Vergleichende Charakterisierung von Schneidkanten

Produktbeschreibung

Zusammenfassung
Der geometrischen Gestalt von Schneidkanten an trennenden Werkzeugen wie Bohrer, Fräser, Sägeblätter oder Wendeschneidplatten, insbesondere zur Zerspanung aber auch zum Scherschneiden, kommt eine herausragende Bedeutung zu. Einerseits beeinflusst sie unmittelbar das Verschleißverhalten und somit auch die Standzeit der Werkzeuge, andererseits hängen typische Qualitätsmerkmale der Werkstücke, wie die Oberflächenrauheit oder die in der Regel unerwünschte Gratbildung, von der Schneidkantenmikrogeometrie ab. Darüber hinaus resultieren die im Eingriffsbereich der Werkzeuge entstehenden Spannungen und Kräfte u. a. aus der Schneidkantenmikrogeometrie. Eine entsprechende Auslegung und Erzeugung definierter Schneidkanten ermöglicht so, die Randschichteigenschaften von Bauteilen (z. B. Eigenspannungszustand, Versetzungsdichte) gezielt einzustellen. Die mit einer großen Schneidkantenverrundung oder einer Spanflächenfase typischerweise verbundenen erhöhten Kräfte können allerdings auch zu einem stärkeren Abdrängen des Werkstücks und damit zu größeren Formfehlern oder Schwingungen führen, die sich in Rattermarken auf der Werkstückoberfläche widerspiegeln. Aus den genannten Gründen werden die nach dem Schleifen der Werkzeuge oftmals scharfen, aber zugleich schartigen Schneidkanten in der Regel einer entsprechenden Präparation (z. B. Bürsten, Schleppschleifen) unterzogen, wodurch eine vorgegebene Verrundung und Homogenisierung der Schneidkante erreicht werden sollen.

Im Zusammenhang mit der Qualitätssicherung spielt die messtechnische Bewertung der (z. B. verrundeten) Schneidkanten eine zentrale Rolle. Die geometrische Charakterisierung von Schneidkanten ist jedoch mit verschiedenen Herausforderungen verbunden:

Die Größe der Schneidkante (im Querschnitt) beträgt oftmals nur wenige Mikrometer.

Das reale Schneidkantenprofil weicht meist von einer einfachen geometrischen Form (z. B. Kreisbogen) ab.

Das Schneidkantenprofil ist nicht an jeder Stelle des Werkzeugs gleich.

Schneidkanten sind häufig gekrümmt (z. B. im Bereich des Eckenradius einer Wendeschneidplatte oder der Umfangsschneide eines gedrallten Fräsers). Dies hat dazu geführt, dass es bisher keine allgemeingültigen Richtlinien und Normen zur Charakterisierung von Schneidkanten gibt.
Während einige Kenngrößen, wie der Schneidkantenradius, inzwischen etabliert sind, führt deren Bestimmung in Abhängigkeit vom Messprinzip sowie dem verwendeten Auswertealgorithmus zu oftmals nicht unwesentlichen Abweichungen. Das bedeutet, dass die jeweils ermittelten Werte meist nicht direkt miteinander vergleichbar sind. Damit sind Probleme in der Qualitätssicherung sowie Rechtsstreitigkeiten
zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer bei der Werkzeugfertigung vorprogrammiert.

Der Fachausschuss 4.44 der VDI/VDE-Gesellschaft für Mess- und Automatisierungstechnik hat sich daher zum Ziel gesetzt, Richtlinien zum Charakterisieren und Messen von Schneidkanten zu erarbeiten. Diese sollen den gesamten Bereich von der Zeichnungserstellung über die Messdatenerfassung und Auswertung bis hin zur Kalibrierung der Messgeräte abdecken. Im Rahmen der Richtlinienreihe VDI/VDE 2654 ist
bisher Blatt 2 erschienen, das Kenngrößen und Parameter von typischen Schneidkanten definiert. Aktuell wird an Vorgaben zu Zeichnungseintragungen sowie zur Bewertung der Schartigkeit gearbeitet. Als größte Herausforderung erweist sich die Definition von Standards zur Messdatenerfassung sowie zur Erstellung von Auswertealgorithmen. Der Fachausschuss freut sich über eine Mitarbeit und über konstruktive Vorschläge zur Lösung dieser Aufgabe.

Keywords: Schneidkantenprofil, Kreisbogen, Schneidwinkel, Messgenauigkeit, Werkzeugfertigung, Standzeit, Zerspanung, Normung, Qualitätskontrolle, cutting edge profile, arc, cutting angle, measurement accuracy, tool production, tool life, service life, chipping, standadization