Die PCBN-Anwendungsgebiete (engl. ?Polycristalline Cubic Boron Nitride“) sind überall dort, wo die Bearbeitung mit PKD (Polykristalliner Diamant) aufgrund der Reaktionsfreudigkeit mit kohlenstoffhaltigen Materialien bei hohen Temperaturen nicht m?glich ist. Zu den besonderen Eigenschaften von PCBN-Schneidstoffen z?hlen seine H?rte, die hohe chemische Best?ndigkeit gegenüber eisenhaltigen Werkstoffen und die sehr hohe thermische Stabilit?t von bis zu 1200°C.
Hauptanwendungsgebiete sind Eisenwerkstoffe mit H?rten von 55-70 HRC (H?rte nach Rockwell), sowie Grauguss, Cr-Hartguss und Verschlei?legierungen auf Kobalt-, Nickel- oder Eisenbasis. Zus?tzlich ist hier im Gegensatz zu PKD die Trockenbearbeitung m?glich und zu bevorzugen. üblicherweise sind die PCBN-Anwendungsgebiete jene mit hohen Stückzahlen aus den vorhergehend erw?hnten Materialien wie z.B. Bremsscheiben, Bremstrommeln, Motorbl?cke, Zylinderlaufbüchsen, Schwungr?der, Maschinenteile, Getriebeteile, etc.

Polykristallines kubisches Bornitrid (PKB/PCBN) wird weit verbreitet eingesetzt bei der Bearbeitung einer gro?en Vielfalt harter und/oder abrasiver Werkstücke. PCBN steht für ?Polycristalline Cubic Boron Nitride“. Beim polykristallinen kubischen Bornitrid (PKB) handelt es sich um einen synthetisch hergestellten Verbundwerkstoff aus kubischem Bornitrid (cBN) mit keramischer Binderphase. Der Ausgangsstoff für polykristallines kubisches Bornitrid ist Bornitrid-Pulver.

Es wird in einem chemischen Prozess unter hohem Druck und bei Temperaturen?von über 1500°C hergestellt. Im Unterschied zu PKD wird beim PCBN der Hartstoff noch vor dem „Hoch Temperatur – Hoch Druck (HTHP)“- Sinter Prozess mit einem kermischen Binder versetzt.

Analog zur Herstellung von PKD-Schneidstoffen, wird in diesem Prozess ebenfalls eine Ronde hergestellt.

Mittels Drahterodieren oder Laserschneiden werden die Ronden in einzelne Segmente zerteilt, welche die Schneiden bzw. Schneidstoff Rohlinge bilden.
Diese Segmente werden in einen Werkzeugtr?ger gel?tet und zum fertigen Werkzeug weiterverarbeitet mittels div. Fertigungsverfahren wie Erodieren, Schleifen oder Lasern der Schneidkantenausbildung.

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Für die Produktion von PCBN-Werkzeugen werden haupts?chlich drei Zusammensetzungsvariationen verwendet. Mit steigendem cBN-Gehalt nehmen H?rte, Z?higkeit und W?rmeleitf?higkeit zu.

cBN 10 (CBN-Gehalt: 40-75 %; mit Hartmetallunterlage) geh?rt zu den niedrighaltigen PCBN-Sorten. Diese werden universell zum Drehen, Fr?sen und Reiben eingesetzt. Der Bearbeitungsanspruch kann vom kontinuierlich Schnitt, bis hin zur Bearbeitung mit mittleren Unterbrechungen sein.

cBN 20 (CBN-Gehalt: 80-95 %; mit Hartmetallunterlage) geh?rt zu den hochhaltigen PCBN-Sorten, welche wesentlich h?rter, jedoch aufgrund des geringeren Binderanteils auch z?her sind. cBN 20 eignet sich daher für das Drehen, Fr?sen und Reiben bei der Bearbeitung von mittleren bis starken Schnittunterbrechungen.

cBN 30 (CBN-Gehalt: 80-95 %; ohne Hartmetallunterlage) ist ein massiver PCBN-Schneidstoff, der ohne Hartmetallunterlage als Schneidplatte beim Drehen und Fr?sen zumeist bei der Bearbeitung von Gussbauteilen eingesetzt wird. cBN 30 eignet sich auch bei stark unterbrochenem Schnitt für die Schruppbearbeitung, bei gro?en Schnitttiefen und für sehr abrasive Materialien. Neben dem cBN-Gehalt haben Korngr??e und Binder Einfluss auf die Verschlei?festigkeit.

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Bereits seit etwa 3000 Jahren ist der monokristalline Naturdiamant den Menschen als absolut h?rtester, dennoch natürlich vorkommender Werkstoff bekannt. Dieses aus reinem Kohlenstoff bestehende Mineral wurde schon sehr früh auch als Werkzeug eingesetzt. Die Herstellung kristallisierter synthetischer Diamanten erfolgte jedoch erst 1953, durch den Physiker Erik Lundblad im schwedischen Elektrotechnik-Konzern ASEA. Danach entwickelten sich im Laufe der folgenden Jahrzehnte synthetische Industriediamanten (sp?ter auch kubische Bornitride) zur Grundlage für hochharte polykristalline Schneidstoffe, welche heutzutage für die Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe nicht mehr wegzudenken sind. Vor allem in der modernen Zerspanung geht es darum, Bauteile m?glichst schnell und damit kostengünstig herzustellen. Dies gelingt mit Werkzeugen, die engste Toleranzen und beste Oberfl?chenwerte erzielen, mit extrem hohen Schnittparametern arbeiten und sehr hohe Standzeiten erreichen. In diesem Fall sind es zunehmend die Werkzeuge, die mit Schneiden aus ultraharten Schneidstoffen wie PKD oder PCBN bestückt sind. PKD steht für ?polykristalliner Diamant“ (engl. ?Polycristalline Diamond“) und wird haupts?chlich in der Automobil- und deren Zulieferindustrie für die Zerspanung von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen eingesetzt – sowie in der Luftfahrtindustrie für Teile aus faserverst?rkten Kunststoffen.

PKB bezeichnet den Werkstoff ?Polykristallines kubisches Bornitrid“. Aus dem Englischen ?Polycristalline Cubic Boron Nitride“ geht die Abkürzung PCBN hervor. Dieser Schneidstoff wird haupts?chlich für die Bearbeitung von geh?rteten Bauteilen wie Zahnr?der, Wellen oder Gelenke in der Automobilindustrie und bei deren Zulieferern eingesetzt. PKD- und PCBN-Schneidstoffe sind aufgrund ihrer hohen H?rte sehr spr?de – was sie anf?llig für Schneidenausbrüche macht. Aus diesem Grund kommen die Werkzeuge aus diesen Schneidstoffen nur auf modernen Maschinen mit spielfreien Spindeln, guter Werkstückspannung und entsprechendem Kühlmitteldruck zum Einsatz.

In die Entwicklung und Fertigung von PKD- und PCBN-bestückten Werkzeugen stieg Gühring bereits vor über 40 Jahren ein. Seither z?hlt dieser Gesch?ftsbereich zu unseren Kernkompetenzen. Am Stammsitz in Albstadt steht das PKD-/PCBN-Hauptwerk, in dem innovative Werkzeuge?entwickelt und hergestellt werden. 95 % davon z?hlen zu den Sonderwerkzeugen, die gemeinsam mit den Kunden für den jeweiligen Anspruch erarbeitet werden. Bei Diamant-Werkzeugen handelt es sich um hochkomplexe Konstruktionen, für deren Fertigung detaillierte Informationen ben?tigt werden. Dazu geh?ren 2D- und 3D-Bauteilzeichnungen, Daten zur Maschine und zum Prozess.

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Wann sind PKD-Werkzeuge nicht geeignet?

1. PKD ist nicht geeignet für die Bearbeitung eisenhaltiger Werkstoffe.
   Trotz der enormen H?rte von PKD ist es nicht m?glich, eisenhaltige Werkstoffe zu bearbeiten. Der Grund dafür ist die hohe Affinit?t des Kohlenstoffs zum Element Eisen, das zum Beispiel in den Werkstoffen Stahl und Gusseisen enthalten ist.
   Unter dem Einfluss von Druck und Hitze verbindet sich der Kohlenstoff der Diamanten mit Eisen zu Eisencarbid.
   Es kommt zu einem chemischen Diffusionsverschlei?, bei dem sich die Schneide durch den Kohlenstoffverlust regelrecht zersetzt.
2. PKD ist nicht geeignet für Temperaturen über 700° C.
   Beim Einsatz von PKD ist zu beachten, dass die Temperatur von 700°C nicht überschritten werden darf. Das gilt auch für die Fertigung der Werkzeuge. Denn ab dieser Temperatur findet die Rückumwandlung der Diamant-Kristalle in Grafit stark beschleunigt statt.

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Beim Polykristallinen Diamanten (PKD) handelt es sich um eine synthetisch hergestellte, extrem harte, untereinander verwachsene Masse von Diamantpartikeln mit Zufallorientierung in einer Metallmatrix. Das Ausgangsmaterial für den Schneidstoff PKD sind kleine, synthetisch erzeugte Diamant-Einzelkristalle. Diese werden unter hohem Druck und hoher Temperatur mit einem Hartmetalltr?ger zusammengesintert. Durch den sophistisierten Sinterprozess entsteht eine zweischichtige Ronde. Diese Scheiben werden im n?chsten Schritt in kleinere Segmente zerteilt – entweder über das Verfahren des Drahterodierens oder per Laserschneiden. Zum Schluss werden die aus der Ronde gewonnenen Segmente als Schneiden in einen Werkzeugtr?ger gel?tet. Für das induktive Einl?ten der Schneidsegmente ist eine elektrische Leitf?higkeit erforderlich – die das PKD-Material allein nicht hat, sondern über den Hartmetalltr?ger erh?lt. Der Schneidstoff PKD ist in vielen verschiedenen Formen und Gr??en erh?ltlich. Dabei sind die PKD-Ronden bis zu einem 70 mm Durchmesser verfügbar.

Auch das Drahterodieren, ein formgebendes Schneidverfahren, mit dem sich pr?zise, filigrane Konturen herstellen lassen, erfordert die elektrische Leitf?higkeit. Die Werkzeugtr?ger für PKD- und PCBN-Schneiden bestehen – in Abh?ngigkeit von der Gr??e und den erforderlichen Tr?gereigenschaften (bspw. Steifigkeit, Tr?gerverschleiss, D?mpfung) des Durchmessers – entweder aus Vollhartmetall, Stahl, Schwermetall, Titan, CFK oder Aluminium.
Werkzeuge, welche mit PKD-/PCBN-Segmenten bestückt sind, kommen in einer Vielzahl von Verarbeitungen wie Fr?sen, Bohren, Einstechen und Drehen zum Einsatz. Besonders für die Bearbeitung von nicht-ferritischen Metallen und abrasiven Nichtmetallen werden sie empfohlen. In die Entwicklung und Fertigung von PKD- und PCBN-bestückten Werkzeugen stieg Gühring bereits vor über 40 Jahren ein. Seither z?hlt dieser Bereich zu unserem Kerngesch?ft. Dabei kooperieren wir sehr eng mit unseren Kunden und bieten Ihnen stets eine individuelle, auf ihre Bedürfnisse und Gegebenheiten angepasste L?sung. Ein engmaschig gewebtes Netz an Au?endienstmitarbeitern und Niederlassungen garantiert eine erstklassige Betreuung sowie schnelle Reaktionszeiten.

Gerne sind wir auch für Sie da: Kontaktieren Sie uns einfach.

Wann sind PKD-Werkzeuge geeignet?

Polykristalliner Diamant (PKD) ist einer der h?rtesten Schneidstoffe und besticht durch eine Vickersh?rte von 6500 HV im Vergleich zu gerade mal 1800 HV bei Hartmetall. Daher kommen Werkzeuge mit PKD-Schneiden überall dort zum Einsatz, wo Hartmetall an seine Grenzen st??t oder unwirtschaftlich ist. Ferner verfügt PKD über eine sehr langanhaltend hohe Sch?rfe, w?hrend beispielsweise Werkzeuge aus VHM (Vollhartmetall) zwar eine sehr hohe Anfangssch?rfe haben, aber auch sehr schnell abgerundet werden k?nnen. Au?erdem sind bei den PKD-Werkzeugen die Prozessparameter sehr hoch. Zu den Anwendungsgebieten z?hlen daher schwer zerspanbare oder hochabrasive Werkstoffe wie Leicht- und Schwermetalle, faserverst?rkte Kunststoffe, Keramik, gesinterte und ungesinterte Hartmetalle, sowie Holz.

Polykristalliner Diamant (PKD) hat als Schneidstoff deutlich an Bedeutung gewonnen. Der Schneidstoff zeichnet sich durch seine extrem hohe H?rte aus und stellt viele andere Schneidstoffe in den Schatten. Im Vergleich zu anderen Schneidstoffen erreicht PKD eine H?rte von circa 8000 HV (dem H?rtewert nach Vickers) und weist daher eine extreme Verschlei?best?ndigkeit auf. Werkzeuge mit Schneiden aus synthetisch hergestelltem polykristallinem Diamanten (PKD) oder auch synthetisch erzeugtem kubischem Bornitrid (PCBN) erlauben h?chste Schnittgeschwindigkeiten. Die Bearbeitungszeit sinkt drastisch und der Standweg erh?ht sich um ein Vielfaches.
Aus diesem Grund findet man in der Gro?serienproduktion von Bauteilen aus Nichteisenmetallen fast ausschlie?lich PKD-Werkzeuge.

Als Ihr Partner für Zerspanungsl?sungen bieten wir Ihnen ein breites Sortiment an PKD-/PCBN-Schneidstoffen und gew?hrleisten darüber hinaus maximale Standzeiten und h?chste Prozesssicherheit. Sie haben Fragen? Unsere Spezialisten freuen sich auf einen kompetenten Dialog.

Bei der Produktion von PKD-Werkzeugen kommen im Wesentlichen drei verschiedene PKD-Korngr??en zum Einsatz.

1. Das Feinkorn (<4 μ; Diamantanteil: ~90 %) erzeugt sehr scharfe Schneidkanten für h?chste Oberfl?chengüten am Bauteil – wie es beim Reiben erforderlich ist.
2. Das Mittelkorn (6-10 μ; Diamantanteil: ~92 %) wird universell für verschiedene Anwendungen wie Bohren, Fr?sen und Reiben eingesetzt. Es zeichnet sich durch ausgezeichnete Abriebfestigkeit und gute Oberfl?chengüten aus.
3. Das Mischkorn (2-20 μ und 10-35 μ; Diamantanteil: ~95 %) kommt haupts?chlich bei der Fr?sbearbeitung zum Einsatz und hat eine sehr hohe Verschlei?festigkeit – dank der Mischung von Fein-, Mittel- und Grobkorn. Bei w?rmebehandelten Aluminiumlegierungen und sehr abrasiven Werkstoffen lassen sich beste Ergebnisse erzielen.

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Was ist der Unterschied zwischen PKD und PCBN?

Sowohl bei PKD (Polykristalliner Diamant) als auch bei PCBN (engl. ?Polycristalline Cubic Boron Nitride“) handelt es sich um Verbundwerkstoffe. Hierbei sind aber wesentliche Unterschiede im Aufbau der Schneidstoffe zu beachten: W?hrend bei PKD die reinen Diamant-Einzelkristalle in den Hartmetalltr?ger gepresst werden, wird bei PCBN der Hartstoff zun?chst mit einem Binder gemischt. Bei PCBN k?nnen daher Eigenschaften wie Z?higkeit und Verschlei?festigkeit über das Bindemittel beeinflusst werden, weshalb es sich auch für die Bearbeitung von geh?rteten St?hlen, Sintermetallen und Gusseisen eignet. Mit PKD lassen sich hingegen NE-Metalle wie Aluminium, Messing, Magnesium oder Bronze mit sehr hoher Qualit?t bearbeiten.

Der polykristalline Diamant (PKD) ist ein synthetisch hergestellter Diamantschneidstoff, der sehr nahe an die H?rte von monokristallinem Diamant (Naturdiamant) kommt. Er besitzt, wie der ebenfalls synthetisch hergestellte Schneidstoff PCBN (engl. ?Polycristalline Cubic Boron Nitride“), einen hervorragenden mechanischen Verschlei?widerstand sowie eine hohe W?rmeleitf?higkeit.

Ein PKD-/PCBN-Werkzeug ist beispielsweise ein rotierendes Zerspanungswerkzeug, welches über eine, oder über mehrere Schneidplatten (ISO-Elementen) und je nach Anwenung auch gel?tete Schneiden aus PKD/PCBN verfügt. PKD-/PCBN-Werkzeuge kommen auf modernen CNC-Maschinen zum Einsatz, bieten h?chste Standzeiten und sind vor allem bei h?heren Stückzahlen meist die wirtschaftlichste L?sung. Der Schneidstoff PCBN erm?glicht durch die hohe H?rte die Bearbeitung von geh?rteten Stahlbauteilen. Der Schneidstoff PKD findet bevorzugt Verwendung bei der Bearbeitung von NE-Materialien, dazu geh?ren beispielsweise Leichtbauwerkstoffe wie Aluminium, Magnesium und faserverst?rkte Kunststoffe. Im Rahmen von Gro?serienfertigungen werden durch den Einsatz von PKD-/PCBN-Werkzeugen komplexe Formen unter Einhaltung einer hohen Ma?genauigkeit hergestellt. Hinzu kommen komplexe PKD-/PCBN-Formwerkzeuge, zum Einsatz der Konturerstellung mittels Konturfr?sen oder Konturstechen. Dabei lassen sich ebenfalls sehr kleine Toleranzen realisieren.

Der Gesch?ftsbereich PKD und PCBN z?hlt seit über 40 Jahren zu unseren Kernkompetenzen, wonach derzeit 95% der PKD-/PCBN-Werkzeuge als Sonderwerkzeuge in enger Abstimmung mit unseren Kunden ausgelegt werden. Wir bieten Ihnen eine individuelle L?sung. Kontaktieren Sie uns einfach.

Was sind die Vor- und Nachteile beim Drahterodieren von PKD?

Mit Hilfe der Maschinensteuerung lassen sich sehr pr?zise, filigrane Konturen herstellen – und das flexibler und schneller als beim Schleifen.
Auf der anderen Seite entsteht dabei eine schlechtere Oberfl?che an der Schneide, da beim Erodieren einzelne K?rner des Materialgefüges herausgeschmolzen werden. Dies zeigt sich auch in einer wesentlich schlechteren Oberfl?chengüte am Bauteil als beim Schleifen.

Ein gro?er Einflussfaktor auf die Produktivit?t von PKD- und PCBN-Werkzeugen ist die Maschine: Die Werkzeuge ben?tigen absolut stabile Bearbeitungsverh?ltnisse, damit es zu keinen Schneidenausbrüchen kommt – auch für die Realisierung von geringsten Fertigungstoleranzen im μ-Bereich. Die Auslegung der PKD-Werkzeuge ist also abh?ngig von dem Leistungsdiagramm und dem Zustand der Maschinenspindel. Hierbei unterstützt die Modulaufnahme. Das Werkzeug wird mit der Modulaufnahme in die Maschine oder den Einstellraum eingestellt. Radiale Einstellschrauben k?nnen Rundlauffehler der Maschinenspindel ausgleichen. Die axialen Einstellschrauben korrigieren etwaige Winkelfehler.

Schneidplatten aus PKD oder PCBN sind hochleistungsf?hig und übertreffen andere Schneidstoffe in der Zerspanung h?ufig hinsichtlich der erreichbaren Produktivit?t. Für die h?chste Qualit?t der pr?zisen PKD- und PCBN-Schneiden gilt es, auch beim Vermessen des Werkzeugs sorgf?ltig vorzugehen. Das Berühren der Schneide, beispielsweise mit einem Messschieber oder einer Bügelmessschraube, würde diese zerst?ren. Aus diesem Grund werden PKD- und PCBN-Werkzeuge mit optischen Messger?ten gemessen. Das taktile Messen der Schneiden ist nur m?glich, wenn der Anpressdruck des Messtasters angepasst ist.

Grunds?tzlich verfügen Werkzeuge mit austauschbaren Schneidplatten mit PKD- und PCBN-Schneiden eine überdurchschnittliche Güte und Verschlei?best?ndigkeit. Aufgrund dessen werden sie zum Bohren, Reiben, Fr?sen und Drehen für beste Oberfl?chengüten und Toleranzen angewandt. Aus der hohen Verschlei?festigkeit der PKD-/PCBN-Schneidplatten resultieren lange Standzeiten und erlauben effiziente Schnittparameter (auch bei schwer zu zerspanenden Werkstoffen). Hier bietet Gühring für die kostengünstige Nachbestückung ein umfangreiches Portfolio an einstellbaren PKD- und PCBN-Schneidplatten. Damit gelingt die pr?zise Zerspanung mit PKD-Schneiden von bspw. Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kunststoff, Grafit, Messing, Kupfer, sonstige NE-Metalle, sowie die Zerspanung mit PCBN-Schneiden von abrasiven FE-Materialien.

Unsere Produkte lassen sich in Schneidplatten und Wendeschneidplatten?unterscheiden. Die Schneidplatten werden in eckenbestückter und leistenbestückter Ausführung nach ISO-Standard hergestellt. Au?erdem bieten wir aufgrund der gro?en Vielfalt an m?glichen Varianten auch Sonderausführungen nach Kundenwunsch oder für spezielle Anwendungsf?lle. Die symmetrische ISO-Wendeschneidplatte verfügt über zwei oder mehr Schneiden (im Gegensatz zu den Schneidplatten mit nur einer Schneide). Ist eine Wendeschneidplatten-Schneide verschlissen, kann die Platte gedreht und gewendet werden (im Gegensatz zu einschneidigen Schneidplatten, welche nach Standzeitende ausgetauscht werden müssen).
Haben Sie bezüglich dessen Fragen? Unsere Spezialisten für die PKD- und PCBN-Schneidplatten freuen sich auf einen kompetenten Dialog.