Abstechen und Nuten auf lange Sicht

Einige Trends in der Zerspanung bleiben konstant. Die Maschinengeschwindigkeiten nehmen weiter zu. Schwer zu schneidende Materialien kommen häufiger zum Einsatz. Der Wunsch nach besserer Kühlung, Spankontrolle und Zuverlässigkeit bleibt bestehen.

„Benutzer fordern immer das Gleiche“, sagte John Kollenbroich, Leiter des Produktmanagements bei Horn USA Inc., Franklin, Tennessee. „Längere Werkzeugstandzeit und Vorhersehbarkeit, bessere Spankontrolle und Oberflächengüte.“ Diese Anforderungen haben sich seit vielen Jahren nicht geändert und werden sich auch in absehbarer Zeit nicht ändern.“

Steve Vanderink, nationaler Produktspezialist für Griffprodukte bei Iscar USA, Arlington, Texas, fügte hinzu: „Anwender fordern eine einfache Indexierung des Einsatzes mit präziser Wiederholgenauigkeit und gleichzeitig eine Steigerung der Produktivität durch starre Unterstützung und Festigkeit in den Taschen – und das alles unter Berücksichtigung der.“ Wirtschaft. Der Markt will alles. Innovation ist die treibende Kraft für Lösungen für die Bedürfnisse des Marktes.“

Auch höhere Maschinengeschwindigkeiten stellen einen großen Teil der Anforderungen an die Werkzeuge dar. „Da die Maschinen zunehmend in der Lage sind, höhere Drehzahlen und Drehmomente zu bewältigen, und die Nachfrage, mehr aus dem gleichen Werkzeug herauszuholen, ständig zunimmt, müssen die Hersteller entsprechend reagieren“, sagte Sarang Garud, Produktmanager bei Walter USA LLC, Waukesha, Wisconsin.

Infolgedessen verstärken Werkzeughersteller ihr Leistungsniveau weiter.

„Als Werkzeugentwickler müssen wir die Taschensicherheit unserer Nutplattformen erhöhen, um den Kunden die Freiheit zu geben, sich in alle Richtungen zu drehen“, sagte John Winter, Drehspezialist bei Sandvik Coromant, Fair Lawn, NJ

„Wir sehen den zunehmenden Einsatz von Y-Achsen-Einstechen und -Abstechen. Durch den Einsatz dieser Achse der Maschine können wir die Schnittdaten steigern und unseren Kunden so eine Verkürzung ihrer Zykluszeiten ermöglichen“, sagte er. „Hersteller von Werkzeugmaschinen erweitern ihre Maschinen um Funktionen, die die Verwendung der Y-Achse ermöglichen. Außerdem denken Bauherren darüber nach, den Hub der Y-Achse zu vergrößern, um größere Durchmesser zu ermöglichen, bei denen man Y-Achsen-Abstechwerkzeuge verwenden kann.“

Bei Horn USA bietet das Unternehmen Kühlmittel für weitere seiner Produkte an. „Dazu gehören Abstech- und Stechhalter und sogar einige Wendeschneidplatten“, sagte Kollenbroich. „Kühlmittel an die Schneidkante zu bringen, hat viele Vorteile. Zum einen hilft eine genauere Zuführungsmethode für die Kühlmittelrichtung bei der Kühlung des Arbeitsbereichs. Es bietet außerdem den Vorteil, dass die Späne gebrochen werden, wenn es bei Anwendungen mit höherem Druck eingesetzt wird.“

Das Unternehmen setzt auch auf Beschichtungen zur Produktverbesserung. „Wir bieten Beschichtungen an, die besser mit Hitze umgehen können, was beim Abstechen und Nuten immer eine Herausforderung darstellt“, sagte er.

Kollenbroich beschrieb, wie Horn diese Herausforderung mit seinem 960-Teilesystem bewältigte. „Es handelt sich um ein kassettenbasiertes Design mit durchgehender Kühlung, das eine deutliche Verbesserung der Blattstabilität bietet“, sagte er. „Diese zusätzliche Stabilität führt zu einer erheblichen Verbesserung der Werkzeugstandzeit. Kunden können eine Verdoppelung oder Verdreifachung der Werkzeugstandzeit erzielen und gleichzeitig Maßverbesserungen bei Ebenheit und Oberflächengüte erzielen.“

Horn bietet auch ein Y-Achsen-Abstechsystem an. „Dieses System nutzt die Y-Achse bestimmter Drehmaschinen als Vorschubrichtung“, sagte Kollenbroich. „Dieser Wechsel im Achsvorschub leitet die Kräfte zurück in den Halter statt gegen den Halter. Die verbesserte Festigkeit ermöglicht eine Steigerung der Vorschubgeschwindigkeit um das Zwei- oder Dreifache gegenüber Standardanwendungen zum Abstechen auf der X-Achse.“

Iscar hat eine Reihe von Produkteinführungen durchgeführt, um den Kundenanforderungen gerecht zu werden. „Cut Grip ist eine der vollständigsten und umfassendsten Nutlinien auf dem Markt“, sagte Vanderink. „Iscar fördert und befürwortet den GTO (Groove Turn Operation) als Eckpfeiler dieser Linie. Durch gerades Einstechen und anschließendes Hin- und Herdrehen unter Nutzung aller Kanten der Wendeschneidplatte wird die Zykluszeit verkürzt und gleichzeitig eine hervorragende Oberflächengüte der Teile erzielt.“

Ein weiteres Beispiel: „Heli Grip ist ein Game-Changer aufgrund seiner einzigartigen gedrehten Geometrie, die Schnitttiefen ermöglicht, die über die zweite Kante der Wendeschneidplatte hinausgehen, ohne diese zu beschädigen.“ Er sagte, dass dies zu „viel größeren Schnitttiefen – Nuten und hervorragenden Nutdrehfähigkeiten“ führt.

Walter USA hat die Art und Weise, wie es seine Einsätze klemmt, angepasst. „Normalerweise werden die Stecheinsätze entweder durch einen Selbstklemmmechanismus oder durch einen Schraubmechanismus mit oberer Klemme gehalten“, sagte Garud. „Je sicherer der Einsatz in der Tasche sitzt, desto geringer ist die Neigung zu Vibrationen und desto länger ist die Lebensdauer des Einsatzes.

„Außerdem führen geringere Vibrationen zu weniger Lochfraß in der Werkzeugtasche, was die Lebensdauer des Werkzeughalters verlängert“, fuhr Garud fort. „Das neue patentierte Design von Walter für unsere DX18-Wendeschneidplatten klemmt die Wendeschneidplatten sicher auf drei Seiten.“ Es verfügt außerdem über „eine sichere prismatische Basis: eine V-förmige obere Nut für den oberen Klemmfinger und eine kleine doppelseitige Nut auf der Rückseite der Wendeschneidplatte, um sie sicher in der Wendeschneidplattentasche zu fixieren.“

Sandvik Coromant arbeitet daran, seine Produkte flexibel zu gestalten. Winter sagte, dass man mit CoroCut 1-2 „gehärteten Stahl abstechen, nuten, plannuten und mit hohem Vorschub bearbeiten kann.“ Die CoroCut QD-Plattform kann sowohl in der X- als auch in der Y-Achse und in der Plannut abstechen.“

Verbesserungen bei Werkzeugmaschinen haben auch die Art und Weise verändert, wie Unternehmen Werkzeuge entwerfen. „Die größte Verbesserung bei Maschinen, die ich festgestellt habe, besteht darin, dass mehr Maschinen Hochdruckkühlmittel verwenden“, sagte Kollenbroich von Horn. „Selbst das Standardangebot der meisten Hersteller stellt einen erheblichen Drucksprung im Vergleich zu dem dar, was es noch vor ein paar Jahren war. Hochdruckkühlmittel bieten Vorteile beim Spanbrechen. Kühlmitteldurchströmte Werkzeuge mit besserer und gezielterer Kühlmittelzufuhr entfernen Späne aus der Arbeitszone. Dies trägt dazu bei, die Werkzeugstandzeit und die Gesamtleistung zu verbessern.“

Vanderink von Iscar beschrieb andere Überlegungen.

„Jet-Cut-Werkzeuge sind heute von entscheidender Bedeutung“, sagte er. „Iscar hat große Sorgfalt darauf verwendet, sicherzustellen, dass Kühlmittel auch dann an die Schneidkante der Wendeschneidplatte gelangt, wenn kein hoher Druck verfügbar ist. Daten haben gezeigt, dass dies in allen Fällen einen Unterschied in der Werkzeuglebensdauer und der Teilequalität ausmacht.

„Es entstehen immer mehr Werkzeugmaschinen mit mehreren Achsen und mehreren Spindeln und Y-Achsen-Fähigkeiten, um Teile in einer Aufspannung fertigzustellen“, fuhr Vanderink fort. „Der Einsatz von Robotern in der Werkstatt nimmt zu und wird mittlerweile auch für kleine und mittlere Betriebe zu einem praktikablen Einsatz.“

Laut Garud passt Walter auch das Design an. „Der Bedarf an höheren Stückzahlen und kürzeren Zykluszeiten belastet die Werkzeughersteller immer“, sagte er. „Walter hat kürzlich eine neue Reihe von G4014-Werkzeughaltern eingeführt, die speziell für die Mehrfachbestückung entwickelt wurden. Eines der Hauptmerkmale dieser Halter ist die seitlich zugängliche Schraube, mit der die Wendeschneidplatte im Werkzeughalter festgeklemmt wird.

„Die Seitenverriegelung oder ‚Smart Lock‘, wie die Technologie genannt wird, ermöglicht es den Benutzern, die Wendeschneidplatten zu indexieren, während das Werkzeug noch auf dem Mehrfachwerkzeug einer Schweizer Maschine festgeklemmt ist“, fuhr er fort. „Der seitliche Zugang zu den Indexierschrauben ermöglicht eine Zeitersparnis von bis zu 70 Prozent beim Indexieren der Wendeplatten und spart wertvolle Zeit bei großvolumigen Schweizer Bearbeitungsvorgängen.“

Branchenveränderungen bringen auch andere Überlegungen für Werkzeughersteller und ihre Kunden mit sich. „Geometrie spielt bei Nutbearbeitungsvorgängen immer eine entscheidende Rolle“, sagte Garud von Walter. „Aber bei Abstechervorgängen müssen die Wendeschneidplatten in der Regel bis zur Mitte der Stange reichen, sodass die Schnittgeschwindigkeit in der Mitte Null ist, was bedeutet, dass härtere Sorten immer besser sind als härtere Sorten. Auch das Chip-Crimpen ist sehr wichtig. Die Späne müssen sich nicht nur in „Sechser- und Neuner“-Formen zusammenrollen, sie müssen auch axial gefaltet werden, daher müssen die Spanbrecher aggressiv sein, um die Späne zu falten.“

Vanderink von Iscar fügte hinzu: „Technisch gesehen ist die Mittenhöhenposition des Werkzeugs entscheidend. Das Eintauchen eines quadratischen Werkzeugs in ein rundes Teil ist sehr missbräuchlich. Die Mittelliniendynamik ist keine Fiktion. Es ist real und entscheidend für den Erfolg bei diesen Anwendungen.“

Er sagte auch, dass das Festklemmen ein Problem sei. „Die Verwendung von Drehmomentschlüsseln beim Spannen von Wendeschneidplatten in allen Abstechen- und Nutwerkzeugen ist für die Aufrechterhaltung der Spannkraft, der Werkzeugintegrität und letztendlich der Teilequalität von entscheidender Bedeutung.“

Kollenbroich aus Horn stellte fest, dass die Verwaltung der Mittellinie von entscheidender Bedeutung ist. „Centerline kann Ihr größter Freund und Ihr schlimmster Feind sein. Alle Hersteller konzipieren ihre Werkzeuge so, dass sie in der Mitte arbeiten. Wenn eine Maschine ausgeschaltet ist, und sei es auch nur geringfügig, werden die Dinge unvorhersehbar. Kunden erleben typischerweise eine Verkürzung der Werkzeugstandzeit, möglicherweise eine schlechte Oberflächengüte oder, noch schlimmer, einen katastrophalen Ausfall. Es ist wichtig, die Werkzeuge zum Abstechen und Einstechen richtig und mittig einzusetzen.“

Eine Frage ist, was in den nächsten Jahren zu erwarten ist. „Ich glaube, wir werden Maschinen sehen, die mit einer Sensorüberwachungstechnologie ausgestattet sind, die geringfügige Änderungen am Werkzeug beobachtet und sich entsprechend anpasst“, sagte Kollenbroich. „Einige Maschinenhersteller haben solche Dinge bereits, aber sie sind noch nicht genau oder empfindlich genug. Eine Möglichkeit besteht darin, diese Sensorik in den Werkzeughalter zu integrieren und direkt in die Maschinensteuerung einzubinden.“

Winter von Sandvik Coromant sagte: „Wir werden Maschinen sehen, die sich in alle Richtungen drehen, und die Anforderung an Abstech- und Einstechwerkzeuge besteht darin, dasselbe zu tun.“

Fortschritte in verschiedenen Fertigungstechnologien könnten in Zukunft beim Abstechen und Einstechen eine Rolle spielen, sagte Vanderink von Iscar. „Die additive Fertigung wird von nun an eine große Rolle spielen“, sagte er. „Bereits jetzt sind neue Konzepte durch diese Technologie auf dem Weg. Die additive Fertigung, die nahezu endgeformte Teile herstellt, wird die Sichtweise des Materialabtrags verändern. Allein dieses Konzept wird die nötige Innovation vorantreiben, um diese Art von Komponenten unterzubringen.“

Fortschritte bei Hartmetallsubstraten „ändern sich ständig und wir sehen neue Sorten und Beschichtungen, die einen bedeutenden Einfluss auf die Werkzeugstandzeit haben“, fügte er hinzu. „Industrie 4.0 breitet sich immer mehr auf den Werkzeugbau aus. Die Verfolgung von Werkzeuglebensdauer und -verschleiß wird zu einem nahtlosen Bestandteil des Fertigungsprozesses.“

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