Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein beschichtetes Hartmetallwerkzeug und betrifft
insbesondere ein Verfahren, mit dem die Verschleißbeständigkeit eines beschichteten
Hartmetallwerkzeuges verbessert wird, ohne seine Bruchfestigkeit zu beeinträchtigen,
indem die Dicke eines Beschichtungsfilms für ein Hartmetall-Grundmaterial erhöht wird
und ein Einsatz-Stegabschnitt oberflächenbehandelt wird, um seine Form nach dem
Beschichten vorzugeben.
Beschreibung des technischen Hintergrundes
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Im Allgemeinen wird ein Werkzeug zum Schneiden eines Metallmaterials aus
Sinterkarbid hergestellt, d. h. einer WC-CO-Legierung oder einer Legierung, die hergestellt wird,
indem ein Karbonitrid von Ti, Ta oder Nb zugesetzt wird. In den letzten Jahren jedoch
wird zunehmend ein Hartmetallwerkzeug eingesetzt, das hergestellt wird, indem eine
Fläche eines Grundmaterials, das aus Sinterkarbid oder Cermet besteht, oder das aus
Aluminiumoxid- oder Siliziumnitrid-Keramik besteht, mit einem Beschichtungsfilm von 3
bis 15 um Dicke durch CVD (chemical vapor deposition - Abscheidung aus der
Gasphase) oder PVD (physical vapor deposition - Abscheidung aus der Dampfphase)
beschichtet wird, um eine hohe Schnittgeschwindigkeit zu erreichen. Der
Beschichtungsfilm wird aus einem Karbid, einem Nitrid, einem Karbonitrid, einem Karbooxid, einem
Bornitrid oder einem Oxid eines Metalls, das zur Gruppe IVa, Va oder VIa des
Periodensystems der Elemente gehört, oder einer festen Lösung desselben hergestellt. Ein
Beschichtungsfilm, der aus Diamant oder diamantartigem Kohlenstoff besteht, wird
ebenfalls eingesetzt.
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Ein derartiges beschichtetes Hartmetallwerkzeug wird hergestellt, indem ein Hartmetall-
Grundmaterial durch Honen, Abfasen oder eine daraus kombinierte Verarbeitung abgerundet
wird, um so eine Schneidkantenform auszubilden, durch die die Bruchfestigkeit
des brüchigen Hartmetalls ausgeglichen wird, und das Grundmaterial mit einem
Beschichtungsfilm beschichtet wird. Der Beschichtungsfilm wird mit einem bekannten
Verfahren mehrschichtig ausgeführt, um die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs zu
verbessern. Es ist jedoch nicht möglich, ein Problem ausreichend zu vermeiden, das auf
einander widersprechende Erscheinungen zurückzuführen ist, durch die die
Verschleißfestigkeit abnimmt, wenn der Betrag des Abkantens des Hartmetall-Grundmaterials erhöht
wird, obwohl die Bruchfestigkeit zunimmt, während die Bruchfestigkeit abnimmt, wenn
der Betrag des Abkantens verringert wird, obwohl die Verschleißfestigkeit verbessert
wird.
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EP 0127416 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Beschichtungsfilm von einem Einsatz-
Stegabschnitt durch Oberflächenbehandlung nach Beschichten einer Fläche eines
Hartmetall-Grundmaterials teilweise entfernt wird, wobei der Beschichtungsfilm dabei die
Festigkeit einer Schneidkante verbessert und eine Verbesserung der
Verschleißfestigkeit erreicht wird. Bei dem in dem erwähnten Dokument beschriebenen Verfahren ist
jedoch je nach dem Grad des Entfernens des Beschichtungsfilms die Verbesserung
sowohl der Bruchfestigkeit als auch der Verschleißfestigkeit nicht notwendigerweise
erreichbar.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein beschichtetes
Hartmetallwerkzeug mit einer langen Lebensdauer zu schaffen, dessen Verschleißfestigkeit
verbessert wird, ohne dass die Bruchfestigkeit beeinträchtigt wird, indem die Formen eines
Hartmetall-Grundmaterials und einer Beschichtungsschicht an seiner Schneidkante
optimiert werden.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein beschichtetes
Hartmetallwerkzeug zu schaffen, das sowohl hinsichtlich der Bruchfestigkeit als auch der
Verschleißfestigkeit verbessert ist.
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Um die erwähnten Aufgaben zu erfüllen, umfasst ein beschichtetes Hartmetallwerkzeug
gemäß der vorliegenden Erfindung ein Hartmetall-Grundmaterial mit einem scharfkantigen
bzw. abgekanteten Teil an einem Einsatz-Stegabschnitt, der einen
Verbindungsabschnitt zwischen einer Spanfläche und einer Freifläche bildet, sowie einen
Beschichtungsfilm, der auf eine Oberfläche des Hartmetall-Grundmaterials aufgetragen ist, und
weist einen oberflächenbehandelten Teil an dem Einsatz-Stegabschnitt an einer
Oberfläche des Beschichtungsfilms auf Das Merkmal dieses beschichteten
Hartmetallwerkzeugs besteht darin, dass der Beschichtungsfilm so ausgebildet ist, dass Rc1/(Rs1 + d)
< 1,0, wenn davon ausgegangen wird, dass Rs1 den Krümmungsradius einer konvexen,
gekrümmten Oberfläche darstellt, die an der Grenze zwischen einer Freifläche und dem
abgekanteten Teil ausgebildet ist, Re1 den Krümmungsradius einer konvexen,
gekrümmten Fläche darstellt, die an der Grenze zwischen der Freifläche und dem
oberflächenbehandelten Teil an der Oberfläche des Beschichtungsfilms ausgebildet ist, und d
die durchschnittliche Dicke des Beschichtungsfilms in einem Bereich außerdem
oberflächenbehandelten Teil darstellt.
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Diesem Aufbau gemäß ist der Beschichtungsfilm so ausgebildet, dass
Rc1/(Rs1 + d) < 1,0, so dass die Verschleißfestigkeit verbessert werden kann, ohne die
Bruchfestigkeit zu beinträchtigen.
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Die Erfinder haben die Beziehung zwischen den Krümmungsradien der Schneidkante an
dem Hartmetall-Grundmaterial und der Beschichtungsschicht ermittelt und den
erwähnten Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung mit den folgenden Einzelheiten
entwickelt:
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Es ist bereits bekannt, dass die Bruchfestigkeit eines beschichteten
Hartmetallwerkzeugs durch die Zähigkeit bestimmt wird, über die das Material des
Hartmetall-Grundmaterials, das als eine zu beschichtende Matrix dient, und eine Kantenformung des
unbeschichteten Hartmetall-Grundmaterials entscheiden. Wenn das
Hartmetall-Grundmaterial mit einem Oxid, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder ZrO&sub2;, beschichtet wird,
neigt die Dicke des Beschichtungsfilms im Allgemeinen dazu, an einem Eckenabschnitt
der Schneidkante, der einen Einsatz-Stegabschnitt bildet, ein Maximum zu erreichen.
Wenn davon ausgegangen wird, dass Rc1 den Krümmungsradius der
Beschichtungsfilmfläche an der Grenze zwischen der Freifläche und dem oberflächenbehandelten
Einsatzabschnitt darstellt, Rs1 dementsprechend den Krümmungsradius der Oberfläche
des Hartmetall-Grundmaterials darstellt und d die durchschnittliche Dicke des Beschichtungsfilms
in einem Bereich außer dem oberflächenbehandelten Teil darstellt, stehen
diese Werte daher im Allgemeinen in einer Beziehung, die Rc1 > Rs1 + d erfüllt. Wenn
ein Verfahren eingesetzt wird, mit dem die Maximierung der Filmdicke an dem
Eckenabschnitt unterdrückt wird, indem H&sub2;S als Ausgangsmaterialgas zum Beschichten des
Grundmaterials mit einem Aluminiumoxidfilm verwendet wird, ist es jedoch möglich,
einen Beschichtungsfilm, der eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke hat, die eine
Beziehung Rc1 = Rs1 + d erfüllt, an der Schneidkante des Hartmetall-Grundmaterials
herzustellen.
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Die Schärfe des beschichteten Werkzeugs, über die der Betrag des Krümmungsradius
Rc1 entscheidet, wird im Vergleich zu der in einem unbeschichteten Zustand geringfügig
verringert, wobei gleichzeitig die Verschleißfestigkeit abnimmt. Es ist erwiesen, dass
diese Neigung verstärkt wird, wenn die Dicke des Beschichtungsfilms zunimmt, und
zwar besonders ausgeprägt, wenn die Dicke 15 um übersteigt.
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Zu diesem Zweck haben die Erfinder einen Versuch unternommen, den
Krümmungsradius Rs1 an der Grenze zwischen der Freifläche und dem Einsatz-Stegabschnitt des
Hartmetall-Grundmaterials im Vergleich zu dem eines herkömmlichen Werkzeugs zu
vergrößern, das Grundmaterial mit einem Film mit einer größeren Dicke als der des
herkömmlichen zu beschichten und anschließend den Beschichtungsfilm
oberflächenzubehandeln.
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Dabei haben die Erfinder festgestellt, dass die Verschleißfestigkeit des beschichteten
Hartmetallwerkzeugs ohne nachteilige Auswirkungen auf die Bruchfestigkeit verbessert
werden kann, indem der Krümmungsradius Rc1 verringert wird und der Einsatzabschnitt
abgekantet wird, um eine Schneidkantenform zu erzielen, die die Beziehung
Rc1 < Rs1 + d erfüllt.
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Bei dem beschichteten Hartmetallwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist der
Beschichtungsfilm vorzugsweise so ausgebildet, dass Rc2/(Rs2 + d) > 1,0 gilt, wenn
davon ausgegangen wird, dass Rs2 den Krümmungsradius einer konvexen gekrümmten
Oberfläche darstellt, die an der Grenze zwischen der Spanfläche und dem
scharfkantigen bzw. abgekanteten Teil an der Oberfläche des Hartmetall-Grundmaterials
ausgebildet ist, und Rc2 den Krümmungsradius einer konvexen gekrümmten Oberfläche darstellt,
die an der Grenze zwischen der Spanfläche und dem oberflächenbehandelten Teil
an der Oberfläche des Beschichtungsfilms in dem erwähnten Aufbau ausgebildet ist.
Sowohl die Bruchfestigkeit als auch die Verschleißfestigkeit können verbessert werden,
indem beide Beziehungen Rc1/(Rs1 + d) < 1,0 und Rc2l(Rs2 + d) > 1,0 erfüllt werden.
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Um die Bruchfestigkeit und die Verschleißfestigkeit weiter zu verbessern, ist das
Werkzeug vorzugsweise so ausgebildet, dass das Verhältnis Rc1/(Rs1 + d) wenigstens 0,2
und nicht mehr als 0,8 beträgt und/oder das Verhältnis Rs2/(Rc2 + d) wenigstens 2,0
und nicht mehr als 5,0 beträgt.
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Die oben stehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der
vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die Formen eines scharfkantigen bzw. abgekanteten
Teils eines Hartmetall-Grundmaterials und eines oberflächenbehandelten Teils
eines Beschichtungsfilms an einem Einsatz-Stegabschnitt eines beschichteten
Hartmetallwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 2 ist eine Perspektivansicht, die die Form eines Wendeeinsatzes bzw. einer
Wendeplatte zeigt, die eingesetzt wird, um den Effekt der vorliegenden
Erfindung zu bestätigen;
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Fig. 3 dient der Veranschaulichung von Kolkverschleiß, der an einer Kontaktfläche
zwischen einem Span und einer Spanfläche einer Wendeplatte in einem
Schneidversuch verursacht wird;
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Fig. 4A ist eine typische Perspektivansicht, die der Veranschaulichung der Definition
eines zunehmenden Flächenverhältnisses (increasing surface area rate) dient,
und Fig. 4B dient der Veranschaulichung eines Verfahrens zum Bestimmen der
Fläche eines gemessenen Teils durch Abtasten;
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die eine Querschnittsform eines Werkstücks zeigt, das
für unterbrochenes Schneiden bei Bruchfestigkeitsversuchen eingesetzt wird;
und
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Fig. 6A ist eine Schnittansicht, die ein beschichtetes Hartmetallvverkzeug zeigt, das mit
einem vierschichtigen Beschichtungsfilm beschichtet ist, der noch nicht
oberflächenbehandelt ist, Fig. 6B ist eine Schnittansicht, die das beschichtete
Hartmetallwerkzeug mit einer Oxidkeramikschicht zeigt, die nach der
Oberflächenbehandlung des Beschichtungsfilms auf dem gesamten Einsatz-Stegabschnitt
verbleibt und Fig. 6C ist eine Schnittansicht, die das beschichtete
Hartmetallwerkzeug in einem Zustand nach dem Entfernen der Oxidkeramikschicht von
einem Teil des Einsatz-Stegabschnitts zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Eine Oberfläche eines Hartmetall-Grundmaterials 1 mit einem abgekanteten Einsatz-
Stegabschnitt 3, der einen Verbindungsabschnitt zwischen einer Freifläche 4 und einer
Spanfläche 6 bildet, ist, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einem Beschichtungsfilm 2
beschichtet, der wiederum oberflächenbehandelt ist, um einen oberflächenbehandelten
Teil an dem Einsatz-Stegabschnitt 3 auszubilden, der an der Oberfläche des
Beschichtungsfilms 3 vorhanden ist, so dass ein Hartmetallwerkzeug mit der in Fig. 1
dargestellten Querschnittsform entsteht.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten beschichteten Hartmetallwerkzeug, das wie oben
beschrieben ausgebildet ist, sind der abgekantete Teil des Hartmetall-Grundmaterials 1
sowie der oberflächenbehandelte Teil des Beschichtungsfilms 2 so ausgebildet, dass sie
die Beziehungen Rc1/(Rs1 + d) < 1,0 sowie Rc2/(Rs2 +d) > 1,0 erfüllen, wenn davon
ausgegangen wird, dass Rs1 den Krümmungsradius einer konvexen gekrümmten
Fläche darstellt, die an der Grenze zwischen der Freifläche 4 und dem abgekanteten Teil
an der Oberfläche des Hartmetall-Grundmaterials 1 ausgebildet ist, Rc1 den
Krümmungsradius einer konvexen gekrümmten Fläche darstellt, die an der Grenze zwischen
der Freifläche 4 und dem oberflächenbehandelten Teil an der Oberfläche des
Beschichtungsfilms 2 ausgebildet ist, und d die durchschnittliche Dicke des
Beschichtungsfilms 2 in einem Bereich außer dem oberflächenbehandelten Teil darstellt.
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So können sowohl die Bruchfestigkeit als auch die Verschleißfestigkeit verbessert
werden, indem beide Beziehungen Rc1/(Rs1 +d) < 1,0 und Rc2/(Rs2 + d) > 1,0 erfüllt
werden. Die Verschleißfestigkeit kann verbessert werden, ohne die Bruchfestigkeit zu
beeinträchtigen, indem wenigstens nur die Beziehung Rc1/(Rs1 + d) < 1,0 erfüllt wird.
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Obwohl die in diesen Ungleichungen ausgedrückten Beziehungen vorzugsweise für alle
abgerundeten Nasenabschnitte 8 eines Einsatzes 3 einer Wendeplatte 7 gelten, die in
Fig. 2 dargestellt ist, wird der erwähnte Effekt in bestimmtem Maße erzielt, wenn diese
Beziehungen nur für Teile derselben gelten.
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Der Wert des Krümmungsradius Rc1 wird wie folgt gemessen. Zunächst wird das
beschichtete Hartmetallwerkzeug mit dem oberflächenbehandelten Beschichtungsfilm 2
entlang einer Schnittlinie senkrecht zu seinem Einsatz geschnitten, und anschließend
wird die Schnittfläche in einem Harzelement eingebettet. Diese Schnittfläche wird plan
geschliffen und hochglanzpoliert, anschließend geätzt und dann wird nach Bedarf Gold
darauf aufgetragen. Eine Fotografie eines Teils um den Einsatz-Stegabschnitt des
Musters herum, das auf die beschriebene Weise hergestellt wird, wird mit einem
Lichtmikroskop bei einer Vergrößerung von 1500 gemacht. Diese Fotografie wird mit einer
Bildverarbeitungseinrichtung erfasst, um auf diesem Bild Punkte A und B festzulegen,
die von einem Ausgangspunkt 0 an der Grenze zwischen einem unbehandelten Teil und
dem oberflächenbehandelten Teil des Beschichtungsfilms an der Freiflächenseite um
5 um in Richtung der Spanfläche bzw. um 5 um in Richtung der Freifläche an der
Oberfläche des Beschichtungsfilms entfernt sind. Der Radius eines Kreises, der durch die
Punkte 0, A und B verläuft, die auf die oben beschriebene Weise festgelegt werden, wird
auf der Grundlage der Koordinaten (X, Y) derselben berechnet, um so den
Krümmungsradius Rc1 zu bestimmen. Die Krümmungsradien Rc2, Rs1 und Rs2 werden auf
ähnliche Weise wie oben bestimmt.
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Die Oberfläche des Beschichtungsfilms 2 wird in geeigneter Weise mit einer Bürste
behandelt, die eine harte Substanz, wie beispielsweise Diamant oder SiC, enthält, oder mit
einer elastischen Schleifscheibe, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf
beschränkt ist. Die Schneidkantenform nach der Oberflächenbehandlung wird durch die
Drehgeschwindigkeit der Bürste oder der Schleifscheibe, ihre Härte, den Winkel der
Behandlung in Bezug auf die Spanfläche des Werkzeugs, die Presskraft der
Schleifscheibe, das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Schneidöl und dergleichen beeinflusst.
Um eine gewünschte Schneidkantenform herzustellen, ist es daher notwendig, diese
Bedingungen in geeigneter Weise zu bestimmen.
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Das Hartmetall-Grundmaterial 1 kann beispielsweise aus Sinterkarbid, Cermet oder
Keramik, z. B. Siliziumnitrid oder faserverstärkter Keramik (fiber-reinforced ceramic - FRC),
hergestellt werden, und das eingesetzte Material kann eine
Gradientenzusammensetzung haben. Das Material mit einer Gradientenzusammensetzung kann mit einer zähen
Schicht oder eine Keramikschicht an seiner Oberfläche versehen sein. Das Material für
die Beschichtungsschicht 2 kann aus einem Karbid, einem Nitrid, einem Karbonitrid,
einem Karbooxid, einem Bornitrid oder einem Oxid eines Elementes hergestellt werden,
das zur Gruppe IVa, Va oder VIa des Periodensystems gehört, d. h. Ti, Zr oder Hf; V, Nb
oder Ta; oder Cr, Mo oder W oder Al oder einer festen Lösung daraus. Die
Beschichtungsschicht 2 kann alternativ dazu aus Diamant oder diamantartigem Kohlenstoff
hergestellt werden. Diese Beschichtungsschicht wird mit CVD oder PVD hergestellt.
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Das beschichtete Hartmetallwerkzeug gemäß dieser Ausführung ist so ausgebildet,
dass das Verhältnis dx/d wenigstens 0,2 und nicht mehr als 0,8 beträgt, wenn davon
ausgegangen wird, dass die durchschnittliche Dicke des Beschichtungsfilms für das
Hartmetall-Grundmaterial wenigstens 15 um beträgt und dx die Dicke an dem Einsatz-
Stegabschnitt darstellt, dessen minimale Dicke durch die Oberflächenbehandlung
verringert ist.
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Wenn eine konstante Dicke eines Beschichtungsfilms bei einem herkömmlichen
Hartmetallwerkzeug 15 um überschreitet, nimmt der Radius Rc1 der Krümmung an der
Oberfläche dieses Beschichtungsfilms zu, so dass sich die Schärfe des
Hartmetallwerkzeugs verringert. Wenn das beschichtete Hartmetallvverkzeug so ausgebildet ist, dass
das Verhältnis dx/d in dem Bereich 0,2 bis 0,8 liegt, wenn davon ausgegangen wird,
dass d die durchschnittliche Dicke des Beschichtungsfilms 2 an der Freifläche 4
darstellt, bei der es sich um einen nicht abgekanteten Bereich handelt, und dx die Dicke
des kleinsten Teils des Einsatz-Stegabschnitts 3 darstellt, dessen Dicke durch die
Oberflächenbehandlung verringert ist, kann hingegen die Schärfe des Werkzeugs mit dem
Beschichtungsfilm 2 verbessert werden, der mit einem nichtverdünnten Teil mit einer
Dicke von wenigstens 15 um versehen ist, was im Allgemeinen nicht praktiziert wird,
und die Verschleißfestigkeit verbessert wird. Daher kann ein beschichtetes
Hartmetallwerkzeug, das mit dem Beschichtungsfilm 2 mit einer Dicke von 20 bis 50 um versehen
ist, umgesetzt werden.
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Das Verhältnis dx/d wird auf wenigstens 0,2 festgelegt, da die Zeit bis zum Freiliegen
des Hartmetall-Grundmaterials 1, das auf den Verschleiß des Beschichtungsfilms 2
zurückzuführen ist, außerordentlich verkürzt wird, so dass die Verschleißfestigkeit
abnimmt, wenn der Wert unter 0,2 liegt, wobei selbst dann keine nennenswerte
Verbesserung der Bruchfestigkeit zuerkennen ist, wenn der Wert über 0,8 festgelegt wird.
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Das beschichtete Hartmetallwerkzeug ist vorzugsweise so ausgebildet, dass das
Verhältnis Rs2/Rs1 der zwei Krümmungsradien des Hartmetall-Grundmaterials 1
wenigstens 0,7 und nicht mehr als 1,3 beträgt. Wenn das Verhältnis Rs2/Rs1 in dem Bereich
von 0,7 bis 1,3 festgelegt wird, wird die Spannungskonzentration des
Schneidwiderstandes, der auf den Einsatz-Stegabschnitt 3 des Hartmetall-Grundmaterials 1 wirkt,
verringert. Das Werkzeug wird vorzugsweise abgekantet, indem es mit einer Zentrifugal- oder
Schwingtrommel (vibrating barrel) geschliffen wird. Dieses Abkantverfahren ist als
industrielles Mittel zum Glätten der Oberfläche des Hartmetall-Grundmaterials 1 auf nicht
mehr als 0,3 um bei Rmax wirkungsvoll. Die Verschleißfestigkeit wird verringert, wenn
das Verhältnis Rs2/Rs1 geringer als 0,7 ist, während die Bruchfestigkeit verringert wird,
wenn das Verhältnis 1,3 übersteigt.
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Das beschichtete Hartmetallwerkzeug ist vorzugsweise so ausgebildet, dass das
Verhältnis Rc2/Rc1 der zwei Krümmungsradien an der Oberfläche des Beschichtungsfilms
2 wenigstens 2,0 und nicht mehr als 50 beträgt. Wenn das beschichtete
Hartmetallwerkzeug so ausgebildet ist, dass das Verhältnis Rc2/Rc1 im Bereich 2,0 bis 50 liegt, sind
die Verschleißfestigkeit und die Bruchfestigkeit außerordentlich gut im Gleichgewicht
miteinander. Die Verschleißfestigkeit verringert sich, wenn das Verhältnis Rc2/Rc1
kleiner ist als 2,0, während die Bruchfestigkeit verringert wird, wenn das Verhältnis 50
übersteigt.
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Der abgekantete Teil an der Oberfläche des Beschichtungsfilms 2 ist vorzugsweise so
ausgebildet, dass das Verhältnis a/b wenigstens 1,5 und nicht mehr als 4,0 beträgt,
wenn davon ausgegangen wird, dass a und b seine Breiten an der Spanflächenseite
bzw. der Freiflächenseite darstellen, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist. Der Effekt der
Verbesserung der Verschleißfestigkeit verringert sich, wenn das Verhältnis a/b weniger als
1,5 beträgt, während die Bruchfestigkeit abnimmt, wenn das Verhältnis 4,0 übersteigt.
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Vorzugsweise hat der Beschichtungsfilm 2 eine mehrschichtige Struktur, die wenigstens
eine Oxidkeramikschicht enthält, und ist so oberflächenbehandelt, dass ein Teil der
Dicke wenigstens einer der Oxidkeramikschichten über den gesamten Bereich des
Einsatz-Stegabschnitts verbleibt. So weist beispielsweise ein beschichtetes
Hartmetallwerkzeug mit einer Beschichtungsschicht 2, die aus vier Schichten besteht, wobei nur eine
der Schichten aus einer Oxidkeramikschicht 2a besteht, wie dies in Fig. 6A dargestellt
ist, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit auf, wenn ein Teil der Dicke der
Oxidkeramikschicht 2a auf dem gesamten Bereich eines abgekanteten Teils verbleibt, wie dies in
Fig. 6B dargestellt ist, während die Verschleißfestigkeit abnehmen kann, wenn die
Oxidkeramikschicht 2a teilweise von dem abgekanteten Teil entfernt wird, wie dies in Fig. 6C
dargestellt ist.
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Das heißt, das Auftreten von Kolkverschleiß 9 an einer Position, die in Fig. 3 dargestellt
ist, das auf den Anstieg der Schnitttemperatur beim Hochleistungsschneiden
zurückzuführen ist, wird durch das Vorhandensein der Oxidkeramikschicht 2a an dem Einsatz-
Stegabschnitt 3 erheblich eingeschränkt. Insbesondere wenn das erwähnte Verhältnis
a/b im Bereich von 1,5 bis 4 liegt, wird der Beschichtungsfilm an der Seite der
Spanfläche 6 durch die Oberflächenbehandlung in großem Maß entfernt, und ein Bereich, in
dem es leicht zu dem Kolkverschleiß 9 kommt, überlappt eine Kontaktfläche eines
Spans 10. Das heißt, es ist außerordentlich effektiv, den Kolkverschleiß 9 zu verringern,
indem die Oxidkeramikschicht 2a belassen wird.
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Bei dem beschichteten Hartmetallwerkzeug gemäß dieser Ausführung wird ein
zunehmendes Flächenverhältnis an wenigstens einem Abschnitt des oberflächenbehandelten
Teils des Beschichtungsfilms 2 auf wenigstens 0,1% und nicht mehr als 1,3%
festgelegt. Das zunehmende Flächenverhältnis an dem Einsatz-Stegabschnitt 3 nach der
Oberflächenbehandlung wird in dem Bereich von 0,1 bis 1,3% festgelegt, so dass die
Ablösebeständigkeit des Beschichtungsfilms 2 zusätzlich zur Verbesserung der
Bruchfestigkeit und der Verschleißfestigkeit verbessert werden kann. Während die
Ablösefestigkeit des Beschichtungsfilms 2 verbessert wird, wenn sich die Oberfläche nach der
Oberflächenbehandlung einer Hochglanzfläche nähert, ist es in der Industrie schwierig,
die Oberfläche so zu behandeln, dass das zunehmende Flächenverhältnis geringer ist
als 0,1, während die Ablösefestigkeit nicht stark verbessert werden kann, wenn das
zunehmende Flächenverhältnis 1,3% übersteigt. Der Grad der Freilegung der Oberfläche
des Hartmetall-Grundmaterials an dem abgekanteten Teil während des Schneidens wird
aufgrund der Verbesserung der Ablösefestigkeit des Beschichtungsfilms 2 verringert, so
dass verhindert wird, dass ein Werkstück durch Adhäsion mit dem abgekanteten Teil
verschweißt wird, wodurch die Bruchfestigkeit des Werkzeugs so weiter verbessert
werden kann.
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Das zunehmende Flächenverhältnis ist ein numerischer Wert, der durch einen
mathematischen Ausdruck (Sa/Sm - 1) · 100% quantifiziert wird, wenn davon ausgegangen
wird, dass Sm eine Messfeldfläche darstellt und Sa die Fläche des gemessenen Teils
darstellt, wie dies in Fig. 4A dargestellt ist. Das heißt, dieser Wert drückt das
zunehmende Verhältnis eines Oberflächenunregelmäßigkeitsbereiches des
Messfeldflächenabschnitts in Bezug auf die Fläche unter der Voraussetzung aus, dass der
Messfeldflächenabschnitt eine vollständige Hochglanzfläche ist. Die Fläche wird durch diesen
numerischen Wert quantifiziert, da Informationen bezüglich der dreidimensionalen
Oberflächenrauhigkeit einschließlich der horizontalen Oberflächenrauhigkeit mit diesem
numerischen Wert quantifiziert werden können, während der herkömmliche Rauhigkeitsindex,
wie beispielsweise Rmax oder Ra, nur die Oberflächenrauhigkeit in der vertikalen
Richtung ausdrücken kann.
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Die Fläche Sa des gemessenen Teils wird bestimmt, indem die Koordinaten von
Positionen, die in Fig. 4B mit schwarzen Punkten dargestellt sind, entlang Pfeil M abgetastet
und bestimmt werden und die Summe der Flächen s11, s12, ... von Dreiecken mit
Scheitelpunkten der Abtastpunkte x11, x12, x21, ... an der Oberfläche des gemessenen
Teils berechnet wird.
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Beispiele, die den Effekt der vorliegenden Erfindung belegen, werden im Folgenden
beschrieben.
Beispiel 1
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Eine Wechselplatte der Klasse ISO-P20 mit der Form Nr. SNMG120408 wurde so
abgekantet, dass die Breiten Rs1 und Rs2 an ihrem Einsatz-Stegabscbnitt 60 um bzw. 90 um
betrugen, und mit einem keramischen Beschichtungsfilm beschichtet, der die Breite d
von 10 um hatte und aus vier Schichten bestand, zu denen eine 0,5 um dicke unterste
TiN-Schicht, eine 7 um dicke Zwischenschicht aus TiCN, eine 2 um dicke
Zwischenschicht aus Al&sub2;O&sub3; und eine 0,5 um dicke oberste TiN-Schicht gehörten, und zwar mittels
CVD bei einer Temperatur von ungefähr 1000ºC. H&sub2;S-Gas wurde als Ausgangsmaterial
zum Ausbilden der Aluminiumoxidschicht eingesetzt, und es wurde verhindert, dass
diese ein maximales Maß an einem Kantenabschnitt erreichte. Damit war es möglich, einen
Beschichtungsfilm herzustellen, der im Wesentlichen keinen Dickenunterschied
zwischen planen und Kantenabschnitten aufwies.
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Muster dieser beschichteten Wendeplatte wurden mit verschiedenen Spanwinkeln
hergestellt, die mit Diamant-Schleifkörnchen (# 400) erzeugt wurden, so dass
unterschiedliche Werte von Rc1 und Rc2 entstanden, wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist. Jedes
Muster wurde zum ununterbrochenen Schneiden eines Werkstücks 11 eingesetzt, das
aus hartem Kohlenstoffstahlmaterial (SCM435) bestand und mit vier Nuten 12 an
seinem Außenumfang versehen war, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, die seinen
Querschnitt zeigt, um die Bruchfestigkeit zu bewerten, und zwar unter den im Folgenden
aufgeführten Bedingungen, während die Verschleißfestigkeit jedes Musters mit einem
Werkstück aus einem Rundstahl bewertet wurde, der aus einem Stahlmaterial mit
niedrigem Kohlenstoffgehalt (SCM415) bestand, und zwar unter den im Folgenden
aufgeführten Bedingungen:
Bruchfestigkeitsversuch 1
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Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
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Vorschubwert: 0,2 bis 0,4 mm/U
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Schnitttiefe: 2 mm
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Schneidöl: Nein
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Eingesetzter Halter: PSUNR2525-43
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Die Zeit zwischen dem Beginn des Schneidens und dem Auftreten von Bruch wurde als
die Lebensdauer betrachtet, und der Durchschnitt der Lebensdauer an vier Ecken jedes
Musters wurde als die Lebensdauer dieses Musters betrachtet.
Verschleißfestigkeitsversuch 1
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Schnittgeschwindigkeit: 300 m/min
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Vorschubmaß: 0,3 mm/U
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Schnitttiefe: 1,5 mm
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Schnittzeit: 30 min
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Schneidöl: Ja
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Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 1
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Anmerkungen:
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1. d: durchschnittliche Dicke des Beschichtungsfilms auf dem unbehandelten
Oberflächenteil
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2. R2-Verhältnis: Rc2/(Rs2 + d) R1-Verhältnis: Rc1/(Rs1 + d)
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3. Tav: durchschnittliche Lebensdauer bei Bruchfestigkeitsversuch 1
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4. W: Abriebverlust bei Verschleißfestigkeitsversuch 1
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Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Muster
1-1 bis 1-6, bei denen die Werte Rc1 kleiner waren als der Wert Rs1 + d, gegenüber
dem Vergleichsmuster 1-1, das keiner Oberflächenbehandlung unterzogen wurde, und
dem Vergleichsmuster 1-2, das Oberflächenbehandlung unterzogen wurde, jedoch
außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches lag, bessere Verschleißfestigkeit aufwiesen,
ohne dass die Bruchfestigkeit beeinträchtigt wurde. Insbesondere die
erfindungsgemäßen Muster 1-3 bis 1-5, bei denen die Verhältnisse Rc1/(Rs + d) innerhalb des
Bereiches von 0,2 bis 0,8 liegen, wiesen besonders hervorragende Verschleißfestigkeit auf.
Beispiel 2
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Oberflächen von Grundmaterialien, die aus Wendeplatten aus Cermet der Klasse ISO-
P20 bestanden, wurden mit Beschichtungsfilmen mit Dicken d von 10 bis 22 um
beschichtet, um ein Vergleichsmuster 2-1 und erfindungsgemäße Muster 2-1 bis 2-7 mit
unterschiedlichen Werten von Rc2, Rs2, Rc1 und Rs11 mit der gleichen Diamantbürste,
wie sie in Beispiel 1 eingesetzt wurde, herzustellen. Tabelle 2 zeigt Versuchsergebnisse
dieser Muster.
Tabelle 2
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Anmerkungen:
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1. R2-Verhältnis: Rc2/(Rs2 + d) R1-Verhältnis: Rc1/(Rs1 + d)
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2. Tav: durchschnittliche Lebensdauer bei Bruchfestigkeitsversuch 1
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3. W: Abriebverlust bei Verschleißfestigkeitsversuch 1
-
4. d: durchschnittliche Dicke des Beschichtungsfilms auf dem unbehandelten
Oberflächenteil
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Wie aus den Ergebnissen hervorgeht, die in Tabelle 2 dargestellt sind, wiesen die
erfindungsgemäßen Muster 2-1 bis 2-7 gegenüber dem Vergleichsmuster 2-1, das
außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs lag, ausgezeichnete Bruchfestigkeit und
Verschleißfestigkeit auf. Die erfindungsgemäßen Muster 2-2 bis 2-7, bei denen die Verhältnisse
Rc2/(Rs2 + d) über 1,0 lagen, wiesen besonders hervorragende
Schneideigenschaften auf, und die erfindungsgemäßen Muster 2-4 bis 2-6, bei denen die Verhältnisse
Rc2/(Rs2 + d) innerhalb des Bereiches 2,0 bis 5,0 lagen, wiesen besonders
hervorragende Schneidleistung auf.
Beispiel 3
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Ein Verschleißfestigkeitsversuch ähnlich wie der in Beispiel 1 wurde mit
erfindungsgemäßen Mustern 3-1 bis 3-4 durchgeführt, die aus Hartmetall-Grundmaterialien mit den
gleichen Werten von Rs1 (60 um) und Rs2 (90 um) wie das Vergleichsmuster 1-1, das
in Beispiel 1 hergestellt wurde, mit Beschichtungsfilmen hergestellt wurden, die bis die
auf Dicken der TiCN-Zwischenschichten, die in Tabelle 3 dargestellt sind, identisch
waren, und mit einer Diamantbürste oberflächenbehandelt, die der an Beispiel 1 glich, so
dass die Werte von Rc1 und Rc2 identisch zu dem erfindungsgemäßen Muster 1-4
40 um bzw. 90 um betrugen.
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Tabelle 4 zeigt die Versuchsergebnisse.
Tabelle 3
Tabelle 4
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Anmerkungen:
-
1. R2-Veflältnis: Rc2/(Rs2 + d) R1-Verhältnis: Rc1(Rs1 + d)
-
2. V1: Abriebverlust des oberflächenbehandelten Musters bei
Verschleißfestigkeitsversuch 1
-
3. V0: Abriebverlust des Musters ohne Oberflächenbehandlung bei
Verschleißfestigkeitsversuch 1
-
4. Verbesserungsverhältnis: (V0-V1)/VO · 100
-
5. d: durchschnittliche Dicke des Beschichtungsfilms auf unbehandeltem
Oberflächenteil
-
Aus den in Tabelle 4 dargestellten Ergebnissen wird ersichtlich, dass die
erfindungsgemäßen Muster 3-2 bis 3-4, die mit den Beschichtungsfilmen versehen waren, deren
Dicken größer waren als 15 um, besonders starke Verbesserung der
Schneideigenschaften aufwiesen.
-
Dann wurden erfindungsgemäße Muster 4-1 bis 4-6 mit unterschiedlichen Dicken an
dem Einsatz-Stegabschnitt aus dem erfindungsgemäßen Muster 3-3 (Rs1 = 60 um,
Rs2 = 90 um und d = 22 um) hergestellt, indem ein Schneidwinkel der Bürste in Bezug
auf die Wechselplatten auf -10E eingestellt wurde und die
Oberflächenbehandlungszeiten verändert wurden. Ein Vergleichsmuster 4-2 wurde ohne jegliche
Oberflächenbehandlung hergestellt. Des Weiteren wurde ein Vergleichsmuster 4-1 außerhalb des
erfindungsgemäßen Bereiches hergestellt, indem der Schneidwinkel der Bürste in Bezug
auf die Wechselplatte auf 30E eingestellt wurde und Oberflächenbehandlung
durchgeführt wurde. Die Werte von Rc1 der erfindungsgemäßen Muster 4-1 bis 4-6, die auf die
erwähnte Weise hergestellt wurden, betrugen 40 um, 42 um, 45 um, 47 um, 48 um bzw.
50 um, d. h. sie lagen im Bereich von 40 bis 50 um, während der des Vergleichsmusters
4-1 100 um betrug. Des Weiteren betrugen die Werte von Rc2 der erfindungsgemäßen
Muster 4-1 bis 4-6 70 um, 75 um, 80 um, 83 um, 86 um und 90 um, d. h. sie lagen
innerhalb des Bereiches von 70 bis 90 um, während der des Vergleichsmusters 4-1 90 um
betrug.
-
Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse eines Schnittversuchs mit dem erfindungsgemäßen und
den Vergleichsmustern.
Tabelle 5
-
Anmerkungen:
-
1. R2-Verhältnis: Rc2/(Rs2 + d) R1-Verhältnis: Rc1/(Rs1 + d)
-
2. Tav: durchschnittliche Lebensdauer bei Bruchfestigkeitsversuch 1
-
3. W: Abriebverlust bei Verschleißfestigkeitsversuch 1
-
4. dx: minimale Dicke des kleinsten Abschnitts des Beschichtungsfilm
-
d: durchschnittliche Dicke des Beschichtungsfilms auf dem unbehandelten
Oberflächenteil
-
Wie aus den Versuchsergebnissen ersichtlich wird, die in Fig. 5 dargestellt sind,
verlängerte sich die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Muster 4-1 bis 4-6 erheblich,
während das Vergleichsmuster 4-2, das keiner Oberflächenbehandlung unterzogen wurde,
bei dem Bruchfestigkeitsversuch ausbrach. Aus den Ergebnissen des
Verschleißfestigkeitsversuchs wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Muster bis auf das Muster
4-6 verbesserte Verschleißfestigkeit aufwiesen. Betrachtet man diese Ergebnisse
insgesamt, wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Muster 4-2 bis 4-5, bei denen die
Verhältnisse dx/d innerhalb des Bereiches von 0,2 bis 0,8 lagen, besonders
hervorragende Schnitteigenschaften aufwiesen. Insbesondere die erfindungsgemäßen Muster
4-3
bis 4-5, bei denen die Verhältnisse dx/d innerhalb des Bereiches von 0,2 bis 0,6
lagen, wiesen besonders ausgezeichnete Bruchfestigkeit auf.
Beispiel 4
-
Vergleichsmuster 5-1 und 5-2 sowie erfindungsgemäße Muster 5-1 bis 5-2 mit
unterschiedlichen Werten von Rc1 und Rc2 wurden hergestellt, indem Wendeplatten mit
Keramikfilmen mit durchschnittlichen Dicken d von 10 um ähnlich wie in Beispiel 1
beschichtet wurden, so dass die Werte von Rs1 und Rs2 an Einsatz-Stegabschnitten aus
Grundmaterialien der Klasse ISO-K10 mit der Form Nr. SNMG120408 30 um betrugen,
und diese anschließend oberflächenbehandelt wurden. Diese Wendeplatten-Muster
wurden zum Schneiden von Werkstücken aus FCD450 und FCD700 eingesetzt, um die
Bruchfestigkeit und die Verschleißfestigkeit zu bewerten, und zwar jeweils unter den im
Folgenden aufgeführten Bedingungen. In diesen Versuchen wunde aufgrund des
Einsatzes der Grundmaterialien der Klasse K10 Kugelgraphiteisen eingesetzt.
Bruchfestigkeitsversuch 2
-
Schnittgeschwindigkeit: 150 m/min
-
Vorschubmaß: 0,2 bis 0,4 mm/U
-
Schnitttiefe: 2 mm
-
Schneidöl: Ja
-
Die Zeit zwischen dem Beginn des Schneidens und dem Auftreten von Bruch wurde als
die Lebensdauer betrachtet, und der Durchschnitt der Lebensdauer an vier Ecken jedes
Musters wurde als die Lebensdauer dieses Musters betrachtet.
Verschleißfestigkeitsversuch 2
-
Schnittgeschwindigkeit: 200 m/min
-
Vorschubmaß: 0,3 mm/U
-
Schnitttiefe: 1,5 mm
-
Schnittzeit: 10
min
-
Schneidöl: Ja
-
Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse dieser Schnittversuche
Tabelle 6
-
Anmerkungen:
-
1. R2-Verhältnis: Rc2/(Rs2 + d) R1-Verhältnis: Rc1/(Rs1 + d) Rc-Verhältnis: Rc2/Rc1
-
2. Tav: durchschnittliche Lebensdauer im Bruchfestigkeitsversuch 2
-
3. W: Abriebverlust beim Verschleißfestigkeitsversuch 2
-
Aus den Ergebnisse, die in Tabelle 6 dargestellt sind, wird ersichtlich, dass die
erfindungsgemäßen Muster 5-1 bis 5-5 gegenüber den Vergleichsmustern 5-1 und 5-2
ausgezeichnete Bruchfestigkeit und Verschleißfestigkeit aufwiesen und die
erfindungsgemäßen Muster 5-2 bis 5-4, bei denen die Verhältnisse Rc2/Rc1 innerhalb des Bereiches
von 2,0 bis 50 lagen, besonders ausgezeichnete Schnittleistung aufwiesen.
Beispiel 5
-
Ein Vergleichsmuster 6-1 mit Breiten Rs1 und Rs2 von 60 um und 90 um und einer
durchschnittlichen Dicke d von 16 um wurde aus dem gleichen Grundmaterial und mit
der gleichen Beschichtungsschicht wie das erfindungsgemäße Muster 3-2 in Beispiel 3
ohne Oberflächenbehandlung hergestellt, und ein Vergleichsmuster 6-2 sowie
erfindungsgemäße Muster 6-1 bis 6-5 wurden wie in Tabelle 7 dargestellt mit
Oberflächenbehandlung durch eine elastische Schleifscheibe mit SiC-Schleifkörnchen (#400) bei
verschiedenen Drehzahlen, Härtewerten und Drücken hergestellt. Diese Muster wurden
den gleichen Schnittversuchen wie in Beispiel 1 unterzogen. Tabelle 7 zeigt die
Versuchsergebnisse.
Tabelle 7
-
Anmerkungen:
-
1. R2-Verhältnis: Rc2/(Rs2 + d) R1-Verhältnis: Rc1/(Rs1 + d
-
2. Tav: durchschnittliche Lebensdauer bei Bruchfestigkeitsversuch 1
-
3. W: Abriebverlust bei Verschleißfestigkeitsversuch 1
-
Wie aus den Ergebnissen ersichtlich wird, die in Tabelle 7 dargestellt sind, wiesen die
erfindungsgemäßen Muster 6-1 bis 6-5 gegenüber den Vergleichsmustern 6-1 und 6-2
ausgezeichnete Schnittleistung auf Insbesondere die erfindungsgemäßen Muster 6-2
bis 6-4, bei denen die Verhältnisse a/b innerhalb des Bereiches 1,5 bis 4; 0 lagen,
wiesen besonders hervorragende Schnittleistung auf.
Beispiel 6
-
Die erfindungsgemäßen Muster 6-1 bis 6-5 und das Vergleichsmuster 6-1, die in
Beispiel 5 hergestellt wurden, wurden einem Schnittversuch mit Werkstücken aus Rundstäben,
die aus Stahl SCM435 mit hohem Kohlenstoffgehalt bestanden, bei schnell
ansteigender Temperatur unterzogen, und zwar unter den folgenden Bedingungen:
Verschleißfestigkeitsversuch 3
-
Schnittgeschwindigkeit: 180 m/min
-
Vorschubmaß: 0,3 mm/U
-
Schnitttiefe: 1,5 mm
-
Schnittzeit: 10 min
-
Schneidöl: Nein
-
Das Vergleichsmuster 6-1 konnte, wie in Tabelle 8 dargestellt, das Werkstück trotz
starken Abriebverlustes 10 Minuten lang schneiden, während es bei den
erfindungsgemäßen Mustern 6-3 bis 6-5 beim Schneiden zu Funkenbildung kam und sie nicht weiter
schneiden konnten. Es wird davon ausgegangen, dass die Aluminiumoxidschichten
aufgrund der Oberflächenbehandlung nach dem Beschichten bei den erfindungsgemäßen
Mustern entfernt wurden.
-
Dann wurde ein erfindungsgemäßes Muster 7-1 hergestellt, indem ein Grundmaterial mit
der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Werten für Rs1 und Rs2 von 60 um
und 90 um wie die erfindungsgemäßen Muster 6-1 bis 6-5 mit einem vierschichtigen
Beschichtungsfilm (Gesamtdicke d = 16 um) beschichtet wurde" der aus einer 0,5 um
dicken untersten TiN-Schicht, einer 2 um dicken Zwischenschicht aus Al&sub2;O&sub3;, einer
13 um dicken Zwischenschicht aus TiCN und einer 0,5 um dicken obersten TiN-Schicht
bestand, wobei ein Aluminiumoxid-Film darunter vorhanden war, der nach der
Oberflächenbehandlung auf einem Einsatz-Stegabschnitt verblieb, so dass es die gleichen
Werte Rc1 von 45 um, Rc2 von 120 um, a von 0,26 mm und b von 0,07 mm wie das
erfindungsgemäße Muster 6-4 hatte. Als es dem erwähnten
Verschleißfestigkeitsversuch 3 unterzogen wurde, wies dieses erfindungsgemäße Muster 7-1 ausgezeichnete
Verschleißfestigkeit auf, wie dies in Tabelle 8 dargestellt ist.
Tabelle 8
-
Anmerkung:
-
R2-Verhältnis: Rc2/(Rs2 + d) R1-Verhältnis: Rc1/(Rs1 + d)
-
Aus den Ergebnissen, die in Tabelle 8 dargestellt sind, wird ersichtlich, dass eine
Wendeplatte mit einem Beschichtungsfilm, bei dem ein Oxid-Film nach
Oberflächenbehandlung auf dem Einsatz-Stegabschnitt verbleibt, besonders hervorragende Schnittleistung
beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt aufweist,
bei dem Schnitttemperatur schnell ansteigt.
Beispiel 7
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Erfindungsgemäße Muster 8-1 bis 8-5 wurden durch Oberflächenbehandlung der
gleichen Muster wie Vergleichsmuster 1-1 ohne Oberflächenbehandlung mit elastischen
Schleifscheiben mit SiC-Schleifkörnchen (# 800 bzw. #1200) hergestellt. Diese
Werideplatten-Muster wiesen Werte für Rs1, Rs2, Rc1, Rc2, a, b und d. von 60 um, 90 um, 40
um, 90 um, 0,15 mm, 0,08 mm bzw. 10 um auf, d. h. sie waren im Wesentlichen
identisch mit dem erfindungsgemäßen Muster 1-4. Dann wurden die erfindungsgemäßen
Muster 8-1 bis 8-5 mit zunehmenden Flächenverhältnissen von 0,2 bis 1,3% und das
Vergleichsmuster 1-1 mit einem zunehmenden Flächenverhältnis von 2,4% mit dem
erfindungsgemäßen Muster 1-4 mit dem zunehmenden Flächemverhältnis von 1,5% an
dem Einsatz-Stegabschnitt verglichen, das in Beispiel 1 eingesetzt wurde. Die
zunehmenden Flächenverhältnisse wurden mit einem Messgerät ERA8000 von Kabushiki
Kaisha Elionix bei einer Messvergrößerung von 5000 zum Messen von feinen Unregelmäßigkeiten
unter Ausschluss von welligen Oberflächenteilen der
Hartmetall-Grundmaterialien mit Probenhäufigkeiten von 280 und 210 Punkten in der horizontalen bzw.
der vertikalen Richtung des Messfeldes gemessen.
-
Jede dieser Wendeplatten-Muster wurde zum ununterlbrochenen Schneiden eines
Werkstücks 11, das aus schweißbarem Formstahl (mold steel) SKD61 mit der in Fig. 5
dargestellten Querschnittsform bestand, unter den folgenden Bedingungen eingesetzt,
um die Ablösefestigkeit zu bewerten.
Abziehfestigkeitsversuch 1
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Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
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Vorschubmaß: 0,15 mm/U
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Schnitttiefe: 1,5 mm
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Schneidöl: Nein
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In diesem Versuch wurde die Zeit zwischen dem Beginn des Schneidens und dem
Auftreten eines Schneidenansatzes, das durch die Ablösung des Beschichtungsfilms des
Musters verursacht wurde, als die Lebensdauer des Musters betrachtet. Tabelle 9 zeigt
die Versuchsergebnisse.
Tabelle 9
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Anmerkungen:
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R2-Verhältnis: Rc2/(Rs2 + d), R1-Verhältnis: Rc1/(Rs1 + d)
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Aus den Versuchsergebnissen, die in Tabelle 9 dargestellt sind, wird ersichtlich, dass
eine Wendeplatte mit einem zunehmenden Flächenverhältnis innerhalb des Bereiches
von 0,1 bis 1,3% besonders hervorragende Ablösefestigkeit aufweist. Insbesondere die
erfindungsgemäßen Muster 8-1, 8-2, 8-4 und 8-5, deren zunehmende
Flächenverhältnisse innerhalb des Bereiches von 0,2 bis 1,0% lagen, wiesen besonders
hervorragende Ablösefestigkeit auf.
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Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und dargestellt wurde,
versteht sich, dass dies lediglich der Veranschaulichung und als Beispiel dient und nicht
einschränkend zu verstehen ist, wobei der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
durch den Inhalt der beigefügten Ansprüche begrenzt wird.