Werkzeug-Verschleiß — Mechanismen & Gegenmaßnahmen

Aufbauschneide (Built-Up Edge, BUE)

Werkstoff-Partikel verschweißen unter Druck mit der Schneidkante und bilden eine instabile „Pseudo-Schneide“. Diese bricht periodisch ab und reißt Späne der Beschichtung mit sich. Typisch bei zähen niedriglegierten Werkstoffen und zu niedriger Schnittgeschwindigkeit.

Ursachen

• Schnittgeschwindigkeit zu niedrig (unterhalb kritischer vc)
• Spanwinkel zu klein → hoher Reibdruck
• Kühlmittel reicht nicht an die Schneide
• Werkstoff klebt zur Adhäsion (un­legierter Stahl, Alu)

Gegenmaßnahmen

• vc deutlich erhöhen (oberhalb 80–120 m/min bei Stahl)
• Positiveren Spanwinkel oder polierte Spanfläche
• Hochdruck-Kühlung (40–70 bar) direkt an die Schneide
• Beschichtung mit niedrigem Reibkoeffizienten (TiAlN, AlCrN, DLC)

Kolkverschleiß (Crater Wear)

Eine wannenförmige Vertiefung („Krater“) auf der Spanfläche, einige Zehntel hinter der Schneidkante. Entsteht durch chemisches Lösen des Werkzeugstoffs in den Span — temperaturbedingt. Bricht früher oder später die Schneidkante aus.

Ursachen

• Schnittgeschwindigkeit zu hoch (Hitze > 1000 °C)
• Falsche Beschichtung (TiN bei Stahl statt Al₂O₃)
• Zu wenig Kühlung
• Sehr abrasive Materialien (Si-haltige Aluminium)

Gegenmaßnahmen

• vc um 15–25 % reduzieren
• Al₂O₃- oder Ti(C,N)-Beschichtung wählen (hitze-stabil)
• Kühlmittel-Konzentration auf 8–10 % anheben
• Spanleitstufe optimieren (kürzerer Spanwurf → weniger Krater)

Freiflächenverschleiß (Flank Wear, VB)

Gleichmäßiger Verschleiß an der Freifläche unterhalb der Schneidkante. Wird mit VB (Verschleißmarkenbreite) gemessen. Standard-Standzeit-Kriterium nach ISO 3685 — VB = 0,3 mm gilt als Standzeit-Ende beim Schruppen, VB = 0,15 mm beim Schlichten.

Ursachen

• Normaler Abrasions-Verschleiß durch das Werkstück
• Harte Einschlüsse im Material (Karbide, Oxide)
• Vorschub zu niedrig → kein definierter Span
• Falscher Werkzeugstoff für die Härte (HSS bei > 30 HRC)

Gegenmaßnahmen

• Härteren Schneidstoff: VHM, Cermet, Keramik
• Beschichtung mit hoher Härte (Al₂O₃, c-BN)
• Vorschub erhöhen (fz/fn um 20–30 %)
• Standzeit-Ende rechtzeitig erkennen (VB-Messung)

Ausbrüche (Chipping)

Kleine Ausbrüche der Schneidkante, oft mehrere 0,1 mm groß. Ursache ist meist mechanischer Stoß — entweder beim Eintritt oder durch harte Einschlüsse im Material.

Ursachen

• Eintritts-Stoß zu hart (volles Eingriffs-Profil sofort)
• Vorschub zu hoch → Schneide überlastet
• Sprödschneidstoff für unterbrochenen Schnitt zu spröde
• Vorhandene Schlagstellen am Werkstück (Lunker, Einschlüsse)

Gegenmaßnahmen

• Sanfter Eintritt: Bogen-Einfahrt statt Linear-Eintritt
• Vorschub 20 % reduzieren (zumindest bei den ersten Schnitten)
• Zähere Sorte wählen (Schruppen vor Schlichten)
• Fasung an der Schneide anbringen (chamfer für Eintritts-Schutz)