Swisstech/Prodex: TBS Werkzeugschärferei AG setzt auf Schneidkantenverrundung

Perfekte Schneidkante verdoppelt Standzeit

| Redakteur: Matthias Böhm

Blick auf die Schneidgeometrie eines VHM-Bohrers. Die Standzeit kann bei VHM-Werkzeugen bis zum 3,5-Fachen erhöht werden, wenn die Schneidkanten verrundet werden.
Bildergalerie: 6 Bilder
Blick auf die Schneidgeometrie eines VHM-Bohrers. Die Standzeit kann bei VHM-Werkzeugen bis zum 3,5-Fachen erhöht werden, wenn die Schneidkanten verrundet werden. (Bild: M. Böhm)

Die TBS Werkzeugschärferei AG setzt seit einem Jahr auf Schneidkantenverrundung von Vollhartmetall-Werkzeugen. Sowohl bei Bohr-, Fräs- als auch bei Stanzwerkzeugen können die Standzeiten erheblich erhöht werden, in der Regel mindestens um den Faktor 2. Wie die höhere Standzeit zustande kommt zeigt dieser Bericht.

Schneidkantenverrundung (im Folgenden Kantenverrundung) und Kantenpräparation ist seit langem ein entscheidendes Verfahren bei Herstellern von Schneidwerkzeugen. Vermehrt setzen auch Nachschleifunternehmen auf das Verfahren, wie das Beispiel der TBS Werkzeugschleiferei AG zeigt.

«Sie machen die Kanten ja wieder stumpf»

Marcel Beier (Inhaber und Geschäftsführer, TBS Werkzeugschärferei AG) sagt gegenüber dem SMM, dass es gar nicht so leicht sei, die Anwender von der Kantenverrundung zu überzeugen: «Einige unserer Kunden wollen möglichst scharfe Schneid-Kanten für einen weichen Schnitt. Doch wenn wir sie in diesem Zusammenhang auf die Möglichkeiten der Kantenverrundung ansprechen, antworten sie: ‹Dann werden die Kanten ja wieder stumpf.› Im Prinzip haben diese Kunden sogar Recht. Die Kanten werden tatsächlich abgestumpft, respektive verrundet. Das bringt aber massive Vorteile. Eine definierte Schneidkanten-Verrundung kann die Standzeit von Zerspanwerkzeugen bis zum Faktor 3,5 bei Hartmetallbohrern erhöhen. Zudem können Sie mit einem Werkzeug mit verrundeter Schneidkante deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe fahren.»

Weil die Werkzeugkanten eine erheblich geringere Schartigkeit aufweisen, laufen die Werkzeuge ruhiger und schwingen weniger auf. Letztlich resultieren daraus eine höhere Präzision, bessere Oberflächengüte und nicht zuletzt eine höhere Prozesssicherheit.

Grobe Eckwerte: 10 bis 30 µm

Auf die konkreten Werte der Kantenverrundung angesprochen, sagt M. Beier: «Die Verrundung hängt von mehreren Faktoren ab. Aber wenn ich es verallgemeinern soll, dann lässt sich grob sagen, dass die Schneidkanten von Bohrern grössere Verrundungen haben als die von Fräsern. Die Verrundungen bei VHM-Bohrern liegen zwischen 15 und 30 µm. Bei den Fräsern liegt es im Bereich von 10 µm. Aber wie gesagt, wenn die Anwendung in hochwarmfeste Stähle geht, muss ich die Kantenverrundung entsprechend an ihre Aufgabe anpassen. Und Spezialfälle gibt es viele.»

Unbehandelte Schneiden – ausgefranste Topographie

Stefan Bühler (technischer Berater, Springmann SA/AG) ist gut mit der Thematik vertraut: «Beim Nach- oder Neuschleifen der Schneidkanten werden Mikro-Riefen erzeugt. Da in der Regel von beiden Seiten geschliffen wird, laufen die Riefen auf der Schneidkante zusammen. Hierbei handelt es sich um sehr scharfe Schneiden. Unter dem Mikroskop zeigt sich allerdings eine ‹ausgefranste› Topographie mit etlichen Sollbruchstellen. Zum Teil handelt es sich um lose im Verbund befindliche Karbide.»

Hier wird der Nachteil der nicht behandelten ‹scharfen Schneiden› offensichtlich. Unter Belastung werden diese Karbide aus dem Verbund gerissen, was einen undefinierten Verschleiss nach sich zieht und makroskopisch relativ schnell zu Schneidenausbrüchen und weiteren Sollbruchstellen führt. Das wirkt sich nachteilig auf Standzeit, Präzision und Oberflächengüte aus.

Verrundung ermöglicht stabile Prozessbedingungen

St. Bühler: «Durch eine definierte Verrundung der Schneidkanten ist es möglich, stabile Prozessbedingungen zu erreichen. Im Gegensatz zu plötzlich und unerwartet auftretendem Verschleiss durch Kanten- und Mikroausbrüche verschleissen die Schneidkanten erstens langsamer und zweitens sehr gleichmässig, was sich auch auf die Werkstückgenauigkeiten positiv auswirkt.»

M. Beier: «Aus wirtschaftlicher Sicht betrachtet fragt man sich, warum bieten wir als Nachschärfunternehmen das Verrunden an? Denn das Verrunden bringt uns vorerst Nachteile: Die Werkzeuge halten länger, wir bekommen weniger Aufträge. Das wäre aber sehr kurzfristig gedacht. Längerfristig betrachtet, werden die Nachteile zum Vorteil. Die Nachfrage wird ansteigen. Davon bin ich überzeugt. Denn die Zufriedenheit unserer Kunden wird sich massiv erhöhen und die Kundenbindung wird grösser.»

Verrundung, Polieren, Entgraten

St. Bühler: «Die bei der TBS AG eingesetzte Schleppschleifmaschine wird von dem Unternehmen Otec Präzisionsfinish GmbH (CH-Vertretung Springmann SA/AG) hergestellt. Die Spezialisten des Unternehmens befassen sich seit Jahren intensiv mit diesem Thema und haben für die Kantenverrundung speziell abgestimmte Maschinen, Scheifmittel und Verfahrenstechniken entwickelt. Daraus resultieren einfach zu bedienende Maschinen, die präzise, prozesssichere Kantenverrundungen ermöglichen. Mit den Verfahren werden nicht nur die Schneidkanten verrundet, sondern auch die Schartigkeit auf der Schneidkante deutlich reduziert. Auch Gewindebohrer aus HSS können u. a. zuverlässig entgratet werden.»

Für Werkzeuge, die eine Hochglanzpolitur benötigen, z.B. Werkzeuge zum Zerspanen von Aluminium oder Titan, wurde ein spezieller Prozess entwickelt, der die Schneidkante im Wesentlichen nur glättet und das ganze Werkzeug zur besseren Spanabfuhr und zur Vermeidung von Aufbauschneiden hochglanzpoliert. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Werkzeug aus HSS, HSS-E oder Vollhartmetall besteht.

Geschäftsführer M. Beier betont gegenüber dem SMM: «Als Sonderwerkzeughersteller wie auch als Nachschleif-Technologieanbieter müssen wir uns gerade in der Schweiz technologisch an der Spitze bewegen. Im Bereich des Nachschärfens wird die Kantenverrundung an Bedeutung zunehmen. Gerade bei den schwer zerspanbaren Materialien ist eine stabile Schneide unabdingbar. Für Nickel- und Titan-Legierungen ist es oft sogar sinnvoll, mit relativ grossen Schneidkanten-Radien zu zerspanen. Letztlich sind wir gefordert. Wir müssen uns am Kundenbedürfnis orientieren.»

Bürsten, Mikrostrahlen, Schleppschleifen

Auf die Frage, warum auf das Schlepp-Schleifverfahren gesetzt wird, sagt M. Beier: «Generell können verschiedene Verfahren zum Kantenverrunden eingesetzt werden. Mikrostrahlen, Bürsten oder Schleppschleifen. Unsere Erfahrungen mit Bürsten waren nicht optimal. Das Bürst-Verfahren ist von der Wiederholgenauigkeit weniger gut als das Schleppschleifverfahren. Mikrostrahlen haben wir bisher nicht eingesetzt, deshalb möchte ich dazu keine Aussage machen. Heute sind wir in der Lage, mit dem Otec-Verfahren die Schneid-Kanten reproduzierbar herzustellen. Die Kantenpräparation mit dem Schleppschleifverfahren bringt vom Zentrum bis Ende der Schneidkante eine absolut gleichmässige Kantenverrundung.»

Spezifisches Schleifmittel- Know-how

Das eingesetzte Schleifmittel sieht unspektakulär aus. Aber hier steckt ein grosser Teil des Know-hows von Otec verborgen. Das Unternehmen verfügt über eine Vielzahl von Schleifmedien. Je nach Art, Typs des Werkzeuges und dem Mass der Kantenverrundung kann ein anderes Schleifmedium zum Einsatz kommen. Beim Polieren der Spannuten kommt beispielsweise ein Schleifsystem zum Einsatz, das nur geringe Auswirkung auf die Kantenverrundung hat. Welches Medium für welchen Einsatz das Richtige ist, ergibt sich aus langjährig erarbeiteten Erfahrungswerten.

M. Beier: «Wir haben in der Projektphase sehr eng mit den Spezialisten von Otec zusammengearbeitet und einige Musterwerkzeuge machen lassen, die nach unseren Vorgaben realisiert wurden. Da sich die Kantenverrundung im Tausendstel-Bereich bewegt, kommt es auf die korrekte Vermessung an, die bei Otec mit entsprechenden Messmitteln und -methoden realisiert wurden. Wir haben inhouse die Möglichkeit, die Schneidkanten auf einer Zoller Genius 3 zu vermessen. Unsere Erfahrungen im ersten Jahr haben gezeigt, dass uns das Schleppschleifverfahren eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit der Kanten-Verrundung garantiert.»

Bessere Schichthaftung im Kantenbereich

Auch beim Beschichten zeigen sich die Vorteile der Kantenverrundung, wie M. Beier gegenüber dem SMM sagt: «Die PVD-Schicht liegt viel besser auf der Schneidkante auf, sie wickelt sich auf der polierten Kante ab. Ganz anders sieht es bei nicht präparierten Werkzeugen aus. Hier kann es zum Schichtabbruch kommen, was sich letztlich wieder negativ auf die Standzeit auswirkt.»

Polierte Spannuten für Hoch- volumenzerspanung

Neben der Schneidkantenverrundung kann das Verfahren auch zum Polieren der Spannuten eingesetzt werden, wie M. Beier sagt: «In der Vergangenheit haben wir uns auch mit der Herstellung von polierten Spannuten auseinandergesetzt. Das ist gerade bei Hochvolumenzerspanung bedeutend. Abschliessend betrachtet ist es erstaunlich, welche Auswirkungen wenige Mikrometer auf die komplette Zerspanung haben können. Ich bin überzeugt, hier wird sich in den nächsten Jahren noch einiges tun. Unsere Kunden, die nachgeschliffene Werkzeuge inklusive Kantenverrundung bestellt haben, setzen bei Folgeaufträgen voll auf das Verfahren. Wir sind hier auf dem richtigen Weg.» <<

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 43022098 / Spanende Fertigung)