Frezen voor hardmetaal matrijzen

In de nauwkeurige matrijzenbouw zouden veel producenten graag vaker harde materialen zoals hardmetaal toepassen om de slijtvastheid van hun matrijzen te verbeteren. Maar juist hardmetaal in gesinterde toestand is moeilijk te verspanen.

Een van de doelen in het onderzoeksproject ProCarbiMill was derhalve om de prestaties van freestechnologieën voor de productie van matrijzen uit hartmetalen te verbeteren. Hiermee kunnen onproductieve, minder flexibele methodes zoals vonkerosie of slijpen worden vervangen.

Bij de bewerking van zeer harde materialen zoals hartmetalen stoten conventionele freesprocessen al snel op hun technologische grenzen. Dan komen alternatieve, duidelijk minder productieve methoden in aanmerken, zoals vonkerosie of slijpen. De oorzaak dat freesprocessen hier niet de gewenste resultaten opleveren, ligt in de eerste plaats in de geringe prestaties van de freeswerktuigen en niet aangepaste freesprocessen.

In het innovatieproject ProCarbiMill voor het midden- en kleinbedrijf onderzochten het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) in Aken en drie industriële partners (Camaix, MPK Special Tools en Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation) nieuwe freesgereedschappen en procesbesturingsstrategieën voor het frezen van hartmetalen.

Gereedschap- en procesontwikkeling

Een centraal doel was de totale procesketen voor de productie van matrijzen uit hardmetaal te verkorten. Voor de gereedschapstechnologieën betekende dat, dat een gedetailleerd onderzoek naar het totaal aan thermomechanische belastingen en het spaanvormingsmechanisme. Bovendien bepaalden de partners de invloed van de snijgeometrie op het resultaat van het freesprocessen en verzamelden daarbij een omvangrijke hoeveelheid data over het ontwerp van geschikte frezen

Bij de daarbij behorende procesontwikkeling ging het de projectpartners vooral om een zo zacht mogelijke en constante procesbesturingsstrategie om economische gereedschapsstandtijden en reproduceerbare oppervlaktekwaliteit van de bewerkte oppervlakken te realiseren. De bewerkte proceskennis werd ingevoerd in een speciaal ontwikkelde, gestandaardiseerde CAM-module, die de projectresultaten direct bruikbaar maakt voor industrieel gebruik.

Als eindgebruiker van freestechnologie stelt MPK Special Tools een onderdeel als monster beschikbaar, dat de karakteristieke geometrische eigenschappen van een hartmetaal matrijsgereedschap vertegenwoordigde. Zecha bracht als gereedschapsfabrikant zijn expertise in de productie van volhardmetalen frezen in het project in. Het Fraunhofer-IPT voerde met de beschikbaar gestelde gereedschappen en onderdelen systematische verspaningstests op een testbank uit. De verkregen informatie werd vervolgens door softwareproducent Camaix opgeslagen in een databank en tenslotte met een speciaal ontwikkelde grafische gebruikersinterface gepresenteerd voor het procesontwerp.

Meervoudig nut

De deelnemende ondernemingen profiteren in meerdere opzichten van de verkregen resultaten. Zecha zal een nieuwe generatie gecoate volhartmetalen frezen aanbieden, die speciaal geschikt zijn voor verspaning van hardmetaal. MPK Special Tools als eindgebruiker gebruikt de technologie om zijn productportfolio uit te breiden en gefreesde matrijsgereedschappen uit hartmetaal aan te bieden op de markt. Camaix kan zijn speciaal ontwikkelde CAM-module voor het frezen van hartmetaal aanbieden als uitbreiding op bestaande softwareoplossingen.