EP2467226A1 - Präzisionspressen und sintern von schneidplatten, insbesondere wendeschneidplatten - Google Patents

Präzisionspressen und sintern von schneidplatten, insbesondere wendeschneidplatten

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EP2467226A1
EP2467226A1 EP10736672A EP10736672A EP2467226A1 EP 2467226 A1 EP2467226 A1 EP 2467226A1 EP 10736672 A EP10736672 A EP 10736672A EP 10736672 A EP10736672 A EP 10736672A EP 2467226 A1 EP2467226 A1 EP 2467226A1
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EP
European Patent Office
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sintering
cutting
blank
insert
side surfaces
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10736672A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Bitterlich
Michael Fripan
Kilian Friederich
Wolfgang KRÜMMEL
Ulrich Mowlai
Andreas Schlagenhof
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ceramtec GmbH
Original Assignee
Ceramtec GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/23—Cutters, for shaping including tool having plural alternatively usable cutting edges

Definitions

  • the invention relates to a ready-to-use produced by sintering a blank ceramic cutting plate having a top and bottom, each having a support surface for installation in a clamping holder of a cutting tool, with the top and bottom connecting side surfaces and cutting edges having chamfers to Machining of workpieces.
  • the invention has for its object to improve a ready insert according to the preamble of claim 1 so that a post-processing after sintering is at least partially avoided.
  • a method for producing the insert according to the invention is to be specified.
  • a preferred use will be presented.
  • the entire upper and lower sides consist of the sintering skin produced during sintering. Since the sintered skin often has a higher hardness than the base material, the wear resistance of the cutting material is thereby increased.
  • all chamfers preferably consist of the sintering skin produced during sintering.
  • An insert according to the invention thus preferably satisfies a dimensional accuracy according to M tolerance according to ISO 1382 and / or a dimensional accuracy according to G tolerance according to ISO 1382.
  • the top and / or bottom of the cutting plate may have a trough or a through hole connecting the top and bottom.
  • top and / or bottom and / or the side surfaces and / or the chamfers may be provided with a single or multi-layer coating.
  • the cutting plate preferably consists of one or more of the following ceramic cutting materials:
  • the cutting plate is an indexable insert.
  • An inventive method for producing a prepared by sintering a blank ceramic cutting plate having a top and bottom, each having a support surface for installation in a clamping holder of a cutting tool, with the top and bottom connecting side surfaces and cutting edges having a chamfer , for machining of workpieces is preferably characterized in that the blank of the insert brought by precision presses in the desired shape, then the blank is sintered and after sintering at least partial surfaces of the bearing surfaces of the top and / or bottom and / or bevel be subjected to any material-removing treatment.
  • the entire top and bottom and / or all chamfers and / or all side surfaces subjected to no material-removing treatment is pressed by the precision pressing of the blank a trough in the top and / or bottom or a connecting the top and bottom through hole.
  • One or more of the following ceramic cutting materials are preferably used for the production of the blank:
  • a preferred method step is characterized in that the ceramic cutting materials are mixed to a compressible mass, which have a high flowability and thus in particular a constant mold filling, wherein the pourability angle characterizing the flowability of the mass is less than or equal to 35 °, preferably less than or equal to 30 ° , More preferably equal less than 25 ° is set.
  • the burrs of the blank are removed without damaging the edges of the blank.
  • the different pressing and shrinkage behavior of different mass batches is taken into account, whereby the green density-shrinkage characteristic of each batch is determined by pressing and sintering tests and the necessary production green density is determined and this production green density is set when setting the presses as a target value for the green density of the blanks ,
  • the gas exchange between the furnace atmosphere and the interior of the crucible in which the blanks are sintered is minimized and only crucible materials are used which are inert, ie, in no way interacting with the blanks during sintering.
  • the cutting insert according to the invention is used for cutting metals, plastics, wood or composite materials.
  • the dimensions are achieved in compliance with the M and G tolerance according to ISO 1832 when manufacturing indexable inserts made of materials of high performance ceramics by precision pressing and direct sintering.
  • the inventive step is therefore to bring the blank of the insert, before sintering, by precise pressing (also called precision presses) in such a form that allows that after sintering little or no regrinding of the top and bottom and / or the side surfaces of the finished sintered cutting plate is more necessary.
  • the invention comprises a method for producing a cutting plate, in which the blank of the cutting plate is brought into the desired shape by precision pressing and then the blank is sintered, thereby forming the cutting plate. According to the invention after sintering no, in any case less loops longer required. In the blank at the same time preferably a trough is pressed, which makes it possible to clamp the cutting plate on a holder of a carrier tool.
  • the invention further describes an insert with a sinter skin on the top and / or bottom and / or side surface and / or bevel of the insert. Preferably, these surfaces or cover these surfaces, the entire top and bottom of the insert.
  • the invention also describes a ceramic cutting insert or indexable insert which satisfies a dimensional accuracy according to G tolerance according to ISO 1382 and whose surfaces consist of the sintered skin produced during sintering and therefore have not suffered any damage due to a material-removing treatment.
  • the invention provides the following improvements in the application:
  • the damage to the ceramic by grinding is avoided, i. lower susceptibility of the products to operations in terms of scraping and crumbling.
  • the wear resistance of the cutting material is further increased, which manifests itself in practice during machining by lower open space and notch wear.
  • WSP indexable insert
  • Predominantly pressed The outer contour of the insert is pressed and sintered with high precision; the height (also known as the part height) of the WSP continues to be ground, and the edge is chamfered.
  • the side surfaces are e.g. by grinding to the correct degree, whereby the dimensional accuracy of the G
  • a chamfer can also be made by pressing alone or by grinding. Ready-pressed: External contour and part height are adjusted to the exact size by pressing and sintering only; Cutting edge is beveled. (Fig. 1) Highest embodiment: The chamfer is also precisely adjusted by pressing and sintering.
  • the invention relates to all high-performance ceramics cutting materials, in particular:
  • ⁇ - / ß-SiAIONe with and without hard material reinforcement, uncoated and coated.
  • an ⁇ -gradient present in the material and the near-surface hardness gradient associated therewith are retained.
  • the pressing process is preferably set extremely accurately and with high reproducibility.
  • Pressable mass with preferably very high flowability and thus constant mold filling capacity is through the characterized so-called angle of repose.
  • angle of repose For the measurement, a defined amount of pressed granules is allowed to trickle evenly into a transparent container. Then, the bottom plate is opened a little way, so that part of the powder expires.
  • the flowability of the granules remaining in the container powder forms a more or less steep edge whose
  • Angle is measured as angle of repose.
  • the angle of repose should be less than or equal to 35 °, preferably less than or equal to 30 °, particularly preferably less than or equal to 25 °, for a good flowability.
  • the green density-shrinkage characteristic of each batch is determined by pressing and sintering tests and the required production green density is determined from this.
  • This manufacturing green density applies when setting the presses as the setpoint for the green density of the blanks.
  • Special furnace construction to avoid sintering distortion, density, shrinkage and color gradients.
  • the gas exchange between furnace atmosphere and Tiegelinnerem must be minimized.
  • Only crucible materials that are inert, ie in no way interact with the blanks during sintering may be used. These measures are necessary to achieve a homogeneous shrinkage of the blanks during sintering. If, on the other hand, interactions of the blanks with the furnace atmosphere or the crucible material take place, the shrinkage of the
  • a sintering delay occurs, the corners and edges of the marginal parts are usually affected.
  • a high concentration of carbon in the gas atmosphere is caused by e.g. new graphite materials of the crucible or furnace insulation to reduce the sintering additives necessary for compaction on the surface.
  • the shrinkage at the edge of the component is lower than in the center of the component, resulting in a distortion in the sintered component.
  • a recess is preferably introduced in the cutting plates, as described in WO 03/013770 A1.
  • the trough has a spherical or circular elevation in the middle.
  • the top of the survey is above the trough bottom and below the Schneidplatten- top.
  • a clamping claw with adapted molded nose form fit into the trough of the insert.
  • This trough is used for positive clamping on a carrier body.
  • this cutting plate with the special trough offers itself. For further description of this trough see the cited document.
  • the trough is formed as shown in the EP 1 536 903 B1.
  • a first clamping recess for clamping is introduced into the cutting tool and coaxially to the first clamping recess, a second clamping recess is arranged, wherein the first clamping recess are arranged lower than the second clamping recess and both lower than the cutting plate top.
  • a clamping claw of the tool rests on the second clamping recess and, for example, engages with a nose in the first clamping recess.
  • the distance from the bearing surface of the clamping claw to the trough is thus always constant.
  • the cutting insert according to the invention can also be provided with a coating in one or more layers.
  • FIG. 1 shows the low scattering of the green densities from blank to blank. This should be less than or equal to 0.5%, preferably less than or equal to 0.3% of the mean.
  • the production green density was 1, 956 g / cm 3 , the green densities were within 1, 951 - 1, 963 g / cm 3 , the target at max. 0.3% deviation: 1, 951 - 1, 962 g / cm 3 .
  • the notch wear is reduced under the same conditions of use, namely
  • Service life criterion Dimensional accuracy
  • TDC indexable inserts
  • the inventively uncoated ⁇ - / ß-SiAION insert showed a significantly lower wear than the PcBN-WSP of the prior art after reaching the service life criterion.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine einsatzbereite durch Sintern eines Rohlings hergestellte keramische Schneidplatte mit einer Ober- und Unterseite, die jeweils eine Auflagefläche für den Einbau in einen Klemmhalter eines Schneidwerkzeuges aufweisen, mit die Ober- und Unterseite verbindenden Seitenflächen und mit Schneidkanten, die Fasen aufweisen, zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken. Damit eine Nachbearbeitung nach dem Sintern zumindest teilweise vermieden ist, wird vorgeschlagen, dass die Auflageflächen der Ober- und Unterseite und/oder die Fasen zumindest Teilflächen aufweisen, die aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen und keine Schädigung durch eine materialabtragende Behandlung erfahren haben.

Description

Präzisionspressen und Sintern von Schneidplatten, insbesondere
Wendeschneidplatten
Die Erfindung betrifft eine einsatzbereite durch Sintern eines Rohlings hergestellte keramische Schneidplatte mit einer Ober- und Unterseite, die jeweils eine Auflagefläche für den Einbau in einen Klemmhalter eines Schneidwerkzeuges aufweisen, mit die Ober- und Unterseite verbindenden Seitenflächen und mit Schneidkanten, die Fasen aufweisen, zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken. Bisher konnten die engen Toleranzen für eine keramische Schneidplatte (z.B. bei der G-Toleranz im Inkreisdurchmesser ± 25 μm bei d = 12,7 mm und in der Dicke s = ±130 μm) nur durch Nachschleifen nach dem Sintern, d.h. in dem Zustand, in dem der Werkstoff bereits alle seine herausragenden Eigenschaften ausgebildet hat, mit Diamantwerkzeugen eingestellt werden. Neben den Winkeln, Radien und der Schneidkantenpräparation der Wendeschneidplatten kommt es auch auf einen sicheren Halt der Wendeschneidplatte im Plattensitz an. Dieses stellt entsprechende Anforderungen an die Ebenheit der Auflagefläche der Wendeschneidplatten. Bisher konnte diese Anforderung nur durch Planschleifen mit Diamantwerkzeugen erreicht werden. Dieses Nachbearbeiten ist immer mit hohen Schleifkräften und -drücken verbunden, die Schädigungen des Werkstoffes bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einsatzbereite Schneidplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern ,dass eine Nachbearbeitung nach dem Sintern zumindest teilweise vermieden ist. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schneidplatte angegeben werden. Zusätzlich soll noch eine bevorzugte Verwendung vorgestellt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Ansprüche näher erläutert. Dadurch, dass die Auflageflächen der Ober- und Unterseite und/oder die Fasen zumindest Teilflächen aufweisen, die aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen und keine Schädigung durch eine materialabtragende Behandlung erfahren haben, ist eine Nachbearbeitung nach dem Sintern zumindest teilweise vermieden.
In bevorzugter Ausführungsform bestehen die gesamte Ober- und Unterseite aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut. Da die Sinterhaut häufig eine höhere Härte als der Grundwerkstoff besitzt, wird die Verschleißfestigkeit des Schneidstoffes dadurch erhöht.
Umso mehr Fläche der Schneidplatte aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen, um so höher ist die Härte. Bevorzugt bestehen daher alle Fasen aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut.
In einer erfinderischen Ausgestaltung bestehen daher einzelne Seitenflächen oder bevorzugt alle Seitenflächen aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut.
Eine erfindungsgemäße Schneidplatte genügt so bevorzugt einer Maßhaltigkeit nach M-Toleranz nach ISO1382 und/oder einer Maßhaltigkeit nach G-Toleranz nach ISO1382.
Zur Verbesserung der Befestigung auf einem Trägerwerkzeug kann die Ober- und/oder Unterseite der Schneidplatte eine Mulde oder eine die Ober- und Unterseite verbindende durchgehende Bohrung aufweisen.
Auch kann die Ober- und/oder Unterseite und/oder die Seitenflächen und/oder die Fasen mit einer ein- oder mehrlagigen Beschichtung versehen sein. Bevorzugt besteht die Schneidplatte aus einer oder mehreren der nachfolgend genannten Keramik-Schneidstoffen:
> α-/ß-SiAIONe mit und ohne Hartstoffverstärkung
> ß-Si3N4 mit und ohne Hartstoffverstärkung
> Mischkeramik (AI2O3 - Ti(C1N))
> ZTA (AI2O3 - ZrO2)
Bevorzugt ist die Schneidplatte eine Wendeschneidplatte.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer durch Sintern eines Rohlings hergestellten keramischen Schneidplatte mit einer Ober- und Unterseite, die jeweils eine Auflagefläche für den Einbau in einen Klemmhalter eines Schneidwerkzeuges aufweisen, mit die Ober- und Unterseite verbindenden Seitenflächen und mit Schneidkanten, die eine Fase aufweisen, zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling der Schneidplatte durch Präzisionspressen in die gewünschte Form gebracht, anschließend der Rohling gesintert wird und nach dem Sintern zumindest Teilflächen der Auflageflächen der Ober- und/oder Unterseite und/oder der Fase keiner materialabtragenden Behandlung unterzogen werden.
Es werden bevorzugt die gesamte Ober- und Unterseite und/oder alle Fasen und/oder alle Seitenflächen keiner materialabtragenden Behandlung unterzogen. In einer erfinderischen Ausgestaltung wird durch das Präzisionspressen des Rohlings eine Mulde in die Ober- und/oder Unterseite oder eine die Ober- und Unterseite verbindende durchgehende Bohrung eingepresst. - A -
Bevorzugt wird zur Herstellung des Rohlings eine oder mehrere der nachfolgend genannten Keramik-Schneidstoffen verwendet:
> α-/ß-SiAIONe mit und ohne Hartstoffverstärkung
> ß-Si3N4 mit und ohne Hartstoffverstärkung
> Mischkeramik (AI2O3 - Ti(C1N))
> ZTA (AI2O3 - ZrO2)
Ein bevorzugter Verfahrensschritt zeichnet sich dadurch aus, dass die Keramik- Schneidstoffe zu einer pressfähigen Masse gemischt werden, die eine hohe Rieselfähigheit und dadurch insbesondere ein konstantes Formfüllvermögen aufweisen, wobei der die Rieselfähigkeit charakterisierende Schüttwinkel der Masse kleiner gleich 35°, bevorzugt kleiner gleich 30°, besonders bevorzugt kleiner gleich 25° einzustellen ist. Vorteilhaft werden vor dem Sintern die Pressgrate des Rohlings entfernt ohne dass die Kanten des Rohlings geschädigt werden.
Bevorzugt wird das unterschiedliche Press- und Schwindungsverhalten verschiedener Massechargen berücksichtigt, wobei durch Press- und Sinterversuche die Gründichte-Schwindungs-Charakteristik jeder Charge ermittelt und daraus die notwendige Fertigungsgründichte festgelegt wird und diese Fertigungsgründichte beim Einstellen der Pressen als Sollwert für die Gründichte der Rohlinge eingestellt wird. Vorteilhat wird beim Sintern der Gasaustausch zwischen der Ofenatmosphäre und des Tiegelinneren, in denen die Rohlinge gesintert werden, minimiert und nur Tiegelmaterialien verwendet, die inert sind, d.h. in keinster Weise mit den Rohlingen beim Sintern Wechsel wirken. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Schneidplatte zur Zerspanung von Metallen, Kunststoffen, Holz oder Verbundwerkstoffen verwendet.
Erfindungsgemäß werden beim Herstellen von Wendeschneidplatten aus Werkstoffen der Hochleistungskeramik durch Präzisionspressen und Direktsintern die Maße unter Einhaltung der M- und G-Toleranz nach ISO 1832 erreicht.
Die erfinderische Tätigkeit besteht daher darin, den Rohling der Schneidplatte, vor dem Sintern, durch präzises Pressen (hier auch Präzisionspressen genannt) in eine derartige Form zu bringen, die es ermöglicht, dass nach dem Sintern kein oder nur wenig Nachschleifen der Ober- und Unterseite und/oder der Seitenflächen der fertig gesinterten Schneidplatte mehr nötig ist. Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Schneidplatte, bei dem der Rohling der Schneidplatte durch Präzisionspressen in die gewünschte Form gebracht wird und anschließend der Rohling gesintert wird und dadurch die Schneidplatte entsteht. Erfindungsgemäß ist nach dem Sintern kein, auf jeden Fall weniger Schleifen mehr erforderlich. In den Rohling wird zugleich bevorzugt eine Mulde eingepresst, die es ermöglicht, die Schneidplatte auf einem Halter eines Trägerwerkzeuges einzuspannen. Die Erfindung beschreibt weiterhin eine Schneidplatte mit einer Sinterhaut auf der Ober- und/oder Unterseite und/oder Seitenfläche und/oder Fase der Schneidplatte. Bevorzugt sind diese Flächen bzw. bedecken diese Flächen die gesamte Ober- und Unterseite der Schneidplatte. Die Erfindung beschreibt auch eine keramische Schneidplatte oder Wendeschneidplatte, die einer Maßhaltigkeit nach G-Toleranz nach ISO1382 genügt und deren Oberflächen aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen und daher keine Schädigung durch eine materialabtragende Behandlung erfahren haben. Die Erfindung bewirkt folgende Verbesserungen in der Anwendung:
Die Schädigung der Keramik durch Schleifen wird vermieden, d.h. geringere Anfälligkeit der Produkte im Einsatz bezüglich Ausschiefern und Ausbröckeln.
Die„Sinterhaut" bleibt erhalten. Da die Sinterhaut häufig eine höhere Härte als der Grundwerkstoff besitzt, wird die Verschleißfestigkeit des Schneidstoffes nochmals erhöht, welches sich in der Praxis bei der Zerspanung durch geringeren Freiflächen- und Kerbverschleiß äußert.
• Durch den geringeren Gesamtverschleiß an der Wendeschneidplatte können aufgrund der dadurch entstehenden geringeren Schnittkräfte auch Ausbrüche am Bauteil reduziert werden. Die Verringerung der Schnittkräfte bewirken auch eine deutlich geringere Maschinenleistungsaufnahme. Dadurch vergrößert sich der Abstand zum Grenzwert der Schnittkraftüberwachung und die Standzeit pro Schneidecke wird erhöht.
Vorteilhaft ist auch eine Erniedrigung der Geräuschentwicklung beim Einsatz der erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte (WSP).
Verschiedene Ausführungsformen sind denkbar:
Umfangfertiggepresst: Die äußere Kontur der Schneidplatte wird hochpräzise gepresst und gesintert; die Höhe (auch Teilehöhe genannt) der WSP wird weiterhin geschliffen, und die Kante wird gefast.
Höhenfertiggepresst: die Seitenflächen werden z.B. durch Schleifen ins richtige Maß gebracht, wodurch auf einfache Weise die Maßhaltigkeit der G-
Toleranz erreicht wird. Die Ober- und/oder Unterseite bleiben ungeschliffen, so dass hier die Sinterhaut erhalten bleibt. Eine Fase kann ebenfalls allein durch Pressen hergestellt oder durch Schleifen hergestellt werden. Fertiggepresst: Äußere Kontur und Teilehöhe werden ausschließlich durch Pressen und Sintern maßgenau eingestellt; Schneidkante wird gefast. (Bild 1 ) Höchste Ausführungsform: Auch die Fase wird durch Pressen und Sintern maßgenau eingestellt.
• Heutiger Standard zum Vergleich: Pressen und Sintern der Rohlinge mit einem Schleifaufmaß von ein bis mehreren Zehntelmillimetern; Planschleifen, Umfangschleifen und Fasen finden in 3 separaten Prozessen auf 3 verschiedenen Maschinen mit unterschiedlichen Anforderungen. Dabei bestehen viele Möglichkeiten zur Schädigung des Werkstoffes.
Die Erfindung betrifft alle Hochleistungskeramik-Schneidstoffe, insbesondere:
α-/ß-SiAIONe mit und ohne Hartstoffverstärkung, unbeschichtet und beschichtet. Insbesondere hier bleibt ein im Material vorhandener α-Gradient und der damit verbundene oberflächennahe Härtegradient erhalten.
• ß-Si3N4 mit und ohne Hartstoffverstärkung, unbeschichtet und beschichtet.
Mischkeramik (AI2O3 - Ti(C1N)), unbeschichtet und beschichtet.
ZTA (AI2O3 - ZrO2), unbeschichtet und beschichtet.
Die Erfindung beruht auf folgenden erfinderischen Leistungen bzw. folgende Merkmale bei der Herstellung sind alleine oder in Kombination vorteilhaft zu beachten:
Beim Pressen des Rohlings ist vorteilhaft ein sehr genauer und präzise zentrierter Spalt zwischen Pressstempeln und Matrize einzustellen. Dies kann insbesondere durch ein Schnellspannsystem realisiert werden.
Der Pressablauf wird bevorzugt extrem genau und mit hoher Reproduzierbarkeit eingestellt.
Pressfähige Masse mit bevorzugt sehr hoher Rieselfähigkeit und dadurch konstantem Formfüllvermögen. Die Rieselfähigkeit wird durch den sogenannten Schüttwinkel charakterisiert. Für die Messung lässt man eine definierte Menge Pressgranulat in einen durchsichtigen Behälter gleichmäßig einrieseln. Dann wird die Bodenplatte ein Stück weit geöffnet, so dass ein Teil des Pulvers ausläuft. Je nach Rieselfähigkeit des Granulates bildet das im Behälter verbliebene Pulver eine mehr oder weniger steile Kante, deren
Winkel als Schüttwinkel gemessen wird. Der Schüttwinkel sollte für eine gute Rieselfähigkeit kleiner gleich 35°, bevorzugt kleiner gleich 30°, besonders bevorzugt kleiner gleich 25° betragen.
Eine hohe Konstanz in der Gründichte aller Rohlinge ist notwendig. Dies wird erreicht durch eine Masse mit sehr guter Rieselfähigkeit und einer sehr genau regelnden Presse. Mit einer automatischen Masse- und Höhenmessung in Anschluss an die Presse kann die Gründichte von jedem Pressteil berechnet werden. Die Streuung der Gründichte von Rohling zu Rohling sollte kleiner gleich 0,5% bevorzugt kleiner gleich 0,3% vom Mittelwert betragen (Beispiel s. Figur 1 : Fertigungsgründichte 1 ,956 g/cm3, Gründichten sind innerhalb
1 ,951 - 1 ,963 g/cm3, Soll bei max. 0,3% Abweichung: 1 ,951 - 1 ,962 g/cm3). Entfernen der Pressgrate des Rohlings, ohne dass die Kanten des Rohlings geschädigt werden. Aufgrund des Spaltes zwischen Pressstempeln und Matrize verbleibt auf dem Rohling ein dünner Grat. Dieser muss vor dem Sintern entfernt werden, damit dieser nicht ansintert und später zu
Ausbrüchen der Kante führen kann.
Berücksichtigung des unterschiedlichen Press- und Schwindungsverhaltens verschiedener Massechargen. Hierbei wird durch Press- und Sinterversuche die Gründichte-Schwindungs-Charakteristik jeder Charge ermittelt und daraus die notwendige Fertigungsgründichte festgelegt. Diese Fertigungsgründichte gilt beim Einstellen der Pressen als Sollwert für die Gründichte der Rohlinge. Spezieller Ofenaufbau zur Vermeidung von Sinterverzug, Dichte-, Schwindungs- und Farbgradienten. Insbesondere muss der Gasaustausch zwischen Ofenatmosphäre und Tiegelinnerem minimiert werden. Zusätzlich dürfen nur Tiegelmaterialien verwendet werden, die inert sind, d.h. in keinster Weise mit dem Rohlingen beim Sintern wechselwirken. Diese Maßnahmen sind notwendig, um eine homogene Schwindung der Rohlinge während des Sinterns zu erreichen. Finden dagegen Wechselwirkungen der Rohlinge mit der Ofenatmosphäre oder dem Tiegelmaterial statt, wird die Schwindung der
Rohlinge lokal beeinflusst, so dass ein Verzug beim Sintern stattfindet und die Maßhaltigkeit nicht mehr gewährleistet werden kann. Wenn ein Sinterverzug auftritt, sind in der Regel vor allem Ecken und Kanten der am Rand gesetzten Teile betroffen. Beispielsweise führt im Falle von Siliziumnitrid- oder SiAION- Materialien eine hohe Konzentration an Kohlenstoff in der Gasatmosphäre durch z.B. neue Grafitmaterialien des Tiegels oder der Ofenisolation zu einer Reduzierung der zur Verdichtung unbedingt notwendigen Sinteradditive an der Oberfläche. Dadurch ist die Schwindung am Bauteilrand geringer als in der Bauteilmitte, wodurch ein Verzug im gesinterten Bauteil entsteht.
Zum besseren Einspannen der Schneidplatte ist bevorzugt in den Schneidplatten eine Mulde eingebracht, wie sie in der WO 03/013770 A1 beschrieben ist. Die Mulde weist in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung auf. Die Spitze der Erhebung liegt oberhalb des Muldenbodens und unterhalb der Schneidplatten- Oberseite. Zum Einspannen auf einem Schneidwerkzeug greift eine Spannpratze mit angepasster geformter Nase formschlüssig in die Mulde der Schneidplatte ein. Diese Mulde dient zur formschlüssigen Spannung auf einem Trägerkörper. Besonders für ziehende Schnitte, bei dem die Schneidplatte durch die wirkenden Schnittkräfte aus seinem Sitz gezogen werden könnte, bietet sich diese Schneidplatte mit der besonderen Mulde an. Zur weiteren Beschreibung dieser Mulde siehe die genannte Druckschrift.
Damit immer konstante Einbaubedingungen gegeben sind, ist in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform die Mulde so ausgebildet, wie es in der EP 1 536 903 B1 beschrieben ist. In diesem Fall ist eine erste Spannmulde zum Einspannen in das Schneidwerkzeug eingebracht und ist koaxial zur ersten Spannmulde eine zweite Spannmulde angeordnet, wobei die erste Spannmulde tiefer als die zweite Spannmulde und beide tiefer als die Schneidplattenoberseite angeordnet sind. Beim Klemmen dieser Schneidplatte in einem Werkzeug liegt eine Spannpratze des Werkzeugs auf der zweiten Spannmulde auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Spannmulde ein. Der Abstand von der Auflagefläche der Spannpratze zur Mulde ist damit immer konstant. Die erfindungsgemäße Schneidplatte kann auch mit einer Beschichtung ein- oder mehrlagig versehen sein.
Figur 1 zeigt die geringe Streuung der Gründichten von Rohling zu Rohling. Diese sollte kleiner gleich 0,5% bevorzugt kleiner gleich 0,3% vom Mittelwert betragen. Die Fertigungsgründichte lag bei 1 ,956 g/cm3, die Gründichten lagen innerhalb 1 ,951 - 1 ,963 g/cm3, das Soll bei max. 0,3% Abweichung: 1 ,951 - 1 ,962 g/cm3.
Mit der Erfindung ist der Kerbverschleiß verringert, unter gleichen Einsatzbedingungen, nämlich
Operation: Bremsbahnschruppen
Schnittgeschwindigkeit: Vc = 1.000 m/min
Schnitttiefe f = 0,55 mm/U
Vorschub ap = 3-4 mm
Werkstoff: GJL -legiert
Standmenge: 100 Teile
Standzeitkriterium: Maßhaltigkeit In einem Versuch wurden zwei Wendeschneidplatten (WSP) mit einer Mulde zum Einspannen in einen Halter eines Schneidwerkzeuges zur spanabhebenden Bearbeitung nach Erreichen des Standzeitkriteriums untersucht. Eine beschichtete PcBN-Wendeschneidplatte nach dem Stand der Technik wurde mit einer erfindungsgemäßen unbeschichteten α-/ß-SiAION WSP verglichen.
Die erfindungsgemäß unbeschichtete α-/ß-SiAION Wendeschneidplatte zeigte einen wesentlich geringeren Verschleiß als die PcBN-WSP nach dem Stand der Technik nach Erreichen des Standzeitkriteriums.

Claims

Patentansprüche
1. Einsatzbereite durch Sintern eines Rohlings hergestellte keramische Schneidplatte mit einer Ober- und Unterseite, die jeweils eine Auflagefläche für den Einbau in einen Klemmhalter eines Schneidwerkzeuges aufweisen, mit die Ober- und Unterseite verbindenden Seitenflächen und mit Schneidkanten, die Fasen aufweisen, zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen der Ober- und Unterseite und/oder die Fasen zumindest Teilflächen aufweisen, die aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen und keine Schädigung durch eine materialabtragende Behandlung erfahren haben.
2. Schneidplatte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Ober- und Unterseite aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen.
3. Schneidplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Fasen aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen.
4. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Seitenflächen oder bevorzugt alle Seitenflächen aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen.
5. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte einer Maßhaltigkeit nach M-Toleranz nach ISO1382 genügt und/oder die Schneidplatte einer Maßhaltigkeit nach G-Toleranz nach ISO1382 genügt.
6. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ober- und/oder Unterseite der Schneidplatte eine Mulde oder eine die Ober- und Unterseite verbindende durchgehende Bohrung aufweist.
7. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ober- und/oder Unterseite und/oder die Seitenflächen und/oder die Fasen mit einer ein- oder mehrlagigen Beschichtung versehen sind.
8. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte aus einer oder mehreren der nachfolgend genannten
Keramik-Schneidstoffen besteht:
- α-/ß-SiAIONe mit und ohne Hartstoffverstärkung
- ß-Si3N4 mit und ohne Hartstoffverstärkung
- Mischkeramik (AI2O3 - Ti(C1N))
- ZTA (AI2O3 - ZrO2)
9. Verfahren zur Herstellung einer durch Sintern eines Rohlings hergestellten keramischen Schneidplatte mit einer Ober- und Unterseite, die jeweils eine Auflagefläche für den Einbau in einen Klemmhalter eines Schneidwerkzeuges aufweisen, mit die Ober- und Unterseite verbindenden Seitenflächen und mit
Schneidkanten, die eine Fase aufweisen, zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zur Herstellung einer Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling der Schneidplatte durch Präzisionspressen in die gewünschte Form gebracht, anschließend der Rohling gesintert wird und nach dem Sintern zumindest
Teilflächen der Auflageflächen der Ober- und/oder Unterseite und/oder der Fase keiner materialabtragenden Behandlung unterzogen werden.
10.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Präzisionspressen des Rohlings eine Mulde in die Ober- und/oder Unterseite oder eine die Ober- und Unterseite verbindende durchgehende Bohrung eingepresst wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Rohlings eine oder mehrere der nachfolgend genannten Keramik-Schneidstoffen verwendet wird:
- α-/ß-SiAIONe mit und ohne Hartstoffverstärkung
- ß-Si3N4 mit und ohne Hartstoffverstärkung
- Mischkeramik (AI2O3 - Ti(C1N))
- ZTA (AI2O3 - ZrO2)
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik-Schneidstoffe zu einer pressfähigen Masse gemischt werden, die eine hohe Rieselfähigheit und dadurch insbesondere ein konstantes Formfüllvermögen aufweist, wobei der die Rieselfähigkeit charakterisierende Schüttwinkel der Masse kleiner gleich 35°, bevorzugt kleiner gleich 30°, besonders bevorzugt kleiner gleich 25° einzustellen ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Sintern die Pressgrate des Rohlings entfernt werden ohne dass die Kanten des Rohlings geschädigt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das unterschiedliche Press- und Schwindungsverhalten verschiedener Massechargen berücksichtigt wird, wobei durch Press- und Sinterversuche die Gründichte-Schwindungs-Charakteristik jeder Charge ermittelt und daraus die notwendige Fertigungsgründichte festgelegt wird und diese Fertigungsgründichte beim Einstellen der Pressen als Sollwert für die Gründichte der Rohlinge eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Sintern der Gasaustausch zwischen der Ofenatmosphäre und des
Tiegelinneren, in denen die Rohlinge gesintert werden, minimiert wird und nur
Tiegelmaterialien verwendet werden, die inert sind, d.h. in keinster Weise mit den Rohlingen beim Sintern wechselwirken.
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