Ultrapräzisionsbearbeitug mit polykristallinem kubischem Bornitrid ohne Bindephase (PcBNoB)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222309489

Optische Oberflächengüten werden bei der Ultrapräzisionszerspanung durch den Einsatz von Diamantwerkzeugen erreicht. Für die Ultrapräzisionsbearbeitung notwendige Werkzeuge mit Schneidkantenrundungen von unter rB = 50 nm sind wegen seines kristallinen Aufbaus und seiner Härte bisher nur mit Diamant prozesssicher zu realisieren. Die im Werkzeug- und Formenbau wegen ihrer Verschleißfestigkeit bevorzugt eingesetzten Stahlwerkstoffe führen jedoch bei der Bearbeitung mit Diamant aufgrund der Kohlenstoffaffinität des im Stahl enthaltenen Eisens in den meisten Fällen zu unwirtschaftlich hohem Werkzeugverschleiß. Verbreitung in der Zerspantechnik hat kubisches Bornitrid (cBN) mit Bindephase gefunden, das auch für die Stahlbearbeitung genutzt wird. Allerdings verhindern Ausbrüche von einzelnen Bornitridkörnern aus der weichen Bindephase den Einsatz im Ultrapräzisionsbereich, in dem kleinste Kerben und Scharten in der Schneidkante zu einer stark verminderten Oberflächenqualität führen. Erst polykristallines kubisches Bornitrid ohne Bindephase (PcBNoB) mit feinster Körnung hat das Potential in der Ultrapräzisionszerspanung eingesetzt zu werden. Ziel des Projektes ist es grundlegende Erkenntnisse zum Einsatz von Werkzeugen aus PcBNoB für die Ultrapräzisionszerspanung von Stahlwerkstoffen für den prozesssicheren Einsatz in der replikativen Massenfertigung von optischen Bauteilen zu erlangen. Dabei sollen für die Optikindustrie relevante Oberflächenrauwerte von unter Ra = 10 nm erreicht werden. Hierzu werden unterschiedliche Schneidkantenpräparationstechniken in Bezug auf die erreichbaren Oberflächenkennwerte untersucht und die Werkzeuggeometrie und -technologie mit Hilfe von Zerspanversuchen, Modellbildung und Simulation untersucht, optimiert und experimentell verifiziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen