Im Werkzeug- und Formenbau werden immer filigranere Strukturen und höhere Präzision verlangt. Viele Hersteller setzen dabei auf Graphitelektroden. Da Graphit äußerst wärmestabil und nahezu verzugsfrei ist - erst bei zirka 3.825 Grad Celsius setzt die Sublimation, also der Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand ein -, eignen sich die Elektroden besonders gut für die Herstellung von Formen.

Um nun solche Elektroden prozesssicher zu produzieren, kommen moderne CNC-Maschinen zum Einsatz. Denn sie können selbst extrem maßhaltige 3-D-Konturen im µm-Bereich exakt herstellen - Voraussetzung sind jedoch hochwertige Werkzeuge.

Engste Toleranzen

Um die engen Toleranzen bei der Elektrodenfertigung einzuhalten, sind extrem genaue und standfeste Fräswerkzeuge nötig. Das gilt vor allem bei der Bearbeitung von hochabrasivem Graphit. Die Hartmetall-Werkzeugfabrikation Zecha aus Königsbach-Stein beweist mit ihrem Programm von diamantbeschichteten Hartmetall-Fräsern für die Graphitbearbeitung höchstes Know-how auf diesem Gebiet.

Bernd Kirchner vom technischen Vertrieb und maßgeblich an der Entwicklung dieser Werkzeuge beteiligt: „Kleinste Toleranzen von maximal 10 µm in Durchmesser und Form sowie eine Rundlaufgenauigkeit von nur 3 µm - das ist unsere Welt! Bei der Herstellung kleinster Fräser, unbeschichtet ab 0,05 Millimetern Durchmesser, fühlen wir uns erst richtig wohl. Glatte Oberflächen und höchste Präzision am Werkstück sind dabei stets unsere Zielsetzung.“ Erst so sind hohe Vorschubraten, hohes Zerspanvolumen und kurze Bearbeitungszeiten im Produktionsprozess zu realisieren.

Diamantbeschichtung bringt längere Standzeiten

Bei den geforderten Toleranzen im µm-Bereich wirken sich allerdings schon dünnste Verschleißschutzbeschichtungen negativ auf Formhaltigkeit, Durchmesser und Rundlaufgenauigkeit aus und beeinflussen die Qualität des Werkzeugs entscheidend. Mit diesem Wissen wandte sich Zecha an die CemeCon AG, einen der führenden Hersteller von Hartstoff- und Superhartstoffbeschichtungen, der sich auf Diamantschichten spezialisiert hat. Bei dem Beschichtungsexperten fand Zecha genau die Voraussetzungen, um eine Schicht zu konstruieren, die perfekt sowohl auf die Geometrie und Materialeigenschaften der Präzisionswerkzeuge als auch auf die Bearbeitung des spröden und abrasiven Graphits zugeschnitten ist.

Dank Zecha Know-how und der eingesetzten Technologie von CemeCon arbeiten die diamantbeschichteten VHM-Mikrofräser mit der gleichen Rundlaufgenauigkeit wie unbeschichtete. Zudem sind die Bearbeitungsergebnisse auf der Maschine für den Anwender nun viel besser zu reproduzieren. Ein weiterer Vorteil: Die relativ dicke und sehr glatte Diamantbeschichtung verlängert die Standzeiten erheblich.

Neues Fräserprogramm für die Graphitbearbeitung

Das Fräserprogramm von Zecha für die Graphitbearbeitung umfasst neben diamantbeschichteten VHM-Radiusfräsern und VHM-Schaftfräsern mit Eckenradius auch PKD-bestückte Schaft- und Radiusfräser. Diese sind ab einem Durchmesser von zwei Millimetern erhältlich und spielen ihre Vorteile besonders bei großen Durchmessern ab 8 Millimetern aus.

Die diamantbeschichteten Graphitfräser sind in zwei Produktlinien

unterteilt: die „Qualitäts-Linie“ und die „High-End-Linie“. Wer ein Qualitätsprodukt mit optimalem Preis-/

Leistungsverhältnis für Standardanwendungen sucht, ist mit der „Qualitäts-Linie“ bestens beraten. Die hochwertigen Fräser aus diesem Programm sind durch die Großserienfertigung bei Zecha kostenoptimiert und setzen auf bewährte Diamantschichten sowie innovative Geometrien bei Durchmessern von 0,2 bis 6,0 Millimetern.

Noch einen Schritt weiter geht Zecha mit der „High-End-Linie“, dem Fräserprogramm für extrem enge Toleranzen und maximale Standzeiten. Die Produktlinie bietet garantierte, mit Messprotokoll belegte Präzision: Durchmessertoleranzen von 10 µm, Formgenauigkeit von 10 µm und Rundlaufgenauigkeit von 3 µm (alle Toleranzen in der Rotation gemessen), machen die mit einer Hochleistungs-Diamantschicht versehenen Fräser zum perfekten Werkzeug für prozesssicheres Fräsen innerhalb von 10 µm.

Qualität geprüft und gesichert

Modernste Messgräte sichern die Qualität der von Zecha hergestellten Werkzeuge. Bei der „High-End-Linie“ werden 100 Prozent der Werkzeuge geprüft. Eine hochgenaue 3-D-Messmaschine vermisst vollautomatisch, berührungslos und µm-genau die Mikrofräser und dokumentiert alle relevanten Daten. Zudem wird bei allen Fräsern eine Maßkontrolle im µm-Bereich der Wirkdurchmesser ermittelt. Die Identifikationsnummer wird zusammen mit der Produktionscharge per Laser auf dem Boden des Schafts aufgebracht. So kann jedes Werkzeug klar identifiziert und auch noch Jahre später präzise reproduziert werden. Der Werkzeugschaft wird durch Lasern in seiner Genauigkeit nicht beeinträchtigt und ist dadurch bestens zum Einsatz mit Schrumpffuttern geeignet.

Fazit

Für das prozesssichere Bearbeiten von Graphitelektroden sind hochwertige diamantbeschichtete oder PKD-bestückte Präzisionswerkzeuge nötig - in kleinsten Durchmessern und mit hoher Form- und Rundlaufgenauigkeit. Solche µm-genauen Toleranzen sind das Qualitätskriterium von Zecha. Durch die gezielte Kombination von optimierter Geometrie, präzisem Schliff und exakt angepasster glatter Diamantbeschichtung bilden die hochwertigen VHM-Fräser von Zecha die Werkzeugavantgarde für die Graphitbearbeitung.

Artikel erschienen in WT 101 auf Seite 84.