Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fräser mit Wechselkopfsystem reduzieren Werkzeugkosten

12.11.2009
Vollhartmetall-Schaftfräser sind teure Werkzeuge. Wer viele unterschiedliche Fräser dieser Gattung benötigt, für den bietet sich ein modular aufgebautes Wechselkopfsystem als Alternative an. Entscheidendes Detail dabei ist die Verbindung zwischen Fräskopf und Halter.

Bei Fräsern mit Durchmessern ≤ 20 mm sind Ausführungen aus Vollhartmetall hinsichtlich der Leistung unschlagbar. Wendeplattenwerkzeuge sind in dieser Größenordnung nur als Ein-, Zwei- oder maximal als Dreischneider realisierbar.

Vollhartmetall-Fräser bieten höhere Zähnezahlen

Viele Bearbeitungen verlangen aber nach mehr Zähnen. Zähnezahlen z = 4 und mehr sind bei Vollhartmetall-Werkzeugen kein Problem, die Möglichkeiten zur Anpassung auf Werkstoff und Bearbeitung daher vielfältiger.

Vollhartmetall-Werkzeuge liegen deshalb im Trend, und das nicht nur bei kleineren Durchmessern unter 20 mm. Der Tübinger Werkzeughersteller Walter sieht einen steigenden Bedarf nach immer größeren Vollhartmetall-Fräsern, 25 mm Durchmesser sind schon nichts Besonderes mehr, über kurz oder lang wird die Nachfrage in Richtung 32 mm gehen.

Kosten der Vollhartmetall-Werkzeuge steigen mit dem Durchmesser

Hauptanwender für Vollhartmetall-Werkzeuge sind insbesondere die Energietechnik, die Luft- und Raumfahrttechnik und der Werkzeugbau. Sowohl die Herstellung komplexer Konturen wie auch die Bearbeitung von Problemwerkstoffen sind dort an der Tagesordnung.

Der Vollhartmetall-Trend wirft allerdings ein Problem auf: Die Werkzeugkosten steigen mit dem Durchmesser. Vollhartmetall ist ein Hightech-Material. Und von diesem ist ein überwiegender Teil gar nicht an der Zerspanung beteiligt, er klemmt als teurer Schaft in der Maschinenspindel.

Modulare Vollhartmetall-Werkzeuge als günstigere Alternative

Als Alternative bietet sich ein modulares Werkzeugkonzept an, bestehend aus Vollhartmetall-Wechselfräskopf und kostengünstigem Halter. Für den Anwender reduzieren sich nicht nur die Beschaffungskosten, er profitiert außerdem von der Verwandlungsfähigkeit einer solchen Lösung.

Unterschiedliche Fräsköpfe sind mit unterschiedlichen Halterlängen kombinierbar. Der Zerspaner braucht nur in den Systembaukasten zu greifen, um das passende Werkzeug zusammenzustellen.

Herzstück eines solchen modularen Konzepts ist die Schnittstelle zwischen Fräskopf und Halter. Generell mindert eine solche Trennstelle die Stabilität und damit Leistungsfähigkeit. Es wird daher stets Bearbeitungssituationen geben, in denen Vollhartmetall-Ausführungen die Nase vorne haben, insbesondere bei großen Schnitttiefen.

Doch diese Fälle dürften künftig weniger werden. Denn Walter hat mit der Cone-Fit-Schnittstelle eine Lösung auf den Markt gebracht, die Schaftwerkzeugen erstaunlich nahe kommt. Ziel war es, ein modulares Werkzeugsystem zu entwickeln, das in Sachen Stabilität neue Maßstäbe setzt und dennoch Kostenvorteile bietet. Die Kosten für modulare Fräsköpfe betragen im Schnitt nur etwa ein Drittel der Kosten für herkömmliche Vollhartmetall-Schaftfräser.

Wechselkopf-Vollhartmetall-Werkzeuge sind kostengünstig

Selbst wenn man davon ausgeht, dass Vollhartmetall-Schaftfräser einer Wiederaufbereitung unterzogen werden, kommt die modulare Lösung zumeist günstiger weg. Die Kosten für das Entschichten, Nachschleifen und Wiederbeschichten durch einen externen Nachschleifservice betragen gut und gerne ein Drittel bis die Hälfte der Anschaffungskosten der Neuwerkzeuge. In vielen Fällen liegen diese Kosten über denen für die einzelnen Wechselfräsköpfe.

Wie der Name bereits andeutet, verbirgt sich hinter Cone Fit eine kegelförmige Aufnahme. Genauer gesagt ein Präzisionskonus mit selbstzentrierendem Spezialgewinde. Dieses Gewinde ist eine Mischung aus Trapez- und Sägegewinde. Die Patentanmeldung läuft derzeit noch.

Der Konus garantiert höchste Wechselgenauigkeit und einen präzisen Rundlauf, eine Plananlage sorgt für die bestmögliche Steifigkeit der Verbindung. Auf diese Weise entsteht ein großflächiger Kegel-Plan-Kontakt zwischen Fräskopf und Schaft, Bedingung für die Übertragung maximaler Drehmomente. Die Cone-Fit-Schnittstelle ist derzeit die stabilste Verbindung ihrer Art.

Geometrien von anderen Vollhartmetall-Fräsern abgeleitet

Hinter den Fräsköpfen selbst verbergen sich alte Bekannte. Die Geometrien wurden von anderen Vollhartmetall-Fräserfamilien des Walter-Prototyp-Programms abgeleitet. Im Moment stehen etwa 75% der bekannten Vollhartmetall-Familien (Qmax HR, HNR, Harte Jungs, AL45, Flash, N50, zahlreiche Formfräser) sowohl in Schaft- wie auch in Cone-Fit-Version zur Verfügung.

Das Sortiment soll sukzessive ausgebaut werden. Die Wechselköpfe stehen zunächst in vier Durchmessergrößen zur Auswahl: 10, 12, 16 und 20 mm. Eine Erweiterung des Programms nach oben ist in Planung.

Die Cone-Fit-Schnittstelle verfügt über alle Merkmale, die für den Werkzeug- und Formenbau vorteilhaft sind: So können beispielsweise Baumaßlängen individuell mit den unterschiedlichen Schaftvarianten zusammengestellt, Stahlschäfte sehr einfach modifiziert und somit die unterschiedlichsten Werkstückformen flexibel bearbeitet werden. Bei sehr langen Auskragungen bieten die Hartmetall-Schäfte zusätzliche Steifigkeit.

Die Vollhartmetall-Köpfe können in der Maschine mit Gabel- oder Drehmomentschlüssel gewechselt werden. Die genaue Längentoleranz erspart ein zusätzliches Messen des Werkzeugs bei Schrupp- und Vorschlichtarbeiten. Ein Tauschen der Fräserköpfe ist schnell und einfach möglich. Außerdem stehen pro Werkzeugdurchmesser verschiedene Eckenradien zur Verfügung.

Wechselkopf-Fräser bringen gleiche Leistung wie Schaftfräser

Dass die Zielsetzung, ein Hochleistungs-Wechselkopfsystem auf den Markt zu bringen, als erreicht bezeichnet werden darf, belegen die ersten Praxistests. Beim Absatzfräsen von Warmarbeitsstahl X40CrMoV5 (1200 N/mm2) mit einem Flash-Fräskopf mit 12 mm Durchmesser stand die Cone-Fit-Variante der Schaftversion bezüglich Leistung in nichts nach, ähnlich bei einem Test mit Radiusfräsern. Bei der Bearbeitung von Vergütungsstahl 42CrMo4 mit 1000 N/mm2 schafften beide Werkzeugversionen mit identischen Schnittwerten dieselbe Fräslänge.

Die Werkzeughalter beziehungsweise Wechselschäfte werden aus Stahl gefertigt. Derzeit bietet Walter vier Standardlängen zwischen 60 und 180 mm, abhängig vom Fräskopfdurchmesser.

Die Schäfte bringen nicht nur in der Standardausführung ein hohes Maß an Flexibilität mit sich. Der Anwender kann überdies die Stahlschäfte selbst anpassen, das heißt die Länge nach seinen Wünschen abtrennen. Bei anderen Herstellern ist dies nicht möglich.

Walter kündigt Wechselschäfte aus Vollhartmetall an

Walter wird Wechselschäfte künftig außer aus Stahl auch aus Vollhartmetall anbieten. Die Stabilität lässt sich dadurch weiter steigern. Die Cone-Fit-Fräser sind bereits in die Werkzeugauswahl- und Schnittdatensoftware CCS von Walter Prototyp integriert worden.

Am Institut für Produktionstechnik (IfP) der Westsächsischen Hochschule Zwickau wurden bei der Bearbeitung von Dampf- und Gasturbinenschaufeln aktuelle Vollhartmetall-Schaftfräser mit den neuen Cone-Fit-Fräsern verglichen, die erstaunlich gut abschnitten. Vergleicht man die Standwege, so liegen die Cone-Fit-Fräser gegenüber Vollhartmetall-Fräsern teilweise klar vorne.

Die Bearbeitung im Detail: Als Testwerkstück diente eine Muster-Turbinenschaufel aus dem Werkstoff X22CrMoV12.1. Gefräst wurde auf einem Fünf-Achs-Schaufelzentrum Typ HSTM B500/5 von Hamuel unter Praxisbedingungen. Verglichen wurden Cone-Fit-Fräser von Walter Prototyp mit D = 10 mm und z = 4 mit Vollhartmetall-Schaftfräsern D = 10 mm und z = 3 und 5. Bei identischen Schnittdaten (vc= 400 m/min, fz= 0,08 mm, ap= 0,03 mm, ae= 1,5mm, Auskraglänge 130 mm) schafften die Cone-Fit-Werkzeuge fast den doppelten Standweg/Vorschubweg.

Josef Gießler ist Entwicklungsleiter Round Tools der Walter Deutschland GmbH in 60489 Frankfurt; Helmut Gschrey ist Produktmanager der Walter AG in 72072 Tübingen.

Josef Gießler und Helmut Gschrey | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/spanende_fertigung/articles/238316/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Gewicht von Robomotion-Greifer um 60 Prozent reduziert
31.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Assistenzsysteme für die Blechumformung
28.07.2017 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik