Swissmem: Fachwissen spanende Fertigung «Der Treffpunkt der Zerspanungsspezialisten»

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Swissmem

Fastems Sales Agent: Gennaro Teta (omnino technology)

Angehrn AG - Umformtechnik

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Zum 15. Jubiläum im Jahr 2024 hat Swissmem seine Zerspanungsseminare erstmals an vier Standorten veranstaltet – in Pfäffikon, Olten, Lausanne und Lugano. Dieses Angebot wird offensichtlich von Schweizer KMU gut angenommen. Das beweisen die Besucherzahlen.

In Olten kamen knapp 120 Teilnehmer, um sich über den aktuellen Stand der Technik rund um Werkzeuge, Beschichtungen, Werkzeugspannsysteme und Kühlschmierstoffe zu informieren. Wie Pascal Streiff, Ressortleiter Swissmem und Organisator der Zerspanungsseminare, berichtet, seien es in Pfäffikon etwas weniger gewesen. Er führe das aber darauf zurück, dass dieser Veranstaltungsort erstmalig auf der Agenda geführt war. Deshalb seien die regional angesprochenen Unternehmen wahrscheinlich noch zurückhaltend gewesen. Er hoffe aber – dank der guten Resonanz auf die anderen Zerspanungsseminare – auf eine zunehmende Anzahl an Teilnehmern bei kommenden Veranstaltungen.

Auf Technik und Innovation konzentriert

Als besonders gelungen muss man herausstellen, dass die Referenten allesamt fokussiert technische Innovationen, Eigenschaften und Zusammenhänge erläuterten. Teilnehmer, die Kosten und einen vollen Arbeitstag nicht scheuen, empfinden es als besonders entgegenkommend und lobenswert, wenn sie fundiertes Fachwissen und aktuelle Erkenntnisse auf- und mitnehmen können. Hier gilt sicher ein besonderer Dank an Pascal Streiff. Wie er erwähnt, hat er beim Vorbereiten der Veranstaltung nachdrücklich an die Referenten appelliert, doch für die industrielle Praxis direkt nutzbare Inhalte zu vermitteln. Nach überwiegender Meinung der Teilnehmer haben alle Referenten diese Aufforderung gern aufgenommen und in ihren Fachvorträgen berücksichtigt. Ein persönlicher Eindruck bestätigt das.

Produktiv, flexibel und universell fräsen

Wie bisher auch bot das aktuelle Zerspanungsseminar ein breites Spektrum an Inhalten. So stellte zum Beispiel Martin Wysch (Alesa AG) Möglichkeiten vor, Maschinenbetten und -führunsbahnen auf hohe Genauigkeit und Oberflächengüte zu fräsen, um aufwendiges Schleifen zu vermeiden. Dazu erläuterte er die Bearbeitung mit dreieckigen Schneidplatten «Delta», die mit einer speziellen Wiper-Geometrie, sechs nutzbaren, geschliffenen Schneidkanten auf optimierten Werkzeugkörpern eingesetzt werden. Als Basiswissen vermittelte er die unterschiedlichen Bezeichnungen für Oberflächenrauheiten Ra, Rz und Rt sowie entscheidende Kriterien beim Messen auf gefrästen Oberflächen.

Juri Wehrs (Urma AG) berichtete, wie insbesondere bei kleinen Auftragslosen Lohnfertiger mit einem modularen, flexibel kombinierbaren Werkzeugsystem deutlich wirtschaftlicher arbeiten können. Unterschiedliche Wechselköpfe mit gleichen Schnittstellen zu universellen Werkzeughaltern und -aufnahmen ermöglichen ein umfassendes Spektrum an Bearbeitungen – vom produktiven Plan- und Eckfräsen über das wirtschaftliche Schlichtfräsen von Aluminium mit PKD-Schneiden bis zum Auf- und Feinbohren mit hochgenau einstellbaren Werkzeugköpfen.

Dr. Alberto Gotti von Mikron Tool, Agno, erläuterte ausführlich, dass ausgefeilte Werkzeuggeometrien in Verbindung mit sorgfältig abgestimmten Prozessparametern wesentlich dazu beitragen, Bauteile aus schwierig zu bearbeitenden Werkstoffen in der Medizintechnik, zum Beispiel Titanlegierungen, prozesssicher, effizient und wirtschaftlich zu fertigen.

In seinen Ausführungen zur Entwicklung von Werkzeugen berichtete Stefan Senn, Fraisa AG, über die Vorteile, den Lebenszyklus von Werkzeugen umfassend, gesamthaft zu betrachten. Das betrifft sämtliche Abläufe vom Konzept eines Werkzeugs mit Auswahl eines Substrats, dem Konstruieren der Schneidengeometrien, dem Schleifen und Beschichten, dem Ermitteln der optimalen Technologieparameter (meist in Verbindung mit konkreten Bearbeitungen bei Fertigungsbetrieben) über das Nachschleifen bis zum Recyclieren letztlich verschlissener, nicht mehr brauchbarer Werkzeuge. Ein Optimieren sämtlicher Einzelschritte kann inzwischen wesentlich dazu beitragen, zum einen den Verbrauch an Ressourcen und Energie zu vermindern, zum anderen deutlich effizienter und wirtschaftlicher in Serien zu produzieren.

Prozesssicher langdrehen

Mit einem speziell in der Schweiz sehr häufig genutzten Verfahren, dem Langdrehen, befassten sich die Referenten Michael Zuber, Bimu SA, und Thomas Forrer, Utilis AG. Michael Zuber ging dabei insbesondere auf das Bearbeiten bleifreier Kupferlegierungen ein, die künftig zwingend vorgegeben werden. Als vorteilhaft erweisen sich Drehwerkzeuge mit Einsätzen aus polykristallinem Diamant (PKD). Von solchen Schneidwerkstoffen profitieren auch Fertigungsbetriebe, die technische Kunststoffe bearbeiten. Die Spezialisten beim Werkzeughersteller Bimu AG analysieren in Zusammenarbeit mit Anwendern die Fertigungsprozesse und stellen die jeweils optimalen Schneidengeometrien und Werkzeughalter zur Verfügung.

Thomas Forrer betrachtete in seinen Ausführungen sämtliche auf den spanabnehmenden Prozess wirkenden Einflussfaktoren beim Langdrehen. So lassen sich Schneidengeometrien, Schneidwerkstoffe und Technologieparameter individuell bezogen auf die Bearbeitung optimieren. Beabsichtigt ist meist, höchste Prozesssicherheit zu verwirklichen. Dabei ist insbesondere die Spanbildung zu betrachten. Beispielsweise kann man mit den inzwischen auf einigen CNC-Steuerungen in Verbindung mit dynamischen Achsantrieben realisierbaren Vorschubbewegungen kurzfristig den Schneideneingriff unterbrechen, um kurz brechende statt endlos lange Späne zu erzeugen. Zu sicheren Prozessen tragen auch stabile, universell einsetzbare Werkzeughalter mit Kühlmittelzufuhr durch den Körper direkt in die Werkzeugschäfte für Werkzeuge mit innerer Kühlmittelzufuhr bei. Sie bringen die Kühlmittel unter bis zu 150 bar Druck direkt auf die Schneiden. Zudem entfallen externe Leitungen und Schläuche, um die sich Späne verwickeln können.

Mikrobearbeitung optimieren

Dem zunehmenden Interesse an einer Fertigung kleiner und kleinster Bauteile für Medizintechnik, Elektromechanik und Mobilität entsprechend hatte der Verband einige Referenten zum Thema Mikrobearbeitung und Mikrowerkzeuge für das Zerspanungsseminar gewonnen. So befassten sich Markus Ackermann vom Werkzeughersteller Louis Belet, Patrick Botta vom Maschinenhersteller Profin, René Motschli (Schaublin SA), Orhan Tulgar vom Werkzeughersteller Dixi Polytool und Marco Steiger vom Werkzeugspezialisten Big Kaiser mit den Forderungen an Werkzeuge, Spannmitel und Kühlschmierung speziell bei der Mikrobearbeitung. Markus Ackermann stellte Möglichkeiten vor, mit kleinsten Werkzeugen Bauteile beispielsweise aus Titan Grade 5 nahezu ohne Grat zu fräsen und zu bohren. Dazu stehen mehrlagig mit TiAlSiN beschichtete Werkzeuge mit inneren Kühlmittelkanälen im Werkzeugschaft ab 0,02 mm Durchmesser zur Verfügung. Mit gebürsteten und polierten Schneidkanten, um die Mikrorisse und -strukturen vom Schleifen einzuebnen und zu entfernen, verwirklichen diese Mikrowerkzeuge lange Standzeiten und minimieren Grate auf allenfalls etwa 1 bis 2 µm über die umliegende Oberfläche aufragend.

Dass zum prozesssicheren Mikrobohren und -fräsen vor allem exakt und definiert präparierte Schneidkanten beitragen, hob Patrick Botta hervor. Mit dem Flakkotieren stellte er ein dafür geeignetes Verfahren vor. Auf speziellen Maschinen werden mehrere kreisförmige Bürsten, deren Borsten aus Kunststoff mit Diamantsplittern (alternativ CBN oder SiC) versehen sind, planetar über die Spitzen der aufgespannten Werkzeuge bewegt. Mit individuell abgestimmten Steifigkeiten der Borsten, unterschiedlichen Abmessungen und Verteilungen der Diamantsplitter, angepasster Geschwindigkeit, abgestimmtem achsialem Druck sowie spezifisch gewählten Bearbeitungszeiten kann man die Schneidkanten genau auf geforderte Abmessungen im Bereich von 2 bis 10 µm verrunden. Vorteilhaft ist, das man in einem Ablauf Werkzeuge unterschiedlicher Durchmesser und Längen bearbeiten kann.

Die Wirkung des Kühlschmiermittels deutlich verbessern die von René Motschi präsentierten speziellen Werkzeughalter (ab HSK15) für Mikrowerkzeuge und die jüngst entwickelten Kühlschmiermuttern für Spannzangen. Letztere leiten das Kühlschmiermittel durch den Werkzeughalter achsial rund um den Schaft des eingespannten Mikrowerkzeugs auf die Eingriffsstelle der Werkzeugschneiden. Die besondere Konstruktion sorgt dafür, dass unabhängig von Drehzahlen der Kühlmittelstrahl radial zusammengehalten wird.

Ähnliche Vorteile verwirklicht das von Orhan Tulgur erläuterte Kühlmittelsystem für Mikrowerkzeuge. Ein Ring um den Radius zwischen Werkzeugschaft mit IKZ und schneidenen Werkzeugteilen bündelt den Kühlmittelstrahl radial und leitet ihn unabhängig von Drehzahlen des Werkzeugs auf die Werkzeugschneiden.

Um speziell schwierige Werkstoffe prozesssicher bei langen Werkzeugstandzeiten zu bearbeiten, sind Mikrowerkzeuge steif und dämpfend gegen Schwingungen hoher Frequenzen einzuspannen, wie Marco Steiger berichtete. Er stellte hydraulische Werkzeugspannsysteme, deren Vorteile, Funktionen und Einsatzmöglichkeiten vor. Diese Spannsysteme erfüllen exakt die bei Mikrobearbeitungen gestellten Forderungen.

Energiebedarf minimieren

Eindrücklich zeigte Andreas Finger, Blaser Swisslube, den Energiebedarf und -verbrauch der unterschiedlichen Antriebe von Werkzeugmaschinen (Diagramme aus wissenschaftlichen Forschungsarbeiten unterschiedlicher Hochschulinstitute). Da Pumpen und Kühleinrichtungen meist mehr als die Hälfte (30 bis 70 Prozent) des gesamten Energiebedarfs beanspruchen, erläuterte er unterschiedliche Massnahmen, diesen Energieverbrauch deutlich zu vermindern. Dazu gehören an Werkstoffe angepasste Kühlschmiermittel, in Volumenstrom und Druck einstell- und regelbare Pumpen, pausierender Betrieb der Kühlmittelaggregate und eine möglichst geführte Kühlmittelzufuhr direkt an die Werkzeugschneiden. Aber auch ein durchschnittlich verminderter Kühlmitteldruck und -volumenstrom ist oft ausreichend (entgegen irgendwelcher Empfehlungen oder Anweisungen), die benötigte Kühlschmierwirkung zu erreichen. Das beweisen einschlägige wissenschaftliche Untersuchungen. Ergänzend trägt eine fortlaufende und sorgfältige Überwachung und Pflege – möglichst automatisiert – der Kühlschmierstoffe dazu bei, deren Lebensdauer zu verlängern und somit unnötige Wechsel und damit Aufwände an Energie, Arbeitszeit und Kosten zu vermeiden.

Digitalisiert transparenter und effizienter

Mit der aktuell häufig diskutierten Digitalisierung befasste sich in Olten Dr. Lukas Weidmann vom Spannmittelhersteller Rego Fix AG, Tenniken. Er präsentierte Möglichkeiten, auf einem vollständig automatisierten Werkzeugspannsystem eine Vielfalt an Daten zu erfassen. Diese lassen sich nutzen,
um – auch mithilfe künstlicher Intelligenz – die Spannvorgänge zu analysieren und zu bewerten. Das trägt dazu bei, die Prozesssicherheit deutlich verbessern. Zudem können Daten zum Werkzeug und zur Qualität des Spannvorgangs direkt an CNC-Maschinen und Produktionsplanungssysteme weitergegeben werden.

Der Natur verbunden

Den allgemeinen Wunsch nach einer intakten Welt und Natur griff schliesslich René Neff auf. Der Moderator und Tierfotograf stellte anhand eindrücklicher Videos und Bilder sein Projekt zum Schutz von Haifischen vor. Seiner Ansicht nach tragen diese häufig verkannten Fische wesentlich dazu bei, dass unsere Welt und damit die Menschheit fortbestehen kann. Er rief ausdrücklich dazu auf, Haifische – von denen es weit über 500 Arten weltweit gibt – sorgsam zu schützen und nicht wie bisher als Gefahr anzusehen und zu bekämpfen. SMM

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