Was ist Hartfräsen?

Hartfräsen ist eine spezielle Zerspanungstechnik, die für die Bearbeitung von gehärteten Werkstoffen mit einer Härte von mehr als 45 HRC (Rockwell-Härte) eingesetzt wird. Diese Methode wird häufig in der Werkzeug- und Formenbauindustrie angewendet, wo gehärtete Bauteile präzise bearbeitet werden müssen. Im Vergleich zu traditionellen Verfahren wie Schleifen oder Erodieren bietet das Hartfräsen eine höhere Effizienz und Flexibilität, da komplexe Formen in einem Bearbeitungsschritt und ohne aufwendige Nachbearbeitung hergestellt werden können.

Was kann man mit Hartfräsen bearbeiten und was sind die Einsatzgebiete?

Das Hartfräsen wird besonders in Industrien eingesetzt, in denen gehärtete Materialien bearbeitet werden, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Typische Einsatzgebiete sind:

• Werkzeug- und Formenbau: Hier wird Hartfräsen für die Endbearbeitung von Formen und Werkzeugen verwendet, die aus gehärtetem Stahl bestehen, wie z. B. Spritzgussformen oder Stanzwerkzeuge.
• Automobilindustrie: In der Fertigung von Motor- und Getriebeteilen sowie bei anderen Komponenten, die hohen Verschleiß- und Belastungsanforderungen genügen müssen, kommt das Hartfräsen oft zum Einsatz.
• Luft- und Raumfahrt: Für die Bearbeitung von hochfesten Werkstoffen, die in Triebwerken oder strukturellen Bauteilen verwendet werden, ist Hartfräsen besonders geeignet.

Vorteile des Hartfräsens gegenüber konventionellen Methoden

1. Höhere Produktivität: Hartfräsen ermöglicht die direkte Bearbeitung gehärteter Werkstoffe ohne Nachbearbeitungsschritte wie Schleifen oder Erodieren. Dadurch können Bearbeitungsprozesse in einem Arbeitsgang durchgeführt werden, was die Fertigungszeiten verkürzt.
2. Komplexere Geometrien: Im Gegensatz zu herkömmlichen Schleifprozessen können beim Hartfräsen komplexe 3D-Formen und Konturen hergestellt werden, was besonders im Formenbau von Vorteil ist.
3. Bessere Oberflächenqualität: Moderne Hartfräswerkzeuge erzielen eine hohe Oberflächengüte, was oft eine weitere Oberflächenbehandlung überflüssig macht. Dadurch wird der Fertigungsprozess effizienter.
4. Kosteneinsparungen: Durch die Reduktion von Bearbeitungsschritten und die höhere Produktivität sinken die Produktionskosten. Zudem sind die Werkzeuge langlebiger, was die Werkzeugwechsel minimiert.
5. Hohe Präzision: Beim Hartfräsen können sehr enge Toleranzen erreicht werden, was zu präzisen Bauteilen führt, die den Anforderungen von Hochleistungsanwendungen gerecht werden.

Herausforderungen beim Hartfräsen

Das Hartfräsen stellt jedoch auch hohe Anforderungen an die Schneidwerkzeuge, da die Werkstoffe extrem hart und abrasiv sind. Konventionelle Fräswerkzeuge verschleißen schnell oder können nicht die gewünschten Schnittgeschwindigkeiten und Oberflächenqualitäten liefern. Dies macht den Einsatz von spezialisierten, verschleißfesten Schneidstoffen notwendig.

Der Vorteil von Diamant- und CBN-Werkzeugen beim Hartfräsen

• CBN (kubisches Bornitrid): CBN-Werkzeuge sind die bevorzugte Wahl für das Hartfräsen von gehärteten Stählen, da sie eine hervorragende Härte und Verschleißfestigkeit bieten. CBN kann Temperaturen von bis zu 1200 °C aushalten und eignet sich daher ideal für die Bearbeitung von harten Werkstoffen bei hohen Schnittgeschwindigkeiten.
• PKD (polykristalliner Diamant): Diamantwerkzeuge eignen sich nicht für die Bearbeitung von Stahl, jedoch für Materialien wie faserverstärkte Kunststoffe, Keramik und Graphit, die auch im Hartfräsen vorkommen.
• CVD-D (chemisch aufgedampfter Diamant): CVD-D-Werkzeuge sind mit einer feinen Diamantschicht überzogen, die durch das CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) aufgebracht wird. Diese Werkzeuge zeichnen sich durch eine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit und Härte aus, wodurch sie ideal für die Bearbeitung hochabrasiver Materialien wie Kohlefaserverbundstoffe, Graphit oder Keramik geeignet sind. Im Gegensatz zu PKD ermöglichen CVD-D-Werkzeuge eine noch höhere Präzision bei der Oberflächenbearbeitung und haben eine ausgezeichnete thermische Stabilität. Diese Werkzeuge kommen insbesondere bei extrem abrasiven Bearbeitungen zum Einsatz, bei denen andere Schneidstoffe schnell verschleißen würden.

Vorteile dieser Werkzeuge:

1. Längere Standzeiten: CBN und PKD-Werkzeuge haben eine deutlich längere Lebensdauer als herkömmliche Werkzeuge und ermöglichen eine kontinuierliche Bearbeitung ohne häufige Werkzeugwechsel.
2. Hohe Schnittgeschwindigkeit: Diese Materialien ermöglichen hohe Schnittgeschwindigkeiten, wodurch die Bearbeitungszeit deutlich reduziert wird.
3. Höhere Präzision und Oberflächenqualität: Dank ihrer extremen Härte und Schärfe sorgen CBN und PKD-Werkzeuge für präzise Schnitte und eine bessere Oberflächenqualität, ohne Nachbearbeitung.

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