Volumenzerspanung von Aluminium dank Systemkompetenz Alu-Zerspanraten im Sprinttempo

Redakteur: Matthias Böhm

>> Optimal aufeinander abgestimmte Maschinen und Werkzeuge, kombiniert mit neuen Technologien und Verfahren, wie etwa die Aerosol-Trockenschmierung ATS, sind der Schlüssel zu mehr Produktivität und Qualität bei der Bearbeitung von Aluminiumwerkstoffen. Am Beispiel wird aufgezeigt, wie High-Speed-Volumenzerspanung realisiert werden kann.

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Gewinde M10x1,5 flanschseitig fräsen unter Rother ATS mit Emuge-VHM-Bohrgewindefräser BGF-VHM-Z2 (n = 10000 1/min, Vc = 260 m/min, Vf max. = 2000 mm/min).
Gewinde M10x1,5 flanschseitig fräsen unter Rother ATS mit Emuge-VHM-Bohrgewindefräser BGF-VHM-Z2 (n = 10000 1/min, Vc = 260 m/min, Vf max. = 2000 mm/min).
(Bild: Rother)

Ein anwendungsfokussiertes «Performancepaket» verschiedener Premiumhersteller (Hermle, Emuge Franken und Rother Technologie) zeigte während der EMO 2013 live, was möglich ist im Bereich der High-Speed-Volumenzerspanung: Das Demo-Getriebegehäuse aus Aluminium EN AW 7075 3.4364 AlZnMgCu1,5 wird in 16 Arbeitsschritten und rund 10 Minuten fertiggestellt.

Alles perfekt aufeinander abgestimmt

Experten sehen in der ganzheitlichen Betrachtung des Zerspansystems eine wichtige Stellschraube, künftige Herausforderungen auch in der Aluminiumzerspanung qualitätsgerecht und wirtschaftlich zu meistern. Zu den wichtigsten Voraussetzungen zählen unter anderem hochproduktive Werkzeugmaschinen, an die Anwendung angepasste Hochleistungswerkzeuge, eine vibrationsdämpfende Werkzeugspannung, massgeschneiderte CAD/CAM-Software sowie die optimale Kühlschmierstoffstrategie.

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Reiner Rother, Geschäftsführer von Rother Technologie: «Die Industrie hat ihre Hausaufgaben gemacht und stellt Technologien bereit, mit denen auch schwierige Aluminiumlegierungen immer schneller, energie- und ressourcenschonend und dabei kostenoptimiert bearbeitet werden können. Rother steuert die neue Aerosol-Trockenschmierung bei, die es erlaubt, die Leistungsfähigkeit der Maschine und des Werkzeugs richtig auszureizen.»

«Performancepaket» zur Zerspanung aus dem Vollen

Ein Beispiel ist die High-Speed-Volumenzerspanung von Alu in der Bauteilherstellung. Zeit und Zerspanvolumen spielen hier die bedeutende Rolle, da ein extrem hoher Prozentsatz des ursprünglichen Werkstoffvolumens zerspant werden muss. So beim Herstellen von Getriebegehäusen aus der hochfesten Aluminiumlegierung 3.4364 AlZnMgCu1,5. Das konfigurierte «Performancepaket» der beteiligten Anbieter zum Herstellen des Demonstrationsbauteils besteht im Wesentlichen aus dem 5-Achs-Bearbeitungscenter Hermle C30 U mit CAD/CAM-Technologie «Hyper Mill» von OpenMind. Dazu gehören auch anwendungsspezifische Hochleistungswerkzeuge sowie moderne Werkzeug- und Werkstückspannungstechnologie von Emuge-Franken (Softsynchro MQL bzw. MMS; Werkstückspannkonzept SG) und die Aerosol-Trockenschmierung ATS von Rother-Technologie.

Innovative Maschinen- und Spanntechnologie

«Unschlagbar in der 5-Achs-/5-Seitenbearbeitung» beschreibt der Maschinenbauer Hermle sein Bearbeitungszentrum C 30 U: Die Maschine ist dank innovativer Spindel-, Linearantriebs- und Werkzeugwechselkonzepten konsequent auf Schnelligkeit, Präzision und Wirtschaftlichkeit ausgelegt. Werkstück- und Werkzeugspanntechnologie von Emuge Spanntechnik sorgen für hohe Rundlaufgenauigkeiten und optimale Fixierung der Werkzeuge und des Getriebegehäuses.

«Alu-Cut» für extreme Zerspanraten

Mit der Typenreihe «Alu-Cut» stellt Franken eine technisch hochanspruchsvolle Fräser-Familie aus Hartmetall und HSSE-PM für die Alu-Volumenzerspanung bereit. Durch die Kombination von leistungsfähigem Schneidstoff, speziell entwickelter Schneidengeometrie und Optimierung des Schleifprozesses werden, so Franken, «noch nie dagewesene Zerspanraten erreicht». Besonderes Augenmerk während der Entwicklung galt der Spanabfuhr, die bisher die Grenze des Zeitspanvolumens bestimmte. FRANKEN modifizierte die Spanraumgeometrie für schnellere und kontrollierte Spanabfuhr. Darüber hinaus verhindern polierte Funktionsflächen der Spannuten die gefürchteten Aufschweissungen.

Ergänzt wird die Typenreihe Alu-Cut um rhombische Wendeschneidplatten. Sie haben ebenfalls speziell für die Alu-Bearbeitung eine besondere Schneidengeometrie. Zum System gibt es passende Einschraub- und Aufsteckfräser.

Optimal geschmiert und gekühlt mit ATS

Eine fortschrittliche Kühlschmierstoffstrategie ist wichtige Voraussetzung, um auch schwer zerspanbare Materialien produktiv und kostenoptimiert zu zerspanen. Reiner Rother: «Bei der High-Speed-Alu-Bearbeitung von adhäsiven Materialien wie Alu ist die Schmierung und Kühlung von grosser Bedeutung. Um Aufbauschneiden sowie Spänestau zu vermeiden, müssen die Späne schnell und sicher aus der Wirkzone geführt werden.»

Äusserst feines Luft-Öl-Gemisch

ATS ist dazu besonders geeignet: Ein äusserst feines Luft-Öl-Gemisch mit Schmierpartikeln im Mikrobereich wird auch bei hohen Spindelgeschwindigkeiten verlustfrei und konstant der Werkzeugschneide zugeführt. Der optimale Schmierpartikelauftrag reduziert wirkungsvoll das Entstehen von Reibungswärme, und Resthitze wird mit den Spänen sicher ausgespült.

ATS ist umweltfreundlich, wartungsarm, hat hohen Bedienkomfort und läuft absolut prozesssicher. Reiner Rother: «ATS lässt sich mit geringem Adaptionsaufwand und ohne nennenswerte Störung der Produktion in Bearbeitungszentren, Transferstrassen sowie auf Dreh-, Fräs- und Bohrmaschinen schnell integrieren.» Kein Wunder, dass das mit dem Industriepreis «Best of 2012» und «Kategoriesieger 2013» ausgezeichnete Kühlsystem ganz oben auf der Testagenda von Werkzeugherstellern und Zerspanern aus den unterschiedlichsten Branchen steht. <<

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