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Horn: Polierte Stechdrehwerkzeuge Langspanendes Aluminium prozesssicher stechen

| Redakteur: Konrad Mücke

Zum prozesssicheren Stechdrehen tiefer Kühlrippen in einem Gehäuse aus langspanender Aluminiumlegierung verwirklichte der Werkzeughersteller Paul Horn GmbH eine optimale Fertigungsstrategie.

Lange Späne, Aufbauschneiden, raue Oberflächen: Lang­spanende Aluminium­legierungen (mit nur niedrigem Anteil an Silizium) lassen sich nur schwierig stechdrehen.
Lange Späne, Aufbauschneiden, raue Oberflächen: Lang­spanende Aluminium­legierungen (mit nur niedrigem Anteil an Silizium) lassen sich nur schwierig stechdrehen.
(Bild: Horn – Sauermann)

Der Auftragsfertiger Dipl.-Ing. Brecht GmbH in Wannweil nahe Reutlingen fertigt Bauteile auch für die Medizintechnik. Das
betrifft beispielsweise ein Gerät zur extra­korporalen Membranoxygenierung (EMCO-­Gerät, das ausserhalb des menschlichen Körpers Blut mit Sauerstoff anreichert). Dafür ist ein Ge­häuse für eine Pumpe mit Wärmetauscher zu bearbeiten. Beim Stechdrehen der tiefen Kühlrippen bildeten sich wegen der langspanenden Aluminium­legierung Wirrspäne und auf dem Stechwerkzeug Aufbauschneiden. Das verzögert den Fertigungs­ablauf. Zudem muss Fachpersonal fortlaufend die Prozesse überwachen. Wegen der aktuellen Situation aufgrund der Corona-Krise ist der Auftrags­fertiger aber gefordert, produkiver zu arbeiten und eine zunehmende Anzahl an Geräten herzustellen. Nur so kann man erreichen, bei Bedarf möglichst viele Menschen versorgen zu können und die Kapazitätsgrenzen der Intensivversorgung zu erweitern. Dafür benötigte der Lohnfertiger aber ein prozesssicheres Verfahren zum Bearbeiten der Pumpengehäuse.

Lange Späne, raue Oberflächen

Zum Problem beim Stechdrehen erläutert der Geschäftsführer Gordian Hellstern: «Die Aluminiumlegierung mit einem niedrigen Siliziumanteil lässt sich aufgrund der langen Späne und der sich bildenden Aufbauschneiden nur schwierig bearbeiten. Neben den langen Spänen kämpften wir auch mit hohen Vibrationen. Die geforderten Rauheiten konnten wir nicht prozesssicher einhalten. Die Vorschübe mussten deutlich zurückgestellt werden. Der Zerspanprozess war nicht prozesssicher und musste ständig beobachtet werden.» Deshalb kontaktierte er Dr. Matthias Luik, Entwicklungsleiter beim Werkzeughersteller Paul Horn GmbH in Tübingen. Wie dieser berichtet, habe er vom Lohnfertiger unverzüglich eine Beschreibung der Fertigungsabläufe und Bauteile zum Testbearbeiten bekommen. Im Testzentrum in Tübingen habe man Bauteile bearbeiten können, um passende Parameter zu finden. Dazu sagt Dr. Matthias Luik: «Der Fokus lag auf der Abstimmung der Schnittparameter, den Schneiden- und Spanformgeometrien sowie bei der zielgerichteten Kühlung der Scherzone. Bei der Oberflächengüte gibt es aufgrund der Medizintechnik sehr hohe Ansprüche, da es Sichtteile sind. Die Fertigungs­toleranzen des Bauteils bewegen sich darüber hinaus im Hundertstel-Bereich.»

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Späne formen, KSS innen zuführen

Die Fertigungsspezialisten beim Werkzeughersteller setzten bei der Lösung der Aufgabe auf das Stechsystem S224 mit den Spanformgeometrien FY und WA. Grundhalter mit einer Spannkassette und innerer Kühlmittelversorgung durch den Spanfinger und die Unterstützung nehmen die Schneidplatten auf. «Eigentlich setzen wir die FY-Geometrie bei nichtrostenden und langspanenden Stahl-Werkstoffen ein. Sie leistet jedoch auch bei Aluminiumlegierungen gute Dienste», sagt Dr. Matthias Luik. Mit dieser Geometrie werden die Kühlrippen und der breite Einstich geschruppt. Die Form der Geometrie bewirkt einen kontrollierten Bruch der Späne und der Kühlmitteldruck verhindert das Aufschmelzen der Späne auf der Spanfläche. «Aufgrund der langspanenden Legie­rung haben wir nicht auf PKD-Werkzeuge gesetzt, da dort wegen der relativ dünnen PKD-
Schicht keine tiefen Spanformgeometrien reali­sierbar sind», fügt Dr. Matthias Luik hinzu. Die spezielle Aluminium-­Stechgeometrie WA sorgt beim Schlichten der Einstiche für eine hohe Oberflächengüte des Bauteils. Die polierte Spanformgeometrie vermindert Aufbauschneiden, erzeugt kleine Spiralspäne und sorgt dadurch für eine gute Spankontrolle und hohe Prozesssicherheit. Die angepasste Spanverjüngung verhindert Beschädigungen an den Flanken. Innenkühlung, optimal durch die Spannfinger der Klemmhalter direkt an die Schneiden sorgt für höchste Prozesssicherheit.

Kurzfristig verwirklicht

«Innerhalb weniger Tage führte Horn im Testzentrum erfolgreich diverse Versuche mit unterschiedlichen Materialchargen durch und entwickelte die geeignete Stechstrategie für diese Bearbeitungsaufgabe. Horn hat sich sofort bereit erklärt, uns mit Zerspanungsversuchen zu unterstützen, und innerhalb weniger Tage Ergebnisse geliefert, die uns sehr geholfen haben», berichtet Gordian Hellstern. Der Stechprozess konnte durch die Anwendungstechnik in der Fertigung beim Lohnfertiger rasch implementiert werden. Dazu sagt Dr. Matthias Luik: «Wir freuen uns, dass wir mit unseren Werkzeugen so schnell helfen konnten. Für uns ist ein schneller Service eine grundlegende Einstellung und Teil unserer Unternehmensphilosophie. In einer jedoch nie dagewesenen Krise, in der wir uns momentan befinden, sehen wir so eine Aufgabe auch als gesellschaftliche Verantwortung, für die wir die höchste Priorität ansetzen.» - kmu - SMM

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