adhäsionsneigung und eine signifikant höhere Wärmeleitfähigkeit auf. Darüber hinaus besitzen Diamantbeschichtungen oder Diamantschneiden aufgrund ihrer hohen Härte einen hervorragenden abrasiven Verschleisswiderstand, sodass sie bestens auch für die Trockenbearbeitung geeignet sind.

Wie verändern sich die Bearbeitungsparameter mit diesen neuen Schneidstoffen?

Die Schnittgeschwindigkeiten liegen beim Mehrfachen von TiAlN-beschichteten Schneiden. Mit ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit verringern sie auch den Wärmeeintrag ins Werkstück, was gerade bei kleinen und geometrisch anspruchsvollen Bauteilen die Mass- und Formgenauigkeit verbessert. Früher verhinderte der reibungsmindernde Bleifilm den erhöhten Wärmeeintrag ins Bauteil, zum Beispiel bei der Bearbeitung von CuZn39Pb3. Das muss heute eben durch andere Schneidstoffe mit anderen Eigenschaften kompensiert werden.

Der Anwender muss also nicht befürchten, in Zukunft bei der Bearbeitung von bleifreiem Messing Schiffbruch zu erleiden?

Nein, wirklich nicht. Denn mit diesen an die Bearbeitungsaufgabe optimal angepassten Schneidstoffen wird eine signifikante Steigerung der Werkzeugstandzeit, der geometrischen Genauigkeit, der Oberflächenqualität, des Zeitspanvolumens, der Produktivität und vor allem der Prozesssicherheit erzielt. Wir von Horn haben längst auf diese Anforderungen reagiert und bieten ein umfassendes Schneidstoffprogramm für individuelle, produktive, sichere und wirtschaftliche Lösungen


Horn: Dihawag
2504 Biel, Tel. 032 344 60 60
info@dihawag.ch, www.phorn.de



Markus Kannwischer, Paul Horn GmbH: «Diamantbeschichtungen oder Diamantschneiden sind bestens für die Trockenbearbeitung von bleifreiem Messing geeignet.» (Bild: Horn)

Produktportfolio in vier Jahren um 50 Prozent ausgeweitet

Die Paul Horn GmbH ist seit 2010 beim Produktportfolio um mehr als 50 Prozent gewachsen. Beispielweise erweitern Hochvorschubfräser, Tangentialfräser und modulare Stechwerkzeuge das Kernsortiment. Zurzeit umfasst das Produktionsprogramm über 20 000 Varianten an Standardwerkzeugen. Dazu kommen bis heute über 120 000 Sonderwerkzeuglösungen. Jährlich werden etwa 96 000 Fertigungsaufträge abgewickelt und rund 9 Mio. Schneidplatten in Losen von durchschnittlich 90 Stück mit einem Automatisierungsgrad von 97 Prozent produziert. Fast 50 Prozent der Aufträge werden dabei über das beschleunigende System «Greenline» abgewickelt, mit einer Lieferzeit von maximal nur fünf Arbeitstagen ab Zeichnungsfreigabe durch den Kunden.