DE102015222491B4

DE102015222491B4 - Schneidwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102015222491B4
Application number: DE102015222491.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Hacker; Marcus Paul; Karl Heinz Wendt
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2035-11-14
Also published as: US20170136562A1; DE102015222491A1; CN106825640B; US10131007B2; CN106825640A

Abstract

Schneidwerkzeug (2) mit einem Schneidbereich (4), welcher ein Substrat (12) aufweist, auf welches eine Beschichtung (10) aufgebracht ist, wobei das Substrat (12) eine Kante aufweist, an die sich beidseitig jeweils eine Fläche anschließt und wobei die Kante mit den angrenzenden Flächen von der Beschichtung (10) überdeckt ist, wobei die Beschichtung (10) durch nachträgliches teilweises Abtragen zur Ausbildung einer scharfen Schneide (8) geschärft ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante vor dem Aufbringen der Beschichtung als eine abgerundete Kante ausgebildet ist und einen Kantenradius (RK) sowie die Schneide (8) einen Schneidenradius (RS) aufweist, welcher geringer ist als der Kantenradius (RK).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Hintergrund der Erfindung
Ein Schneidwerkzeug dient allgemein der spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, von welchem Material spanweise abgehoben wird. Dazu weist das Schneidwerkzeug eine Anzahl von Schneiden auf, welche an dem Material angreifen. Der erzeugte Span wird dann üblicherweise über eine Spannut abtransportiert.
Beim Bearbeiten des Werkstücks verschleißt die Schneide und das Schneidwerkzeug wird im Bereich der Schneide abgenutzt. Um die Stabilität der Schneide, deren Schneideigenschaften und die Standzeit des Schneidwerkzeugs zu verbessern, ist es grundsätzlich möglich, diese zusätzlich zu beschichten, d.h. eine Schneide mit einer Beschichtung aus einem Hartstoff auszubilden. Bei derartigen Hartstoff-Beschichtungen besteht jedoch das Problem, dass mit zunehmender Schichtdicke insbesondere im Bereich der scharfkantigen Schneide die Rissempfindlichkeit steigt. Es lassen sich daher häufig nur begrenzte Schichtdicken aufbringen. Auch führen höhere Schichtdicken im Bereich der Schneide zu unerwünschten Verrundungen, da sich das üblicherweise mittels PVD- oder CVD-Verfahren aufgebrachte Material vermehrt an der Kante ablagert. Insbesondere im Bereich der Schneide besteht daher auch die Gefahr von Mikrorissen in der Beschichtung und deren Abplatzen vom Grundsubstrat.
Aus der DE 198 59 905 A1 ist ein Diamantschneidwerkzeug bekannt, bei dem zunächst auf einem Siliziumsubstrat eine polykristalline Diamantschicht aufgebracht wird. Zur Erzeugung einer scharfkantigen Schneide wird anschließend das Substratmaterial im Bereich der Schneide von der Diamantschicht abgeätzt, wobei zugleich eine Schärfung und Strukturierung der dadurch freigelegten Diamantschicht erfolgt.
In der DE 197 42 765 A1 ist weiterhin eine Schneidplatte beschrieben, bei der im Bereich eines Schneidkeils auf eine Spanfläche und auf eine Freifläche unterschiedlich Beschichtungen aufgebracht werden. Bei der Beschichtung der Freifläche handelt es sich dabei um eine sehr dicke verschleißfeste Schicht, die zur Erzeugung eines hochgenauen Werkzeugs abgerichtet wird.
Aus der DE 10 2010 038 077 A1 ist weiterhin eine Schneidplatte zu entnehmen, bei der lediglich im Bereich einer Spanfläche auf einen Grundkörper eine dicke PVD-Schicht aufgebracht ist. Unerwünschte Ablagerungen beim PVD-Prozess auf den Freiflächen werden nachfolgend durch Schleifen entfernt.
Aus der DE 10 2011 076 584 A1 sind ein Schneidwerkzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche 1 und 10 zu entnehmen. Auf eine scharfe Schneide eines Substrats wird eine Beschichtung aufgebrachte, deren Rundung im Bereich der scharfen Schneide durch teilweises Abtragen der Beschichtung geschärft wird.
Aus der US 4 008 976 A sind ein weiteres Schneidwerkzeug mit einer Beschichtung sowie ein Verfahren zur Aufbringung der Beschichtung zu entnehmen.
Zur hochgenauen Erzeugung oder Feinbearbeitung von Bohrlöchern werden als Finishingwerkzeuge üblicherweise auch als Reibahlen bezeichnete Reibwerkzeuge eingesetzt. Derartige Reibwerkzeuge sind beispielsweise aus der WO 2014 197000 A1 , der WO 2014 127105 A2 oder der US 2014 169 896 A1 zu entnehmen. Derartige Reibwerkzeuge weisen an ihrem Umfang zumindest eine, üblicherweise mehrere um Ihren Umfang verteilte (Reib-) Schneiden auf. Bei Feinarbeitswerkzeugen ist dabei eine genaue Justierung der radialen Position der Schneiden wesentlich.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Schneidwerkzeug, insbesondere ein Finishingwerkzeug mit längerer Standzeit anzugeben sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schneidwerkzeugs.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schneidwerkzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen und Vorteile im Zusammenhang mit dem Schneidwerkzeug sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
Das Schneidwerkzeug dient der spanenden Bearbeitung eines Werkstücks und weist einen Schneidbereich auf, welcher ein Substrat aufweist, auf welches eine Beschichtung aufgebracht ist, die nachbehandelt ist, wodurch eine scharfe Schneide ausgebildet ist. Die Schneide ist dabei eine Schneidkante, welche im Betrieb am Werkstück angreift und von diesem Späne abhebt. Das Substrat ist insbesondere ein Grundkörper des Schneidwerkzeugs oder ein Grundkörper eines Schneideinsatzes für ein zusammengesetztes oder modulares Schneidwerkzeug. Zur Herstellung des Schneidwerkzeugs wird in einem Schneidbereich auf ein Substrat für das Schneidwerkzeug eine (Hartstoff-) Beschichtung aufgebracht, welche anschließend nachbehandelt wird, indem die Beschichtung derart geschärft wird, dass eine scharfe Schneide ausgebildet wird. Dabei weist das Substrat insbesondere selbst bereits eine Schneide oder auch Rohschneide auf, die dann mit der Beschichtung beschichtet wird und anschließend durch Schärfen im Rahmen einer Nachbehandlung als scharfe Schneide ausgebildet wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die Schneide, also eine scharfe Kontur erst nach dem Beschichten ausgebildet wird und dadurch die Ausbildung einer Schneide unabhängig vom Vorgang des Beschichtens ist. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, eine Schneide auszubilden, die schärfer ist als in einem herkömmlichen Herstellungsverfahren. Insbesondere ist erfindungsgemäß die Güte der Schneide, d.h. deren Schärfe auf vorteilhafte Weise unabhängig von der zugrundeliegenden Form des Substrats, da das Schärfen und somit die Definition der Schneide erst nachträglich erfolgen. Damit ist insbesondere auch eine genaue Einstellung der radialen Position der Schneide gewährleistet.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Beschichtung im Allgemeinen in etwa gleichmäßig aufgetragen wird und daher im Wesentlichen der Außenkontur des Substrats folgt. Daher wird bei herkömmlichen Werkzeugen das Substrat entsprechend vorbereitet und vorgeschliffen oder vorgeschärft, um im Anschluss auch nach dem Beschichten noch eine hinreichend scharfe Schneide zu erhalten. Vorzugsweise wird vorliegend auf eine solche vorhergehende Schärfung des Substrats zumindest insofern verzichtet, als dass keine vollständige Schärfung erfolgt. Zweckmäßigerweise wird das Substrat jedoch vor dem Beschichten vorgeschärft, um im Folgenden eine verbesserte Genauigkeit beim Beschichten und der Positionierung der Schneide zu erzielen, sodass sich insbesondere die beabsichtigte Endkontur, d.h. insbesondere die scharfe Schneide, auch sicher innerhalb der Beschichtung wiederfindet, welche üblicherweise nicht beliebig dick ausgebildet werden kann. Die Schneide wird somit erfindungsgemäß lediglich oder zumindest überwiegend über einen abschließenden Schärfschritt und direkt an der Beschichtung ausgebildet. Dadurch wird eine deutlich bessere Schärfe und Qualität der Schneide erzielt als durch vorhergehendes Schärfen und anschließendes Beschichten. Das entsprechend hergestellte Schneidwerkzeug ist deutlich präziser gefertigt und weist aufgrund der verbesserten Schneide auch eine verbesserte Standzeit auf.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass das Schneidwerkzeug mit einer verbesserten Toleranz gefertigt wird. Darunter wird insbesondere verstanden, dass das Schneidwerkzeug einen Nenndurchmesser aufweist, mit einer Toleranz, und dass die Beschichtung eine Schichtdicke aufweist, wobei die Toleranz von der Schichtdicke unabhängig ist. Üblicherweise addieren sich bei der Herstellung die Toleranzen beim Schärfen des Substrats und dem Aufbringen der Beschichtung. Erfindungsgemäß stellt jedoch die Nachbehandlung der Beschichtung durch Schärfen derselben einen insbesondere abschließenden Verfahrensschritt dar, zumindest hinsichtlich der Gestaltung der Außenkontur des Schneidwerkzeugs, sodass die Toleranz des Nenndurchmessers vorteilhaft lediglich durch die Nachbehandlung, d.h. die Ausbildung der scharfen Schneide gegeben ist.
Zudem lassen sich dadurch auch größere Schichtdicken erreichen, da die herkömmlich mit höheren Schichtdicken einhergehende unerwünschte Verrundung an der Schneidkante gerade vermieden wird. Weiter steigt insbesondere auch die Schichtdickentoleranz mit der Schichtdicke selbst an, d.h. Werkzeuge mit dickeren Schichten werden ungenauer im Durchmesser. Durch die Nachbearbeitung werden auch solche Ungenauigkeiten vorteilhaft reduziert. Auch ist dadurch die Gefahr von Mikrorissen im Bereich der Schneidkante verringert, was ebenfalls größere Schichtdicken und damit eine höhere Standzeit ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Schneidwerkzeug mit einem Nenndurchmesser hergestellt, indem das Substrat zunächst mit einem Substratdurchmesser bereitgestellt wird, welcher geringer ist als der Nenndurchmesser. Der Nenndurchmesser wird nachfolgend dadurch eingestellt, dass die Beschichtung im Schneidbereich nach dem Beschichten des Substrats reduziert wird, insbesondere teilweise heruntergeschliffen wird. Die Beschichtung wird also durch Abtragen oder Reduzieren insbesondere in radialer Richtung derart verringert, dass das Schneidwerkzeug einen vorgegebenen und gewünschten Nenndurchmesser aufweist. Durch das nachträgliche Reduzieren ist das Schneidwerkzeug besonders genau gefertigt und weist eine entsprechend verbesserte Toleranz auf.
Aufgrund der verbesserten Toleranz und generell der erhöhten Genauigkeit bei der Herstellung eignet sich das Schneidwerkzeug besonders zum abschließenden Bearbeiten eines Werkstücks, d.h. beim sogenannten Finishing, z.B. zur Oberflächenvergütung. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Schneidwerkzeug daher als Finishing-Werkzeug und insbesondere als Reibahle ausgebildet. Die Reibahle weist üblicherweise einen Grundkörper mit einer Anzahl von Schneiden auf, welche insbesondere in einer Umfangsrichtung um den Grundkörper herum verteilt angeordnet sind. Eine Reibahle dient vorrangig zur Endbearbeitung von Bohrlöchern oder Innenflächen. Die Schneiden erstrecken sich daher in der Regel in Längsrichtung entlang des Grundkörpers und bis zur Stirnfläche, wo oftmals auch jeweils eine Fase oder ein Schneideck angeordnet ist, um einen definierten Übergang vom Seitenbereich zum Stirnbereich zu gewährleisten.
Allgemein weist das Schneidwerkzeug einen Grundkörper oder Träger auf, an welchem der Schneidbereich angebracht oder ausgebildet ist. In einer ersten Variante ist das Schneidwerkzeug einstückig ausgebildet und der Grundkörper stellt das Substrat zum Beschichten dar. Vor dem Beschichten werden in diesen Grundkörper dann üblicherweise Schneidbereiche z.B. eingeschliffen. In einer zweiten Variante sind einer oder mehrere Schneidbereiche an einem Grundkörper befestigt, beispielsweise festgelötet oder -geklebt oder alternativ im Sinne eines modularen Werkzeugs als Schneideinsätze oder Schneidplatten lösbar an einem Träger befestigt. Die Schneidbereiche werden dann vor oder nach dem Anbringen am Träger oder Grundkörper beschichtet und vor oder nach dem Anbringen geschärft.
Der Schneidbereich ist also derjenige Teil des Schneidwerkzeugs, in welchem die Schneide ausgebildet ist. Dabei kann ein Schneidwerkzeug auch mehrere Schneidbereiche aufweisen, in welchen jeweils zumindest eine Schneide angeordnet ist.
Das Substrat weist allgemein eine Kante auf, insbesondere eine Rohschneide, welche einen Kantenradius aufweist und welche von der Beschichtung zur Ausbildung der Schneide überdeckt ist, wobei die Schneide einen Schneidenradius aufweist, welcher geringer ist als der Kantenradius. Mit anderen Worten: die Schneide ist schärfer als das Substrat, genauer gesagt schärfer als die Kante oder Rohschneide. Falls die Beschichtung nicht nahbehandelt wird, ergibt sich der Schneidenradius aus der Addition des Kantenradius und der Schichtdicke der Beschichtung. Da nach dem Beschichten der Schneidenradius prinzipiell größer ist als der Kantenradius, auf welchem die Beschichtung aufgebaut ist, wird die Verringerung des Schneidenradius insbesondere durch die Nachbehandlung realisiert. Die Beschichtung wird also derart geschärft, dass der Schneidenradius geringer ist als der Kantenradius. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass ein möglichst großer Kantenradius eine verbesserte Adhäsion der Beschichtung gewährleistet und dadurch insbesondere auch die Gefahr der Bildung von Mikrorissen in der Beschichtung sowie die Gefahr eines Abplatzens der Beschichtung reduziert. Ein großer Kantenradius wirkt sich allerdings bei herkömmlich gefertigten Werkzeugen nachteilig auf den Schneidenradius aus. Da aber der Schneidenradius nun durch die Nachbehandlung bestimmt wird, ist dieser nun vom Kantenradius unabhängig, sodass dieser vorteilhafterweise vorrangig unter dem Gesichtspunkt einer optimalen Adhäsion der Beschichtung am Substrat ausgewählt wird.
Um eine besonders gute Adhäsion zu gewährleisten ist die Kante abgerundet. Dazu wird die Kante vor dem Beschichten zusätzlich abgerundet, beispielsweise geschliffen, gebürstet oder gestrahlt und allgemein der Kantenradius vergrößert.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Kantenradius zwischen 5 und 20µm, wodurch für übliche Beschichtungen eine geeignete Adhäsion gewährleistet ist.
Die Schneide weist vorzugsweise einen Schneidenradius im Bereich von 1 bis 5µm auf und ist insbesondere dadurch als scharfe Schneide ausgebildet. Mit anderen Worten: unter „scharf“ wird insbesondere ein Schneidenradius im Bereich von 1 bis 5µm verstanden. Der bevorzugte Bereich kann jedoch je nach Einsatzzweck des Schneidwerkzeugs und je nach Material eines zu bearbeitenden Werkstücks abweichen. Ein Schneidenradius von 1 bis 5µm eignet sich besonders für duktile Werkstoffe und allgemein für langspanende Werkstoffe und wird daher bevorzugt auch für Schneidwerkzeuge zur Bearbeitung solcher Materialien gewählt.
Bevorzugterweise weist die Beschichtung eine Schichtdicke auf, welche größer ist als der Kantenradius. Dadurch ist die Beschichtung insbesondere als hinreichend dicke Schicht mit guter Stabilität ausgebildet.
In einer geeigneten Ausgestaltung weist die Beschichtung eine Schichtdicke von zumindest 5µm auf. In einer weiteren, besonders geeigneten Ausgestaltung weist die Beschichtung eine Schichtdicke von zumindest 10µm auf. Die Schichtdicke reicht dabei vorzugsweise bis 15µm oder auch bis 20µm.
Die Schichtdicke wird üblicherweise nicht in der Nähe der Schneide gemessen, sondern vorzugsweise in einem Abschnitt, auf welchem das Substrat im Wesentlichen gerade verläuft. Im Bereich der Schneide weist dann die Beschichtung regelmäßig eine größere Schichtdicke auf. Dies ergibt sich insbesondere durch die Nachbehandlung, d.h. das nachträgliche Schärfen zum Ausbilden der Schneide. Dabei wird nämlich ein Teil der Beschichtung abgetragen und dadurch von einer ursprünglichen Schichtdicke ausgehend reduziert. Zum Schärfen erfolgt dann außerhalb der Schneide ein stärkerer Abtrag, um den Schneidenradius zu verringern und eine entsprechend schärfere Schneide zu erhalten. Beim Herstellen des Schneidwerkzeugs wird somit grundsätzlich eine etwas dickere Schichtdicke aufgebracht, welche dann abschnittsweise reduziert wird, um den gewünschten Nenndurchmesser, insbesondere Reibahlendurchmesser zu erhalten und die Schneide zu schärfen. Insbesondere ist die Schichtdicke gerade groß genug, um eine längere Standzeit zu realisieren. Vorrangiges Ziel ist allerdings insbesondere die erwähnte und besonders geringe Toleranz des Nenndurchmessers.
Die Beschichtung ist insbesondere als mehrschichtige Beschichtung ausgebildet, d.h. sie wird in mehreren Schichten aufgetragen, sodass eine entsprechend dicke Beschichtung in mehreren Durchgängen und aus mehreren im Vergleich dazu dünnen Teilbeschichtungen aufgebaut wird. Dadurch lässt sich insbesondere die gewollte Schichtdicke durch herkömmliche Beschichtungsverfahren realisieren, indem diese mehrfach, beispielsweise zwei bis fünfmal ausgeführt werden.
Bevorzugterweise wird die Beschichtung mittels eines Abscheidungsverfahrens aufgebracht, insbesondere mittels PVD, d.h. physical vapour deposition. Dadurch sind insbesondere die oben genannten Schichtdicken realisierbar. Ein derartiges Abscheidungsverfahren erzeugt die Beschichtung insbesondere atom- oder molekülweise, weist eine besonders hohe Genauigkeit auf und sorgt für eine zunächst besonders homogene Beschichtung. Grundsätzlich ist anstelle von PVD auch CVD, d.h. chemical vapour deposition als Abscheidungsverfahren verwendbar.
Insbesondere weist die Beschichtung eine Schichtdicke von höchstens 20µm auf. Größere Schichtdicken führen üblicherweise zu einer verringerten Stabilität der Beschichtung und im Betrieb besteht dann die Gefahr eines Abplatzens oder Ablösens von Teilen der Beschichtung. Eine Einschränkung auf höchstens 20µm bietet hier einen optimalen Kompromiss zwischen möglichst großer Schichtdicke und gleichzeitig möglichst stabiler Beschichtung.
Die Beschichtung ist vorzugsweise härter als das Substrat und besteht insbesondere aus einer Keramik. Bevorzugt ist die Beschichtung eine titanbasierte Beschichtung oder eine Metallnitritbeschichtung, z.B. aus Titannitrit oder Aluminium-Chromnitrit. Eine solche harte Beschichtung gewährleistet eine verbesserte Standzeit.
Das Substrat besteht vorzugsweise aus Hartmetall oder Cermet. Von Bedeutung ist insbesondere eine gute Haftung der Beschichtung, d.h. die Materialien für Substrat und Beschichtung sind zweckmäßigerweise aufeinander abgestimmt, um eine stabile Haftung aneinander zu gewährleisten.
Bei der Herstellung des Schneidwerkzeugs wird die Beschichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung mittels eines Lasers geschärft. Eine solche Schärfung zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit aus und ist daher insbesondere zur Herstellung von Schneidwerkzeugen zum Finishing, z.B. für Reibahlen geeignet. Eine Laserbearbeitung ermöglicht zudem eine besonders detaillierte Ausgestaltung der Schneide sowie eine Ausgestaltung je nach Einsatzgebiet des Schneidwerkzeugs.
In einer geeigneten Alternative wird die Beschichtung mittels eines Schleifverfahrens geschärft. Dazu wird beispielsweise eine Schleifscheibe verwendet.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

1 ein als Reibahle ausgebildetes Schneidwerkzeug in einer perspektivischen Ansicht und
2 einen Schneidbereich der Reibahle in einer Querschnittansicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist ausschnittsweise und in einer perspektivischen Ansicht ein Schneidwerkzeug 2 gezeigt, welches als Reibahle ausgebildet ist und frontseitig mehrere hier sechs Schneidbereiche 4 aufweist, welche in Umfangsrichtung U um einen Grundkörper 6 des Schneidwerkzeugs 2 verteilt angeordnet sind. Zur Ausbildung von Schneiden 8 ist auf den Grundkörper 6 eine Beschichtung 10 aufgebracht. Dabei dient in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Grundkörper 6 als ein Substrat 12 für die Beschichtung 10. Das hier gezeigte Schneidwerkzeug 2 ist zudem einstückig ausgebildet, d.h. die Schneidbereiche 4 sind feste Teile des Grundkörpers 6. In einer nicht gezeigten Variante sind die Schneidbereiche 4 als separate Teile am Grundkörper befestigt, z.B. angelötet oder lösbar befestigt, z.B. als Schneidplatten festgeschraubt.
Im Betrieb rotiert das Schneidwerkzeug 2 um eine Rotationsachse R und ist also als Rotationswerkzeug ausgebildet. Die Schneiden 8 greifen dann an einem nicht gezeigten Werkstück an. Zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Schneiden 8 ist hier zudem jeweils eine nicht näher bezeichnete Spannut ausgebildet, um die im Betrieb erzeugten Späne abzutransportieren.
In 2 ist einer der Schneidbereiche 4 aus 1 ausschnittsweise in einer Querschnittansicht quer zur Rotationsachse R dargestellt. Deutlich erkennbar sind einerseits die Schneide 8, welche durch die Beschichtung 10 ausgebildet ist, sowie andererseits das Substrat 12, auf welches die Beschichtung 10 aufgebracht ist. Besonders deutlich wird zudem die spezielle Ausgestaltung der Beschichtung 10 als scharfe Schneide 8. Dies wird durch eine Nachbehandlung, genauer gesagt ein Schärfen der Beschichtung 10 nach dem Aufbringen erzielt, vorzugsweise durch Bearbeitung mit einem Laser, alternativ durch ein Schleifverfahren.
Beim Aufbringen folgt die Beschichtung 10 zunächst der Kontur des Substrats 12 im Schneidbereich 4 und weist dann einen entsprechend großen Schneidenradius RS auf. Dieser Schneidenradius RS ist typischerweise etwas größer als ein Kantenradius RK des Substrats 12 im Schneidbereich 4. Um eine möglichst scharfe Schneide 8 zu realisieren wird daher herkömmlicherweise zunächst das Substrat 12 geschärft, um den Kantenradius RK zu verringern, und anschließend wird eine Beschichtung 10 aufgetragen. Demgegenüber wird bei dem hier gezeigten Schneidwerkzeug 2 das Substrat 12 zunächst lediglich vorgeschärft, danach beschichtet und dann anschließend die Beschichtung 10 geschärft, d.h. anstelle des Kantenradius RK wird der Schneidenradius RS reduziert. Der unverändert große Kantenradius RK trägt dann zu einer verbesserten Adhäsion der Beschichtung 10 am Substrat 12 bei. Die scharfe Schneide 8 ermöglicht dagegen ein präzises Schneiden mit dem Schneidwerkzeug 2, welches zudem eine verbesserte Standzeit aufweist.
Der Kantenradius RK beträgt in 2 etwa 10µm, der Schneidenradius RS ist dagegen vergleichsweise scharf und beträgt in 2 etwa 3µm. Die Beschichtung weist zudem eine Schichtdicke D auf, welche in 2 etwa 15µm beträgt. Im Bereich der Schneide 8 ist die Schichtdicke D größer. Dies ergibt sich insbesondere aus der Nachbearbeitung. Die Beschichtung 10 wurde nämlich zunächst dicker ausgebildet und dann geeignet reduziert, um die Form gemäß 2 zu erhalten und die scharfe Schneide 8 auszubilden.
Durch dieses nachträgliche und teilweise Abtragen der Beschichtung 10 wurde zudem ein bestimmter, gewünschter Nenndurchmesser N des Schneidwerkzeugs 2 eingestellt, wie in 1 gezeigt. Das bedeutet, dass die Toleranz des Schneidwerkzeugs 2 lediglich durch das nachträgliche Bearbeiten bestimmt ist und gerade nicht durch die Qualität der Bearbeitung des Substrats 12 oder die Genauigkeit der Schichtdicke D. Durch das nachträgliche Schärfen wird einfach so viel von der Beschichtung 10 abgetragen, dass der gewünschte Nenndurchmesser N erzielt wird. Die Toleranz ist dann lediglich von der Qualität der Nachbehandlung abhängig.

Claims

Schneidwerkzeug (2) mit einem Schneidbereich (4), welcher ein Substrat (12) aufweist, auf welches eine Beschichtung (10) aufgebracht ist, wobei das Substrat (12) eine Kante aufweist, an die sich beidseitig jeweils eine Fläche anschließt und wobei die Kante mit den angrenzenden Flächen von der Beschichtung (10) überdeckt ist, wobei die Beschichtung (10) durch nachträgliches teilweises Abtragen zur Ausbildung einer scharfen Schneide (8) geschärft ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante vor dem Aufbringen der Beschichtung als eine abgerundete Kante ausgebildet ist und einen Kantenradius (RK) sowie die Schneide (8) einen Schneidenradius (RS) aufweist, welcher geringer ist als der Kantenradius (RK).
Schneidwerkzeug (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kantenradius (RK) zwischen 5 µm bis 20 µm beträgt.
Schneidwerkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) eine Schichtdicke (D) aufweist, welche größer ist als der Kantenradius (RK).
Schneidwerkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (8) einen Schneidenradius (RS) im Bereich von 1 µm bis 5 µm aufweist.
Schneidwerkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) eine Schichtdicke (D) von zumindest 5µm oder von zumindest 10µm aufweist.
Schneidwerkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) härter ist als das Substrat (12) und insbesondere aus einer Keramik besteht und insbesondere eine titanbasierte Beschichtung (10) ist oder eine Metallnitritbeschichtung.
Schneidwerkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Reibahle ausgebildet ist, mit einem Grundkörper (6) und einer Anzahl von Schneiden (8), welche insbesondere in einer Umfangsrichtung (U) um den Grundkörper (6) herum verteilt angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Schneidbereich (4) auf ein Substrat (12) für das Schneidwerkzeug (2) eine Beschichtung (10) aufgebracht wird, welche anschließend nachbehandelt wird, indem die Beschichtung (10) derart geschärft wird, dass eine scharfe Schneide (8) ausgebildet wird, wobei das Substrat (12) eine Kante aufweist, an die sich jeweils eine Fläche anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante abgerundet wird, bevor die Beschichtung (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (2) mit einem Nenndurchmesser (N) hergestellt wird, indem das Substrat (12) mit einem Substratdurchmesser bereitgestellt wird, welcher geringer ist als der Nenndurchmesser (N), und der Nenndurchmesser (N) eingestellt wird, indem die Beschichtung (10) im Schneidbereich (4) nach dem Beschichten des Substrats (12) reduziert wird, insbesondere teilweise heruntergeschliffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) mittels eines Lasers geschärft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) mittels eines Schleifverfahrens geschärft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) mittels eines Abscheidungsverfahrens aufgebracht wird, insbesondere mittels PVD.