Schleifen mit dem Laser
Neues Lasersystem zur schnellen Bearbeitung von Schneidwerkzeuge aus polykristallinem Diamant.
Schneidwerkzeuge aus polykristallinem Diamant (PKD) eignen sich aufgrund ihrer Härte und Verschleißbeständigkeit besonders gut für die Zerspanung von Leichtmetallen, Faserverbundwerkstoffen und Holz. Doch diese Eigenschaften führen auch dazu, dass die Werkzeuge sich nur unter hohem Aufwand herstellen lassen. Die Schleifscheiben zur Bearbeitung der Werkzeuge verschleißen schnell und es dauert lange, das Ausgangsmaterial in gewünschter Menge präzise abzutragen. Auf der Augsburger Fachmesse für Schleiftechnik GrindTec stellt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen ein neues Lasersystem vor, mit dem sich die PKD-Werkzeuge deutlich schneller und kostengünstiger fertigen lassen sollen.
Abb.: ProPKD-Laserbearbeitungseinheit. (Bild: Fraunhofer IPT)
Das Fraunhofer-IPT hat dazu einen Teil des herkömmlichen Schleifprozesses durch ein Laserverfahren ersetzt. Während beim Schleifen zunächst mechanische Schruppwerkzeuge Material abtragen, setzen die Aachener Ingenieure auf ein selbst entwickeltes Lasermodul. Damit erzielen sie selbst bei dem extrem harten Diamantwerkstoff der Schneidplatten deutlich höhere Abtragsraten als mit einem konventionellen Schleifwerkzeug. Um anschließend die geforderten Oberflächenqualitäten zu erreichen, ergänzt wie bisher ein mechanischer Schlichtprozess das Laserverfahren.
Hersteller von PKD-Schneidwerkzeugen sollen vom modularen Aufbau des kombinierten Verfahrens profitieren, denn die Laserbearbeitungseinheit lässt sich in herkömmliche Schleifmaschinen integrieren. So können die Unternehmen ihre vorhandenen Anlagen weiter nutzen und dennoch die Gesamtdauer der Bearbeitung um mehr als 50 Prozent verkürzen. Indem der mechanische Schrupprozess entfällt, sinkt laut Fraunhofer-IPT außerdem der Verbrauch der teuren Diamantschleifscheiben.
Abb.: Laserbearbeitung von PKD-Schneidplatten im Magazin. (Bild: Fraunhofer IPT)
Das neu entwickelte Lasermodul nutzt eine einfache, kostengünstige Laserquelle, mit der die Schneidplatten im Magazin bearbeitet werden. Ein Knickarm-Roboter bewegt das Magazin dafür in die Bearbeitungseinheit. Dort stellt ein automatisches optisches Messsystem sicher, dass das Magazin und das Laserwerkzeug die richtige Position einnehmen, um das festgelegte Schleifaufmaß ohne thermische Schädigung zu erzielen. Nach dem einseitigen Laserabtrag dreht der Roboter die Schneidplatten, so dass auch die zweite Seite bearbeitet werden kann, und setzt sie dann einzeln in die Schleifmaschine. Hier muss der Laser dann nur noch wenige Mikrometer Material von den Schneidplatten abtragen, um die üblichen Oberflächengüten zu erreichen, die auch durch konventionelles Schleifen erzielt werden.
Das Lasersystem mit dem Namen „ProPKD“, das das Fraunhofer-IPT im Rahmen eines öffentlich geförderten Projekts entwickelt und erprobt hat, lässt sich individuell an unterschiedliche Schneidplattengeometrien anpassen und erfüllt alle Anforderungen der Werkzeughersteller an Produktivität, Flexibilität, Energieeffizienz und niedrige Anschaffungskosten, so das Institut.
Fraunhofer IPT / PH
