Warum die Beschichtung so wichtig ist
Zwei Fräser mit gleichem Hartmetallsubstrat und gleicher Geometrie können im selben Werkstoff sehr unterschiedliche Standzeiten erreichen – nur weil ihre Beschichtungen verschieden sind. Die Beschichtung ist ein dünner Schutzschild, der die Schneide vor Wärme, Verschleiß und Aufschweißungen schützt. Die richtige Beschichtung ermöglicht höhere Schnittgeschwindigkeiten und längere Standzeiten; die falsche bringt wenig und kann in manchen Werkstoffen sogar die Aufbauschneidenbildung verstärken.
Die meisten Beschichtungen auf VHM-Fräsern, -Bohrern und -Reibahlen werden im PVD-Verfahren (physikalische Gasphasenabscheidung) aufgebracht. Sie sind nur wenige Mikrometer dick, sodass die Schärfe der Schneide weitgehend erhalten bleibt. Wichtig ist jedoch: Eine Beschichtung gleicht weder eine falsche Geometrie noch ungeeignete Schnittdaten aus. Zuerst kommen der richtige Werkzeugtyp und die Geometrie, dann die passende Beschichtung.
So lesen Sie die Grafik
In der Grafik am Anfang des Artikels stehen die Zeilen für Beschichtungen und die Spalten für die Werkstoffgruppen nach ISO 513: P (Stahl), M (rostfreier Stahl), K (Gusseisen), N (Aluminium und NE-Metalle), S (Titan und warmfeste Superlegierungen) und H (gehärteter Stahl). Ein gefüllter Punkt steht für die typische erste Wahl, ein Ring für eine einsetzbare Option und ein Strich für eine Kombination, die in der Regel nicht empfohlen wird. Die Zeile Ø steht für unbeschichtete Werkzeuge. Die Grafik ist eine allgemeine Orientierung; die endgültige Auswahl richtet sich nach dem Katalog des Werkzeugherstellers und Ihren tatsächlichen Bearbeitungsbedingungen.
AlTiN: der hitzebeständige Allrounder
Dank seines hohen Aluminiumanteils bildet AlTiN (Aluminium-Titan-Nitrid) beim Zerspanen eine schützende Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche. Diese Schicht hält die Wärme vom Werkzeug fern, weshalb AlTiN bei hohen Schnittgeschwindigkeiten sowie bei Trocken- oder MMS-Bearbeitung gute Ergebnisse liefert. Es ist eine gängige Wahl für unlegierte und legierte Stähle sowie Gusseisen. Für Aluminium wird es nicht empfohlen: Das Aluminium in der Schicht hat eine chemische Affinität zum Werkstück und kann Aufbauschneiden begünstigen.
AlCrN: Zähigkeit und Verschleißfestigkeit
AlCrN (Aluminium-Chrom-Nitrid) verbindet hohe Oxidationsbeständigkeit mit guter Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Bei unterbrochenen Schnitten, schwingungsanfälligen Bearbeitungen und Nassbearbeitung verhält es sich ausgewogen. Deshalb wird es häufig für Stahl, rostfreien Stahl und Gusseisen sowie für Titanlegierungen eingesetzt. Für das Schruppen und für Universalwerkzeuge, die ein breites Werkstoffspektrum abdecken sollen, ist es ein guter Ausgangspunkt.
TiSiN: gehärteter Stahl und Formenbau
TiSiN (Titan-Silizium-Nitrid) erreicht dank seiner Nanokompositstruktur eine sehr hohe Härte. Seine Stärken zeigt es beim Fräsen gehärteter Stähle, im Werkzeug- und Formenbau und beim Hochgeschwindigkeits-Schlichten. Der Preis für diese Härte: Gegenüber Schlagbelastung ist es weniger tolerant als AlCrN. Am besten arbeitet es daher mit sicherer Spannung, geringem Rundlauffehler und einer steifen Maschine.
DLC und unbeschichtete Werkzeuge: Aluminium und NE-Metalle
Bei Aluminium ist nicht der Verschleiß das Hauptproblem, sondern das Anhaften von Spänen an der Schneide. Der niedrige Reibwert von DLC (diamantähnlicher Kohlenstoff) verringert diese Anhaftung und liefert gute Ergebnisse in Aluminium, Kupferlegierungen und Kunststoffen. Für Eisenwerkstoffe ist DLC ungeeignet, da Kohlenstoff bei hohen Temperaturen in das Eisen diffundiert. Eine weitere gängige Option für Aluminium sind unbeschichtete VHM-Fräser mit scharfer Schneide und polierten Spannuten.
Schnellauswahl nach Werkstoff
- Stahl (P): AlTiN oder AlCrN.
- Rostfreier Stahl (M): AlCrN; Zähigkeit und Widerstand gegen Aufschweißungen sind entscheidend.
- Gusseisen (K): AlTiN oder AlCrN.
- Aluminium und NE-Metalle (N): DLC oder unbeschichtetes Werkzeug mit polierten Spannuten.
- Titan und Superlegierungen (S): meist AlCrN, mit niedriger Schnittgeschwindigkeit und reichlich Kühlung.
- Gehärteter Stahl (H): TiSiN.
Beschichtung und Schnittdaten
Eine Beschichtung erlaubt dem Werkzeug höhere Temperaturen, ist aber kein Freibrief, die Schnittgeschwindigkeit beliebig zu erhöhen. Übernehmen Sie die Startwerte für Ihre Werkstoffgruppe aus dem Werkzeugkatalog und passen Sie sie anhand des Verschleißbildes an. Schneller Freiflächenverschleiß deutet häufig auf zu hohe Schnittgeschwindigkeit hin, Ausbrüche an der Schneide eher auf zu hohen Vorschub, Vibrationen oder Rundlauffehler. Drehzahl und Vorschub berechnen Sie schnell mit unserem Schnittdatenrechner.
Neubeschichtung nach dem Nachschleifen
Beim Nachschleifen eines VHM-Werkzeugs wird die Beschichtung an den geschliffenen Flächen entfernt, das blanke Hartmetall liegt frei. Dieser unbeschichtete Bereich erreicht nicht die Leistung des Neuwerkzeugs. Deshalb sollte ein professioneller Nachschliff die Geometrie auf die Originalmaße zurückführen und anschließend Kantenpräparation und Neubeschichtung umfassen. Eine kontrollierte Kantenverrundung vor dem Beschichten verbessert die Haftung der Schicht an der Schneide; mehr dazu in unserem Artikel zur Kantenpräparation mit Drag Finish.
Die VHM-Fräser, -Bohrer und -Reibahlen von Geppetto sind je nach Serie mit AlTiN-, AlCrN- oder TiSiN-Beschichtung oder unbeschichtet erhältlich; die Serien finden Sie auf der Seite Produkte. Unser Nachschleifservice bietet Neubeschichtung mit AlTiN, TiSiN, AlCrN und DLC an.
Fazit
Die Wahl der Beschichtung beginnt beim Werkstoff: AlTiN oder AlCrN für Stahl und Guss, AlCrN für rostfreien Stahl und Titan, TiSiN für gehärteten Stahl sowie DLC oder unbeschichtete Werkzeuge für Aluminium sind solide Ausgangspunkte. Wenn Sie Werkzeug und Beschichtung für Ihre Anwendung gemeinsam mit uns festlegen möchten, kontaktieren Sie uns: Telefon +90 216 394 41 10, WhatsApp +90 537 777 96 44, E-Mail info@geppetto-tr.com.
