Auswirkung der Schneidkanteneigenspannungen auf das Verschleißverhalten PVD-beschichteter Zerspanwerkzeuge

Um die Standzeit von Werkzeugen zu erhöhen werden diese mit Hartstoffschichten versehen. Zu den bedeutendsten Beschichtungen für den universellen Einsatz zählt die (Ti,Al)N PVD-Beschichtung. Eine der wichtigsten Eigenschaften für Qualität, Einsatzverhalten und Lebensdauer von Zerspanwerkzeugen stellen die Eigenspannungen dar. Grundsätzlich ist bekannt, dass sich Druckeigenspannungen bei einem wechselbelasteten Bauteil positiv auf die Lebensdauer auswirken, da sie der Rissbildung und –ausbreitung entgegenwirken. Zugeigenspannungen demgegenüber verkürzen die Lebensdauer, da sie die Rissbildung und –ausbreitung fördern.

An der Schneidkante lassen sich jedoch die bekannten direkten Messverfahren zur Eigenspannungsmessung nicht anwenden, da die übliche Methode einen für die sehr feine Schneidkante einen zu großen Messbereich aufweist. Potenzial für Messungen von Eigenspannungen in optisch transparenten Medien bietet die Raman-Spektroskopie. Hierbei wird die zu untersuchende Probe mit monochromatischem Licht bestrahlt und das inkohärent gestreute Licht analysiert. Mit einem Laser als Lichtquelle können sehr hohe Intensitäten und eine hohe Ortsauflösung der Messung im Mikrometerbereich erzielt werden. Mit Hilfe der röntgenografischen Streuvektormethode wird die Raman-Spektroskopie an ebenen Proben kalibriert. Anschließend werden die Eigenspannungen in der Schneidkante von Wendeschneidplatten gemessen und die Standzeit durch Einsatzversuche bestimmt. Durch die Gegenüberstellung von gemessenen Eigenspannungen und Verschleißverhalten kann der Einfluss des Eigenspannungszustandes in der Schneidkante auf die Werkzeugstandzeit ermittelt und ein empirisches Modell aufgestellt werden.