Um die Prozessleistung beim Fr?sen von Formplatten aus CrMo-Stahl zu steigern, griff der Lohnzerspaner Coremans auf Werkzeuge von Gühring zurück. Mit flachkordelverzahnten Fr?sern gelang es, die Bearbeitungszeit um 75 Prozent zu reduzieren und ein 3,5-faches Zeitspanvolumen zu erreichen.
Der auf Werkzeug- und Formenbau spezialisierte Lohnzerspaner Coremans mit Sitz in Rilland/Niederlande ist ein namhaftes Unternehmen für die Herstellung von Spritzgie?werkzeugen mit 45-j?hriger Erfahrung. Vor allem für die Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe wie PET (Polyethylenterephthalat), aber auch für PP (Polypropylen) bietet Coremans L?sungen an. Die Niederl?nder bauen komplette Systeme für viele bekannte Hersteller. Au?erdem bietet das Unternehmen für komplexe Maschinenteile einen, wie sie es nennen, All-in-one-Toolshop an mit hoher Effizienz und kurzer Durchlaufzeit. Coremans geh?rt zur Dexter-Gruppe, die als flexibles Netzwerk technologisch leistungsf?higer, spezialisierter? Werkzeugbauer mit Allround-Service in den Niederlanden agiert. Der Werkzeugspezialist Gühring beliefert das Unternehmen mit rotierenden Zerspanungswerkzeugen und steht Coremans als Know-how-Partner für die Fertigung der Werkzeuge und Formen zur Seite.
Bearbeitungsprozess soll leistungsf?higer werden
Bei einem besonderen Bearbeitungsfall, mit dem Coremans an Gühring herantrat, galt es, eine Formplatte aus dem Kunststoffformenstahl 1.2312 zu zerspanen. Der Werkstoff eignet sich für hochfeste Formenrahmen oder findet Anwendung in der Kunststoffindustrie. Aufgrund seines relativ hohen Schwefelgehalts ist der Werkzeugstahl gut zerspanbar, sehr ma?haltig und z?h, nach dem Nitrieren sehr verschlei?fest und gleichm??ig hart – auch bei gro?en Querschnitten.
Die hier sichtbaren Fr?sbahnen verdeutlichen die Kinematik des GTC-Verfahrens mit zirkulierendem Vorschub, einer für Gühring spezifischen Variante des Trochoidalfr?sens.
Keine viereinhalb Stunden dauert es jetzt, eine solche Formplatte aus dem Werkstoff 1.2312 fertigzufr?sen. Und das bei deutlich gesteigerter Prozesssicherheit und verl?ngerter Werkzeugstandzeit.
Der universell verwendbare vakuumentgaste Chrom-Molybd?n-(CrMo-) Stahl ist dann die richtige Wahl, wenn keine zus?tzliche W?rmebehandlung erforderlich ist. Es ist ein z?her, bereits vorvergüteter Stahl mit hoher Kernfestigkeit. Spritzgie?werkzeuge, wie von Coremans gefertigt, bestehen in der Regel aus zwei H?lften: der Du?sen- und der Auswerferseite. Beide sind ihrerseits aus mehreren Platten aufgebaut. In diese Formplatten der Zweiplattenwerkzeuge müssen Kavit?ten, Taschen und Vertiefungen – auch Formeins?tze oder Formnester genannt – eingefr?st werden. Im vorliegenden Fall waren in eine solche Formplatte mit rund 1000 N/mm2 Zugfestigkeit Taschen, Bohrungen und Abs?tze zu fr?sen – ein Prozess, für den das Unternehmen eine Optimierung der Haupt- und Nebenzeiten sowie ein gr??eres Zeitspanvolumen anstrebte. Die Werkzeugfachleute von Gühring entschieden sich für eine vollkommen neue Fr?sstrategie: Anstelle des zuvor verwendeten Wechselplattenfr?sers w?hlten sie den Schruppfr?ser RF 100 VA (Art.-Nr. 6894). Aufgrund seines optimierten Schruppprofils, das in anderen Bearbeitungsf?llen schon die Standzeit um bis zu 60 Prozent verl?ngert hatte, waren gute Ergebnisse zu erwarten. Kern der Fr?sstrategie: Schruppen mit optimiertem Profil. Das Fr?sen der Taschen, Bohrungen und Abs?tze erfolgte von zwei Seiten. Die Platte wurde einmal umgespannt. Herausforderung und gleichzeitiges Ziel war es, die erforderlichen Formelemente schnell und prozesssicher direkt mit den kleinen Eckradien des Pr?zisionswerkzeugs zu schruppen.
Enorm wichtig war dabei die gute Abfuhr der Sp?ne mittels Luftkühlung. Auch in dieser Beziehung waren es die Geometrieanpassungen hinsichtlich Profil und Spannuten, die es erm?glichten, kleine Sp?ne optimal einzurollen und dadurch prozesssicher vom Werkstück wegzuführen. Die Taschen und Durchbrüche konnten mit einer mittellangen Ausführung des Schruppfr?sers (16 mm Durchmesser) mit 22 mm Schneidenl?nge und 58 mm Reichweite) aufgrund des neuen, asymmetrischen Schruppkordelprofils sehr schnell und effizient von zwei Seiten bearbeitet werden. Wegen der m?glichen gro?en Zustellungen von 20 mm in der Tiefe (ap) und bis zu 9 mm seitlich (ae) lie?en sich bei einem Vorschub von 600 mm/min über 108 cm3/min Zeitspanvolumen erzielen.
Die Zerspantechniker von Gühring wendeten die GTC-strategie (Gühring Trochoidal Cutting) an. Diese moderne Art des Fr?sens mit zirkulierender Vorschubbewegung l?sst sich an den Fr?sbahnen der Formplatte erkennen. Die trochoidale Fr?sstrategie verhindert die beim konventionellen Fr?sen oft auftretende schlagartige Beanspruchung des Werkzeugs. Die Steuerung der Fr?serbahn mit kleiner radialer Zustellung erm?glicht ein vergleichsweise sanftes Ein- und Austreten des Werkzeugs in das beziehungsweise aus dem Werkstück. Trochoidales Schruppen eignet sich besonders für das Bearbeiten tiefer Kavit?ten, weil der Schruppfr?ser die Kontur auf der gesamten Tiefe mit der ganzen Schneidenl?nge erzeugt. Kleine Zerspanungskr?fte und deren gleichm??ige Verteilung auf die gesamte Schneidenl?nge erm?glichen eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit und lange Standzeiten.
Trochoidale Fr?ser eignen sich auch gut für die Trockenbearbeitung. Das Fr?sverfahren an sich ist nicht neu, doch erst auf Basis der Leistung heutiger Bearbeitungszentren und Geometrieanpassungen sowie der Verschlei?festigkeit der Werkzeuge zeigt sich GTC als Weiterentwicklung in der Zerspanung und wird oft dann praktiziert, wenn es auf ein sehr gro?es Zeitspanvolumen ankommt. Verglichen mit dem zuvor von Coremans verwendeten Wechselplattenfr?ser eines Wettbewerbers konnte Gühring ein 3,5-fach h?heres Zeitspanvolumen erreichen, und das bei gleichzeitig h?herer Prozesssicherheit und Standzeit. Zus?tzlich profitiert Coremans von einem Fr?sverhalten, das wesentlich ruhiger und damit maschinenschonender als das bisherige ist. Mit dem Schruppfr?ser RF 100 VA lassen sich sehr hohe Schnittwerte bei geringer Spindelleistung ?fahren?, k?nnen die Sp?ne, wie erw?hnt, trotz Trockenbearbeitung problemlos abgeführt werden.
Mit dem bisherigen Fr?skonzept des Wettbewerbers wurde – zurückzuführen auf Unterbrechungen wegen Wechselplattentauschs und geringerer Zerspanleistung – über 16 Stunden lang gefr?st. Aufgrund der innovativen Geometrie und der herausragenden Fr?sleistung des neuen Gühring-Schruppfr?sers konnte die Bearbeitungszeit auf unter 4,5 Stunden gesenkt werden bei gleichzeitig verbesserter Prozesssicherheit. Der hier als Probleml?ser fungierende Ratio-Hochleistungs-Schruppfr?ser mit Flachkordelverzahnung und optimiertem Schruppprofil durchlief bei seiner Entwicklung mehrere Geometrieanpassungen, um eine solch drastische Erh?hung des Zeitspanvolumens leisten und zudem eine um bis zu 60 Prozent l?ngere Standzeit gegenüber vergleichbaren Werkzeugen im Markt vorweisen zu k?nnen.
Das neue Schruppprofil zeichnet sich durch einen flachen Auslauf zum Schutz der belasteten Zone und ein besonders tiefes, rundes Nutprofil aus. Gr??ere Spannuten als üblich erzeugen die kurzen Sp?ne zur besseren Spanabfuhr. Das Profil ist im Gegensatz zum konventionellen asymmetrisch gestaltet. Die stabilen, asymmetrischen Schneidstollen erzeugen eine glatte Schrupp-Schlicht-Oberfl?che; das senkt den Schnittdruck im Vergleich zu glattschneidigen Fr?sern.
Der somit m?gliche weiche Schnitt erm?glicht die Verwendung auf relativ schwachen Werkzeugmaschinen oder instabilen Aufspannungen. Dank des neuen, z?heren Schneidstoffs sind die Schruppfr?ser kaum anf?llig für Schneidenausbrüche. Hier kann der Hersteller Gühring von seiner ausgepr?gten Fertigungstiefe profitieren: Die eigene Hartmetall-Herstellung erm?glicht eine Optimierung des Substrats und eine Anpassung des Hartmetalls an die extremen Beanspruchungen der Schruppbearbeitung.
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