Kyocera-Wendeplatten erhöhen Prozesssicherheit Kurzer Prozess mit langen Spänen

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Die Schneto AG hat sich auf das Automatendrehen spezialisiert und verfügt sowohl über Mehrspindel- als auch Einspindel-Drehautomaten. Die Losgrössen sind hoch, Prozesssicherheit ist einer der Schlüsselfaktoren in der Produktion. Derzeit häufen sich die Anfragen für die Bearbeitung von 1.4404, einem duktilen Rostfrei-Stahl mit der Eigenschaft, beim Drehen lange Wirrspäne zu erzeugen. Aufgrund dieses Spanverhaltens suchten die Spezialisten der Schneto AG nach einer neuen Werkzeuglösung. Gemeinsam mit der Vischer & Bolli AG testeten sie Wendeschneidplatten von Kyocera, die einen durchschlagenden Zerspanungserfolg brachten.

Mit 1.4404 statt 1.4305 unterscheidet sich das Stangenmaterial nur um zwei Zahlen. Doch für die Drehbearbeitung bedeutet dieser Werkstoffwechsel eine «Riesenherausforderung innerhalb des Produktionsablaufs», wie Michael Baumann, Geschäftsleiter der Schneto AG, gegenüber der SMM-Redaktion erklärt.

Schneto AG: 30 Mitarbeitende, 14 CNC-Drehzentren

30 Mitarbeitende bei der Schneto AG müssen einen Werkzeugmaschinenpark von 14 CNC-Drehzentren rund um die Uhr am Laufen halten. Neben mehreren ein- und zweispindligen CNC-Drehautomaten gehören auch drei CNC-Mehrspindeldrehautomaten zum Maschinenpark. Hinzu kommen Hochpräzisionsdrehautomaten für das Hart- und Feindrehen. Als Lohnfertiger agiert die Schneto AG flexibel und richtet sich nach den Anforderungen der Kunden, wie Michael Baumann betont: «Als Lohnfertiger müssen wir die Materialien bearbeiten, die wir im Rahmen von Kundenaufträgen erhalten. Hier zeichnen sich in den letzten Jahren kontinuierlich Veränderungen ab. Insbesondere Rostfrei-Stähle haben erhebliche Auswirkungen auf die Produktion und Prozesssicherheit. Einige unserer Kunden wechselten in der Vergangenheit von Rostfrei 1.4305 (kurzbrechender Automatenstahl) auf die Rostfrei-Legierung 1.4404.» Der Werkstoff 1.4404 ist eine nicht auf Zerspanbarkeit optimierte Rostfrei-Legierung. Es handelt sich um einen reinen Konstruktionswerkstoff, der anwendungsspezifisch mit entsprechend positiven konstruktiven Eigenschaften, aber mit negativen Auswirkungen auf das Zerspanungsverhalten ausgelegt ist. Dazu muss man wissen: Sowohl beim Drehen als auch beim Bohren ist – anders als beim Fräsen – die Spanbildung entscheidend, wenn es um die Prozesssicherheit geht. Beim Drehen sind kurzbrechende Späne massgeblich, damit die Maschine bedienarm durchlaufen kann. Die Prozesssicherheit spielt sowohl für die Qualität als auch für die Wirtschaftlichkeit eine wichtige Rolle. Bei den Mehrspindlern läuft ohne Prozesssicherheit gar nichts, Komponenten aus 1.4404 konnten bis dato nur mit Einschränkungen auf Mehrspindlern gefertigt werden.

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Blei und Schwefel reduzieren Duktilität des Werkstoffs

Um eine gute Zerspanbarkeit zu erreichen, werden den Automatenstählen geringe Mengen Blei und/oder Schwefel zulegiert. Diese Legierungselemente reduzieren die Duktilität (Zähigkeit) des Werkstoffes und sind verantwortlich für die Entstehung kurzbrechender Späne beim Drehen. Sowohl Schwefel als auch Blei beeinflussen jedoch die Werkstoffkennwerte und Schweissbarkeit. Ein ähnlicher Trend ist im Bereich der Messinglegierungen zu beobachten. Durch die steigende Nachfrage nach Bleifrei-Messingkomponenten, die ebenfalls ein langspanendes Zerspanungsverhalten aufweisen, sind die Werkzeug- und Zerspanungsspezialisten gefordert, entsprechende Lösungen zu entwickeln.

Wie macht sich das im Alltag bemerkbar?

Fabrizio Liberatore, Leiter Verkauf und Technik der Schneto AG: «Bisher konnten wir Bauteile aus Rostfrei-Automatenstahl wie 1.4305 sowohl auf Einspindlern als auch auf Mehrspindlern prozesssicher und bedienarm drehen. Als unsere Kunden auf 1.4404 wechselten, konnten wir die Bauteile mit unseren bisherigen Werkzeugen praktisch nicht mehr auf Mehrspindlern fertigen. Der Werkzeugverschleiss nahm zu und lange Fliessspäne störten den Drehprozess. Immer wieder mussten wir den Prozess unterbrechen, weil sich Fliessspäne verfingen. Der Arbeitsaufwand war enorm, die Prozesssicherheit definitiv nicht mehr gegeben. Bei Mehrspindlern ist das der GAU. Als wir mit diesen Bauteilen auf Einspindelautomaten umstiegen, wurde die Situation nur bedingt beherrschbarer. Die Produktionskosten stiegen massiv an, weil unsere Mitarbeitenden den Prozess ständig überwachen und eingreifen mussten. Wir mussten eine Lösung finden.»

«Kyocera? Ich dachte, er wolle mir einen Drucker verkaufen»

«Und genau zu diesem Zeitpunkt kam sicher ein wenig Zufall ins Spiel, als uns Niklaus Isenegger, technischer Verkaufsberater der Vischer & Bolli AG, besuchte und uns die neuen Wendeschneidplatten von Kyocera vorstellte. Als er Kyocera erwähnte, dachte ich, er wolle mir einen Drucker verkaufen. Ich kannte Kyocera noch nicht als Werkzeughersteller und muss heute sagen, dass das aus zerspanungstechnischer Sicht eine echte Wissenslücke war», sagt Henryk Huhn, Anwendungstechniker der Schneto AG. Fabian Wettstein, Geschäftsleiter der Vischer & Bolli AG: «Als Druckerhersteller kennt man Kyocera, dort sind sie werblich aktiv. Sein Werkzeugsegment hat Kyocera in der Schweiz aber nie wirklich beworben. Und tatsächlich ist Kyocera als Werkzeughersteller gerade in der Schweiz wenig präsent. In den vergangenen Jahren konnten wir immer mehr Kunden von den Vorteilen der Kyocera-Technologie überzeugen. Doch unser Engagement geht weit über die technische Expertise hinaus – wir verstehen uns als echte Markenbotschafter. Durch eine gezielte Marktbearbeitung gewinnt die Marke Kyocera kontinuierlich an Bekanntheit und Vertrauen. Unser Anspruch: Innovation und Qualität nicht nur liefern, sondern erlebbar machen. Deshalb müssen wir uns technologisch positionieren. Und die Anwender, die unsere Kyocera-Werkzeuge einsetzen, erkennen sehr schnell, dass sie sich mit diesen Werkzeugen im Top-Segment der Zerspanung bewegen.» Hierzu ergänzt Niklaus Isenegger: «Das heisst, wenn wir unsere Kunden überzeugen können, Tests zu fahren, dann ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass wir mit den Kyocera-Werkzeugen in die Produktion kommen, wie in diesem Fall bei Schneto, wo wir nach den ersten Testläufen offene Türen eingerannt haben, das war wirklich erfreulich.»

Neue Werkzeuge ermöglichen Produktivitätsschübe

Fabrizio Liberatore: «Als Zulieferunternehmen müssen wir uns in der Zerspanungstechnik ständig weiterentwickeln. Mit neuen Werkzeugentwicklungen können wir am einfachsten und mit relativ geringen Investitionen Produktivitätsschübe generieren. Deshalb stehen wir in ständigem Austausch mit unseren Werkzeuglieferanten und evaluieren deren Neuentwicklungen. Als Niklaus Isenegger den Termin mit uns vereinbarte, bestand die bereits erwähnte Problematik des ungelösten Spanbruchs bei der Bearbeitung von 1.4404.»

Perfekter Spanbruch – prozesssicher zur dreifachen Standzeit

«Dann ging alles ganz schnell. Ich teste gerne, und Niklaus Isenegger hatte mir einige Werkzeughalter inklusive Wendeschneidplatten mitgebracht. Die Wendeschneidplatten von Kyocera waren schlicht herausragend, und das gleich in mehrfacher Hinsicht. Zum einen brachten sie sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten einen prozesssicheren Spanbruch. Zum anderen konnten wir die Standzeiten gegenüber den bisher eingesetzten Wendeschneidplatten teilweise verdreifachen. Und das Beste: Die Kyocera-Wendeschneidplatten sind auch noch günstiger als die der Mitbewerber. Es hat einfach alles gepasst. Im Moment sind wir mit Kyocera zerspanungstechnisch perfekt unterwegs», erklärt Henryk Huhn. Zum Spanbruch sagt Fabian Wettstein: «Der Spanbruch wird zum einen durch die Makro- und Mikrogeometrie realisiert. Man muss den Span spezifisch formen und stauchen, damit er sicher bricht. Zum anderen kommt es auf die Kühlbohrungen in den Werkzeughaltern an, durch die die Zerspanungszone mit hohem Kühlschmierstoffdruck sowohl an der Hauptschneide als auch an den Freiflächen sehr präzise und direkt gekühlt wird. Das sorgt einerseits für eine schnelle Abkühlung und reduziert andererseits die Duktilität des Spans, was den Spanbruch zusätzlich fördert.»

Prozesssicheres Spänemanagement und weniger Werkzeugwechsel

Fabrizio Liberatore: «Für uns sind solche werkzeugtechnischen Weiterentwicklungen absolut entscheidend, weil wir die Maschinenbediener entlasten können. Sie müssen jetzt wieder seltener in den Prozess eingreifen, weil das Spänemanagement durch den Spanbruch wieder gewährleistet ist und weil die Werkzeuge nur noch halb so oft gewechselt werden müssen. Das bringt augenblicklich mehr Prozesssicherheit und Produktivität. Mit den neuen Wendeschneidplatten können wir wieder in einem akzeptablen Kostenrahmen fertigen.» Henryk Huhn ergänzt: «Nicht nur der 1.4404-Rostfrei-Stahl hat uns Kopfzerbrechen bereitet. Ganz ähnlich waren die Zerspanungsprobleme bezüglich Spanbruch beim Warmarbeitsstahl 1.2714 (5NiCrMoV7). Auch bei diesem Werkstoff konnten wir mit den Wendeschneidplatten von Kyocera einen optimalen Spanbruch bei doppelten Standzeiten erzielen. Derzeit setzen wir die Plattengeometrien CNMG und DMNG ein, beides negative Plattengeometrien. Der Spanbruch funktioniert sowohl bei den Schrupp- als auch bei den Schlichtplatten ausgezeichnet. Wir hatten in diesem Zusammenhang auch Viper-Geometrien von Kyocera getestet, konnten aber keine Verbesserung der Oberflächengüte feststellen. Negative Plattengeometrien verfügen über doppelt so viele Schneiden wie die Viper-Geometrien, was die Kosten reduziert.»

Neues Substrat und Hochleitungsbeschichtungen

Fabian Wettstein: «Die Wendeschneidplatten verfügen über eine sehr hohe Schnittigkeit. Kyocera hat ein neues Feinstkornsubstrat entwickelt, das sehr homogen ist, so dass sehr kleine Schneidradien präzisionsgesintert werden können. Darüber hinaus kann aus PVD- oder CVD-Beschichtungen gewählt werden, die perfekt auf den zu zerspanenden Werkstoff ausgelegt sind.»

Optimale Schnittwerte im Webshop von Vischer & Bolli

Henryk Huhn: «Abgesehen davon, dass die Kyocera-Werkzeuge bei uns einen hervorragenden Job machen, muss ich an dieser Stelle die Webseite von Vischer & Bolli loben. Als Anwender muss ich mich immer an die Schnittdaten und potentiellen Standzeiten herantasten. Das ist letztlich unser Know-how. Wenn aber neue Werkzeuge zum Einsatz kommen, muss ich mich zunächst an den empfohlenen Schnittdaten des Herstellers orientieren. Es gibt Hersteller, die geben Werte von 10 bis 300 Schnittmeter bei einem Vorschub von 0,1 bis 0,4 mm/U an. Das sind Fantasiewerte. Wenn ich in 1.4404-Schnittwerte von 200 m/min fahren könnte, wäre das super, aber wenn dadurch die Standzeit massiv sinkt und/oder die Späne nicht brechen, haben wir keinen Nutzen von den hohen Schnittwerten. Vischer & Bolli liefern hervorragende, werkstoffspezifische Referenzwerte, die zudem sehr sauber dokumentiert sind. Konkret gibt Vischer & Bolli für den Werkstoff 1.4404 einen Richtwert von 120 Schnittmetern bei zwei Zehntel Vorschub an – und das funktioniert.» «Derart breite Schnittdatenbereiche helfen dem Anwender nicht weiter. Das gehört zu unserer Expertise, die wir datentechnisch konsequent hinterlegt haben und kontinuierlich anpassen. Mit diesen Werten kann der Maschinenbediener starten und sich an sein Optimum herantasten. Je nach Spanvolumen, Seriengrösse etc. ergeben sich individuell unterschiedliche Werte», ergänzt Fabian Wettstein. Fabrizio Liberatore: «Abschliessend möchte ich betonen, dass die Zusammenarbeit mit Vischer & Bolli in diesem Anwendungsfall äusserst professionell und strukturiert verlief. Wir werden sicher auch bei zukünftigen fertigungstechnischen Projekten auf die Expertise von Vischer & Bolli zurückgreifen und ich bin mir sicher, dass wir dann nicht noch einmal fragen müssen, ob sie uns einen Drucker verkaufen wollen.»

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