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maschine+werkzeug 01/2018

Hybridlösungen beim Zerspanen

Extra Präzisionswerkzeuge

Fräsen/Schleifen - Die VDI-Fachtagung ist längst ein Insidertreff für Werkzeughersteller und -anwender. Zur fünften Ausgabe wurden in Kassel neue Wege der Stahl- und Gusszerspanung vorgestellt.

Prof. Dr. Frank Barthelmä, Geschäftsführer und Institutsleiter der Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung (GFE) in Schmalkalden, betonte eingangs zur VDI-Fachtagung in Kassel: »Wir versuchen, der unendlichen Vielfalt Herr zu werden.«

Für Barthelmä besteht die Kunst eines Werkzeugexperten darin, aus der Vielzahl der Bearbeitungsverfahren das passende auszuwählen. Das klingt banal, doch der Fachmann wies die Aussage anhand vieler Beispiele zur Schneidkantenverrundung und Schichtnachbehandlung von rostfreiem Stahl 1.4404 nach. So variierte die Standzeit beim Bohren mit Vollhartmetallwerkzeugen je nach Bearbeitungsverfahren von wenigen Metern bis 40 Meter. Am besten schnitt die Kombination aus Schleppschleifen und Magnetfinish ab: Der Bohrweg betrug mehr als 40 Meter (vc = 60 m/min; fn = 0,14 mm; at = 42,5 mm).

Dieses Beispiel weist auf einen anderen Trend in der Zerspanung hin: Nicht nur bei den Werkstoffen, sondern auch bei den Verfahren gibt es zunehmend Hybridlösungen. Barthelmä demonstrierte dies mit Ergebnissen zum ultraschallunterstützten Fräsen auf dem Hochleistungsbearbeitungszentrum ›DMU 125 P‹ mit Ultrasonic-Einheit, bei der das Fräswerkzeug im Ultraschallbereich mit sehr kleinen Amplituden schwingt. Bewährt hat sich das Verfahren in Schmalkalden beim Fräsen von Titanaluminiden. Das Zerspanen ohne Ultraschall bei einer Schnittgeschwindigkeit von 50 Metern pro Minute, einem Vorschub von 300 Millimetern pro Minute und 0,2 Millimetern Schnitttiefe führte zu Schäden in der Oberfläche.

Ohne jegliche Kratzer verlief dagegen das Fräsen nach dem Einschalten des Ultraschallgenerators bei den gleichen Schnittparametern. »Das Beispiel beweist auch, dass das Hybridverfahren mit dem schrittweisen Herantasten an die richtigen Parameter steht und fällt«, erläutert Barthelmä.

Es muss aber nicht immer Hightech sein, um höhere Leistungen zu erreichen. Besonders bei Werkzeugen hängt der Zerspanerfolg von der cleveren Auswahl des Werkzeugs und der Kennwerte ab. Ein Beispiel ist das Hochvorschubfräsen von Iscar: Mit dem ›Feedmill‹ wurden laut Geschäftsleiter Kurt Brenner erstaunliche Ergebnisse beim dynamischen Fräsen von rostfreien Stählen, Titan und HTSA erreicht (ap = 3 mm; Auskraglängen von 4xD bis 7xD). Grund dafür sei der niedrige Anstellwinkel von neun Grad statt der üblichen 12,5 bis 17 Grad, so Brenner.

Für Austenite und Duplex-Stähle sind besonders die neuen ›Helido‹-Werkzeuge geeignet. Sie laufen in der Version MF 30° auch bei kleinen, radialen Schnittdicken gut. Dieses dynamische Planfräsen mit höheren Anstellwinkeln und geschliffenen Wendeschneidplatten mit zwölf Schneidkanten erlaubt Schnitttiefen bis drei Millimeter und ermöglicht das Arbeiten direkt an der Schulter. Dank der Wiper-Schlichtfase lassen sich mit Helido-Werkzeugen laut Iscar gute Oberflächengüten erzielen.

Das Hochvorschubfräsen kommt für Anwender infrage, die auf hohes Zeitspanvolumen, kurze Bearbeitungszeiten, hohe Produktivität und Standzeiten Wert legen. Doch ob dabei Fräser mit kleinem oder großem Anstellwinkel eingesetzt werden, hängt von der Anwendung ab. Brenner: »Je kleiner der Anstellwinkel, umso größer fällt der mögliche Vorschub bei reduzierter Spantiefe aus.« Hochvorschubfräser mit größerem Anstellwinkel bieten Vorteile bei Maschinen mit geringer Dynamik und können bei größeren Spantiefen eingesetzt werden.

  • Der Schwerpunkt der VDI-Fachtagung in Kassel lag auf der Zerspanung von Stahl- und Gusseisen. Bild: Fecht

    Der Schwerpunkt der VDI-Fachtagung in Kassel lag auf der Zerspanung von Stahl- und Gusseisen. Bild: Fecht

  • Dazu referierten Experten aus Forschungsinstituten und der Werkzeug- und Beschichtungsindustrie zu aktuellen Entwicklungen. Bild: Fecht

    Dazu referierten Experten aus Forschungsinstituten und der Werkzeug- und Beschichtungsindustrie zu aktuellen Entwicklungen. Bild: Fecht

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