WO2009065160A2

WO2009065160A2 - Rotierend eingesetztes schneidwerkzeug zum bearbeiten von holz

Info

Publication number: WO2009065160A2
Application number: PCT/AT2008/000409
Authority: WO
Inventors: Andreas Kisselbach; Reinhard Pitonak; Klaus Voigt
Original assignee: Boehlerit Gmbh & Co. Kg.
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2009-05-28
Also published as: AT505759A4; EP2220268A2; AT505759B1; EP2220268B1; WO2009065160A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, insbesondere rotierend eingesetztes Schneidwerkzeug zum Bearbeiten von Holz, welches einen Körper mit einer zumindest in Bereichen einer Oberfläche des Körpers abgeschiedenen Beschichtung aus einer oder mehreren Lagen umfasst oder aus diesem beschichteten Körper gebildet ist, wobei zur Verringerung von Aufklebungen während eines Schneideinsatzes und zum Erreichen einer hohen Korrosionsbeständigkeit erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass eine äußerste Lage der Beschichtung aus einem Oxid, Oxynitrid oder einem Oxycarbonitrid eines oder mehrerer der Metalle Titan, Zirconium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram gebildet ist.

Description

Rotierend eingesetztes Schneidwerkzeug zum Bearbeiten von Holz

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, insbesondere rotierend eingesetztes Schneidwerkzeug zum Bearbeiten von Holz, welches einen Körper mit einer zumindest in Bereichen einer Oberfläche des Körpers abgeschiedenen Beschichtung aus einer oder mehreren Lagen umfasst oder aus diesem beschichteten Körper gebildet ist.

Bei Schneidwerkzeugen für die Holzbearbeitung besteht ein Problem darin, dass sich auf Beschichtungen, die einer Verschleißfestigkeit der Schneidwerkzeuge bzw. Teilen davon dienen, Stoffe bzw. Materialien der bearbeiteten Werkstücke abscheiden, wobei massive Aufklebungen gebildet werden können. Solche Aufklebungen können bei motorisch angetriebenen, insbesondere rotierend eingesetzten Schneidwerkzeugen, z. B. Zinkenfräsern, nach kurzen Einsatz- bzw. Schnittzeiten zu einem Abfallen der Drehzahl und letztlich zu einem Blockieren des Schneidwerkzeuges führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art anzugeben, an dem sich insbesondere bei der Bearbeitung von Werkstücken aus Holz weniger rasch Aufklebungen bilden. Darüber hinaus soll die Beschichtung des Schneidwerkzeuges, wie für eine Holzbearbeitung gewünscht, korrosionsbeständig sein.

Diese Aufgabe wird durch ein Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art gelöst, bei dem eine äußerste Lage der Beschichtung aus einem Oxid, Oxynitrid oder einem Oxycarbonitrid eines oder mehrerer der Metalle Titan, Zirconium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram gebildet ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass ein Schneidwerkzeug bereitgestellt wird, an dem sich im Schneideinsatz, insbesondere bei einer spanenden Bearbeitung von Holz mit rotierenden Schneidwerkzeugen, blockierende Aufklebungen aufgrund der vorgesehenen Beschichtung nicht oder deutlich langsamer bilden, wobei gleichzeitig eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegeben ist. Dabei kann bei der Bearbeitung von Holz eine besonders große Antiadhäsionswirkung der Beschichtung erreicht werden, wenn deren äußerste Lage mit Chrom, Titan, Zirconium und/oder Vanadium gebildet ist. Besonders bevorzugt ist es, dass die Beschichtung ausgehend vom Körper aufeinanderfolgend eine Lage aus Chrom, eine Lage aus Chromnitrid, eine Lage aus Chromnitrid, Titannitrid, Zirconiumnitrid und/oder Vanadiumnitrid und schließlich eine Lage aus einem Oxid, Oxynitrid oder Oxycarbonitrid von Chrom, Titan, Zirconium und/oder Vanadium aufweist. Mit derartigen Beschichtungen kann bei guter Korrosionsbeständigkeit eine exzellente Antiadhäsionswirkung erreicht werden.

In einer besonders günstigen Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung ausgehend vom Körper aufeinanderfolgend optional eine Lage aus Chrom, eine Lage aus Chromnitrid, eine Lage aus Chromnitrid und Titannitrid und schließlich eine Lage aus einem Oxid, Oxynitrid oder Oxycarbonitrid von Chrom und Titan aufweist. Die erste Lage aus Chrom, die optional vorgesehen ist, dient zur Anbindung der übrigen Beschichtung an den Körper und ist in der Regel wesentlich dünner ausgebildet als die nachfolgende Lage aus Chromnitrid. In der Praxis kann dies erreicht werden, wenn zuerst ein Beschichten mittels eines Chrom-Targets in von Stickstoff freier Atmosphäre begonnen wird und anschließend, noch bevor eine sich ausbildende Chromlage eine Dicke von 0,5 μm erreicht, zusätzlich Stickstoff zugeführt wird. Eine an die Lage aus Chromnitrid anschließende Lage enthält zweckmäßigerweise etwa 30 bis 70 Vol.-%, bevorzugt etwa 40 bis 60 Vol.-%, Chromnitrid. Das vorgesehene Chromnitrid dient einer hohen Korrosionsbeständigkeit, während das Titannitrid in Bezug auf eine hohe Verschleißfestigkeit von Nutzen ist. Bei den vorgesehenen Gehalten bzw. Volumenanteilen können sowohl hohe Korrosionsbeständigkeit als auch hohe Verschleißfestigkeit erreicht werden. Eine abschließende Lage mit einem Oxid, Oxynitrid oder Oxycarbonitrid von Chrom und Titan kann gesondert abgeschieden werden. Möglich ist es aber auch, zuerst eine gemischte Lage aus Chromnitrid und Titannitrid aufzubringen und diese Lage von einer freien Oberfläche ausgehend in die Tiefe durch Zuführen von Sauerstoff, gegebenenfalls in Gegenwart weiterer Gase, in Bezug auf die Dicke der Lage teilweise zu oxidieren.

Bei dem beschichteten Körper kann es sich um einen das Schneidwerkzeug insgesamt bildenden Körper handeln. Die Lehre der Erfindung ist aber auch auf Teile eines Schneidwerkzeuges wie Schneideinsätze, die am Schneidwerkzeug angebracht sind, oder andere einzelne Schneidwerkzeugteile, anwendbar. Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel, anhand dessen die Erfindung weitergehend erläutert ist.

Mit einem PVD-Verfahren wurden Schneideinsätze für Zinkenfräser, die entweder aus einem Hartmetall oder einem Schnellarbeitsstahl gebildet waren, jeweils mit einer mehrlagigen Beschichtung aus, ausgehend von einem Grundkörper aus Hartmetall bzw. Schnellarbeitsstahl, einer 0,1 μm bis 0,5 μm dicken Lage aus Chrom, einer 0,5 μm bis 3,5 μm dicken Lage aus Chromnitrid, einer 0,2 μm bis 5,0 μm dicken Lage aus Titannitrid und Chromnitrid und schließlich einer 0,2 μm bis 1,5 μm dicken Lage aus Chromoxynitrid versehen. Bei einer solchen Abfolge der Lagen steigt zum einen eine Härte innerhalb der Beschichtung im Hinblick auf eine Verschleißfestigkeit in vorteilhafter weise an und ist zum anderen die Beschichtung im Bereich des Grundkörpers relativ zäh, was ein erforderliches Anschleifen von Schneiden ohne Gefahr eines Ausbrechens von größeren Bereichen einer Beschichtung ermöglicht. Die äußerste Lage der Beschichtung kann aber auch aus einem weicheren Material als die darunterliegende Lage der Beschichtung gebildet sein, ohne diese Vorteile einzubüßen.

Zinkenfräser wurden mit so hergestellten Schneideinsätzen bestückt und bei einer Bearbeitung von Holz auf eine maximale Einsatzzeit bis zum Blockieren infolge einer Ausbildung massiver Aufklebungen getestet, wobei auch Vergleichsversuche mit bekannten Zinkenfräsern durchgeführt wurden, deren Schneideinsätze mit mehrlagigen Beschichtungen mit äußersten Lagen aus Chromnitrid ausgebildet waren. Es zeigte sich im Vergleich, dass die erfindungsgemäßen Zinkenfräser zumindest um 20 % bis 50 % länger eingesetzt werden konnten als die bekannten Zinkenfräser. Mit analogen

Beschichtungen, erstellt mittels PVD-Verfahrens, mit einer äußersten Lage aus einem Oxid, Oxynitrid oder Oxycarbonitrid von Chrom, Titan, Zirconium und/oder Vanadium wurden bei anderen Schneidwerkzeugen für die Holzbearbeitung ähnlich gute Ergebnisse erzielt.

Claims

Patentansprüche

1. Schneidwerkzeug, insbesondere rotierend eingesetztes Schneidwerkzeug zum Bearbeiten von Holz, welches einen Körper mit einer zumindest in Bereichen einer Oberfläche des Körpers abgeschiedenen Beschichtung aus einer oder mehreren Lagen umfasst oder aus diesem beschichteten Körper gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußerste Lage der Beschichtung aus einem Oxid, Oxynitrid oder einem Oxycarbonitrid eines oder mehrerer der Metalle Titan, Zirconium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram gebildet ist.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einem Hartmetall oder einem Schnellarbeitsstahl gebildet ist.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußerste Lage mit Chrom, Titan, Zirconium und/oder Vanadium gebildet ist.

4. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mehrere Lagen umfasst und eine Härte der Lagen vom Körper zur freien Oberfläche der Beschichtung hin zunimmt, wobei die äußerste Lage optional mit einer geringeren Härte als die darunterliegende Lage ausgebildet sein kann.

5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ausgehend vom Körper aufeinanderfolgend eine Lage aus Chrom, eine Lage aus Chromnitrid, eine Lage aus Chromnitrid, Titannitrid, Zirconiumnitrid und/oder Vanadiumnitrid und schließlich eine Lage aus einem Oxid, Oxynitrid oder Oxycarbonitrid von Chrom, Titan, Zirconium und/oder Vanadium aufweist.

6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ausgehend vom Körper aufeinanderfolgend optional eine Lage aus Chrom, eine Lage aus Chromnitrid, eine Lage aus Chromnitrid und Titannitrid und schließlich eine Lage aus einem Oxid, Oxynitrid oder Oxycarbonitrid von Chrom und Titan aufweist.

7. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage aus Chromnitrid und Titannitrid etwa 30 bis 70 Vol.-% Chromnitrid enthält.

8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage aus Chromnitrid und Titannitrid etwa 40 bis 60 Vol.-% Chromnitrid enthält.

9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer 0,1 μm bis 0,5 μm dicken Lage aus Chrom, einer 0,5 μm bis 3,5 μm dicken Lage aus Chromnitrid, einer 0,2 μm bis 5,0 μm dicken Lage aus Titannitrid und Chromnitrid und schließlich einer 0,2 μm bis 1 ,5 μm dicken Lage aus Chromoxynitrid besteht.

10. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Körper ein Teil eines Zinkenfräsers oder dieser selbst ist.

11. Verwendung eines Schneidwerkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Bearbeiten von Werkstücken aus Holz.