Schneidstoffe sind Materialien, die in der Zerspanungstechnik eingesetzt werden, um Material von einem Werkstück zu entfernen. Die Auswahl des richtigen Schneidstoffs hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter das zu bearbeitende Material, die Bearbeitungsgeschwindigkeit, die Temperaturbeständigkeit und andere spezifische Anforderungen. Schneidstoffe müssen eine hohe Härte aufweisen, um dem Verschleiß bei der Zerspanung standzuhalten. Hartmetalle wie Wolframkarbid sind dafür bekannt, hohe Härte aufzuweisen. Ein gewisses Maß an Zähigkeit ist auch wichtig, um Stoßbelastungen während des Schneidprozesses zu absorbieren. Schneidstoffe müssen den hohen Temperaturen standhalten, die während des Zerspanungsprozesses auftreten können. Werkzeuge können sich durch Reibung stark erhitzen, und eine gute Wärmebeständigkeit verhindert, dass der Schneidstoff seine Schneidfähigkeiten verliert. Chemische Stabilität spielt eine wichtige Rolle, wenn es um die Wechselwirkung mit bearbeiteten Materialien oder Kühlschmierstoffen geht.
Einteilung der Schneidstoffe
Werkzeugstähle sind spezielle Stähle, die aufgrund ihrer Eigenschaften und Zusammensetzung für die Herstellung von Werkzeugen verwendet werden. Die enthalten normalerweise Kohlenstoff in einem Bereich von 0,60% bis 1,25%. Zusätzlich zu Kohlenstoff können auch durch Legierungselemente wie Chrom, Molybdän, Vanadium und Wolfram veredelt werden. Diese Elemente verbessern Eigenschaften wie Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmebeständigkeit. Legierungswerkzeugstähle eignen sich für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, Matrizen und Gussformen.
Schnellarbeitsstahl (HSS) ist eine Legierung aus Stahl, Wolfram, Molybdän, Vanadium und anderen Elementen. HSS zeichnet sich durch hohe Härte und Verschleißfestigkeit bei höheren Schnittgeschwindigkeiten aus. Typische Bezeichnungen nach DIN EN 10027 sind HS18-1-2-5 (1.3255), HS12-1-2 (1.3318), HS6-5-2 (1.3343), HS2-9-1 (1.3346) Es wird für Bohrer, Fräser und Drehwerkzeuge verwendet.
Hartmetall ist eine Mischung aus Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TiC), Tantalcarbid (TaC), Niobcarbid und Cobalt (Co). Es zeichnet sich durch Härte, Verschleißfestigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit aus. Hartmetall wird häufig für Schneidwerkzeuge wie Bohrer, Fräser und Drehmeißel verwendet und ist nach DIN ISO 513 in Anwendungsgruppen P (Schaftkennfarbe blau), M (Schaftkennfarbe gelb), oder K (Schaftkennfarbe rot) geteilt. „Blaue“ Anwendungsgruppe ist eher zum Spanen des Stahls, Stahlgusses und langspanenden Tempergusses prädestiniert. Die Gruppe M findet seine Anwendung in Bearbeitung von Manganhartstählen, legierten GJL, GJS sowie austenitischen Stählen. Anwendungsgruppe K mit erhöhten Zähigkeitswerten kann für gehärtete Stähle, NE-Metalle und Hartguss eingesetzt werden.
Keramische Schneidstoffe wie Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliziumnitrid (Si3N4) sind extrem hart und hitzebeständig. Sie werden für bestimmte Anwendungen eingesetzt, insbesondere wenn hohe Verschleißfestigkeit, Schnittgeschwindigkeiten und Temperaturbeständigkeit erforderlich sind.
Kubisches Bornitrid (CBN) ist ein synthetisches Material mit ähnlichen Eigenschaften wie Diamant. Es ist extrem hart und wird oft für Schneidwerkzeuge in der Bearbeitung von gehärteten Stählen und anderen schwer zerspanbaren Materialien verwendet.
Diamant ist der härteste natürliche Schneidstoff. Synthetische Diamanten werden für bestimmte Anwendungen in der Zerspanung, insbesondere für das Drehen und Fräsen von sehr harten Materialien, verwendet.
PKD (Polykristalliner Diamant) besteht aus synthetischem Diamantpulver, das zu einer Schneidkante gepresst wird. PKD wird für Werkzeuge in der Zerspanung von Nichteisenmetallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen eingesetzt. Polykristalliner Bornitrid (PCBN) wird genauso bei hohem Druck und hoher Temperatur synthetisiert. Einsatz: in der Bearbeitung von gehärteten Stählen und Gusseisen in der Gießereiindustrie für die Bearbeitung von Gussteilen. Es ist besonders effektiv bei der Hartbearbeitung und bietet eine hohe Verschleißfestigkeit.
Cermets (Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe) sind Mischungen aus Metall und Keramik, die Härte und Zähigkeit kombinieren. Sie werden für verschiedene Schneidwerkzeuge eingesetzt insbesondere beim Feindrehen.
Die Auswahl des geeigneten Schneidstoffs hängt von Faktoren wie Werkstückmaterial, Bearbeitungsanforderungen, Schnittbedingungen und wirtschaftlichen Überlegungen ab. Unterschiedliche Schneidstoffe haben unterschiedliche Stärken und Schwächen, und ihre Anwendungen können je nach den spezifischen Anforderungen variieren.