01Maschinen Kombination aus Laserschruppen und Schleifen PKD-Bearbeitung – wie viel bringt der Laser? Die Kombination aus Laserschruppen und Schleifen ist der effizienteste Weg, um Wendeschneidplatten mit Tips aus superharten Materialien auf Endmaß zu bearbeiten. Dies jedenfalls hat Agathon seit der Vorstellung ihrer Laserbearbeitungsmaschine Neo stets unterstrichen. Hier erfolgt der Beleg. Autoren: Josquin Pfaff, Prozessingenieur Agathon AG, Lars Henzi, Anwendungstechniker Agathon AG Die Vorbearbeitung der PKD-Tips erfolgte auf der Agathon Laserbearbeitungsmaschine Neo. Bild: Agathon ■■■■■■ Eines ist klar: Der Laser ist aus der Bearbeitung von Superhartstoffen wie Polykristalliner Diamant (PKD) nicht mehr wegzudenken. Zu offensichtlich sind dessen Geschwindigkeits- und Kostenvorteile gegenüber dem Schleifen. Wie genau aber soll der Laser eingesetzt werden? Und wie lassen sich die angesprochenen Vorteile genau beziffern? Das sind Fragen, auf die der Schweizer Hersteller von Laserbearbeitungs- und Schleifmaschinen weitere Antworten liefert. Zunächst einmal zum Prozess: PKD ist hart, sehr hart. Das macht Wendeschneidplatten mit PKD-Tips enorm verschleißfest. Und aus diesem Grund erfreuen sie sich einer steigenden Beliebtheit, zum Beispiel bei der Bearbeitung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Weil PKD so hart ist, ist es in doppelter Hinsicht aufwendig, Wendeschneidplatten mit PKD-Tips auf die finale Kontur zu schleifen: Zum einen dauert der Schleifprozess lang, weil Diamant mit Diamant bearbeitet wird und zum anderen ist der Prozess aus demselben Grund teuer. Vor einigen Jahren tauchte ein neues Verfahren am Markt auf, das Werkstück mit einem ultrakurzgepulsten Pikosekundenlaser zu bearbeiten und in seine endgültige Form zu bringen. Mit einem solchen Laser kann Material abgetragen werden, ohne das übrige Material thermisch zu schädigen. Dass auf diese Weise hochpräzise Schneidkanten erzeugt werden können, klingt zwar vielversprechend, doch ist der Prozess äußerst langsam und hoch komplex. Vor allem bei der Bearbeitung von Hartmetall ist er dem Schleifen deutlich unterlegen. Vor diesem Hintergrund haben sich die Ingenieure von Agathon entschlossen, das Beste aus beiden Welten, der spanlosen und spanabhebenden zu kombinieren. Das Ergebnis ist die Laserbearbeitungsmaschine Neo, mit der der PKD-Tip inklusive Freiwinkel zunächst bis auf wenige hundertstel Millimeter an die finale Kontur abgetragen wird. Anschließend erhält das Werkstück mit einer Schleifmaschine seine finale Form – idealerweise mit einer Schleifmaschine von Agathon. Denn: Die Produkte des Schweizer Maschinenbauers arbeiten nicht nur mit der hierfür erforderlichen Präzision, sondern liefern zudem die verfahrenstechnischen Voraussetzungen, die für die Bearbeitung von Superhartstoffen 46 März 2019
notwendig sind, zum Beispiel das In-Prozess-Abrichten und eine sehr hohe statische Steifigkeit. Weil die Präzision in der anschließenden Endbearbeitung erzielt wird, kann in der Vorbearbeitung des Werkstücks, dem Laserschruppen, das Hauptaugenmerk auf Geschwindigkeit gerichtet werden. Aus diesem Grund kommt in der Neo ein Nanosekundenlaser zum Einsatz, dessen Lichtimpulse länger sind als die eines Pikosekundenlasers. Auf diese Weise bringt er mehr Energie in das Werkstück ein, sodass mehr Material abgetragen und auf diese Weise der Prozess stark beschleunigt wird. Konkret: Die PKD-Abtragsrate beträgt mit der Laserbearbeitungsmaschine Neo 10 mm 3 /s pro Sekunde und ist somit 100 Mal höher als beim typischen Schleifprozess mit einer Abtragsrate von 0,1 mm 3 /s. Laser plus Schleifen ist besser als Schleifen Für die Messungen wurde diese einseitig bestückte, rautenförmige Wendeschneidplatte mit PKD- Tip bearbeitet. Bild: Agathon Betrachten wir nun die konkreten Vorteile des von Agathon entworfenen, kombinierten Prozesses aus Laserschruppen und Endbearbeitung mit der Schleifmaschine gegenüber der Bearbeitung ausschließlich mit der Schleifmaschine. Drei Ressourcen lassen sich dabei einsparen: erstens Zeit, zweitens Schleifbelag und drittens Abrichtbelag. Grundsätzlich gilt: Je mehr Arbeit die Laserbearbeitungsmaschine von der Schleifmaschine übernimmt, desto weniger Zeit wird benötigt und desto geringer werden die Beläge beansprucht, um Hartmetallträger und PKD-Tip auf das Endmaß zu bearbeiten. Das heißt wiederum, dass die konkrete Ersparnis von zwei Faktoren abhängt, zum einen vom Aufmaß des PKD-Tips und zum anderen davon, wie nah mit dem Laser an die Endkontur geschruppt wird. Wie viel Aufmaß der PKD-Tip aufweist, nachdem er auf den Hartmetallträger gelötet wurde, hängt ganz von den individuellen Prozessen beim Anwender ab. Werden Wen ig er als 1 0 0 Tag e ! Anreise schon geplant? 21.–24. Mai 2019 Messe Stuttgart #MEX2019 www.moulding-expo.de/anreise März 2019 47
