Auslegung dünner Hartstoffschichten für Zerspanwerkzeuge

PVD-beschichtete (Physical Vapor Deposition) Zerspanwerkzeuge sind aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit seit Jahrzehnten Stand der Technik. Bei der Entwicklung beziehungsweise Anpassung konventioneller Hartstoffschichten für neue Applikationen wird jedoch nach wie vor empirisch vorgegangen. Die vorliegende Arbeit beschreibt daher am Beispiel von TiN-, TiAIN- und TiCrN-Schichten eine systematische Vorgehensweise, mit der die wichtigsten Schichteigenschaften wie Eigenspannungen, Schichtdicke und Oberflächentopografie ausgelegt werden können. Hierzu wird die Beanspruchung von Schichtsystemen, aufbauend auf der Methode der Finiten Elemente und unter Berücksichtigung bereits bekannter analytischer Modelle, berechnet. Die Schichteigenspannungen können sowohl durch den PVD-Prozess definiert eingestellt als auch durch verschiedenen Messmethoden analysiert werden. Zerspanversuche mit beschichteten HSS-Spiralbohrern bestätigen die These, dass durch eine gezielte Auslegung von Schichtsystemen eine Leistungssteigerung von Zerspanwerkzeugen erreicht werden kann.