Alesa bringt mit «Twist Coolex» neuen Hochleistungsfräser Titanzerspanung: schneller und langlebiger

Redakteur: Matthias Böhm

Wenn Schweizer etwas machen, dann richtig. Das zeigt dieser Bericht über das neue Werkzeugkonzept «Twist Coolex» des Werkzeugherstellers Alesa AG, das auch als Einstimmung zum Swissmem-Zerspanungsseminar im Januar 2015 zu sehen ist. Die Bearbeitungszeit von Titanbauteilen wird um 30 Prozent gegenüber bisherigen Systemen reduziert und die Standzeit um den Faktor 3 erhöht. Neben den hoch positiven Schneiden fällt das Werkzeugsystem durch eine ausgefeilte Kühlung auf, die zum hervorragenden Ergebnis mit beiträgt.

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Der KSS wird sowohl auf die Spanflächen als auch auf die Freiflächen aufgebracht. Die WSP sind hoch positiv ausgelegt.
Der KSS wird sowohl auf die Spanflächen als auch auf die Freiflächen aufgebracht. Die WSP sind hoch positiv ausgelegt.
(Bild: Alesa)

Ein Anwender aus Deutschland wollte Anfang 2014 im Feldversuch prüfen, welche Leistungen mit dem neuen Schweizer Wendeplattenfräser-System «Twist Coolex» erreicht werden können. Anlässlich der AMB 2013 wurde bereits über dieses Werkzeug berichtet. Doch nicht selten berichten die Hersteller etwas zu optimistisch über ihre eigenen Produkte. In der Praxis sieht die Sache dann doch etwas nüchterner aus.

Skeptische Anwender

So stiessen die ersten technischen Beschreibungen des «Twist Coolex» auf taube Ohren bei potentiellen Anwendern. Vor einem Jahr hiess es: «Das erste und einzige Fräswerkzeug mit der perfekten Doppelkühlung. Mit der innovativen Alesa-Technologie, bei der das Schmier- und Kühlmedium optimal bis an die thermisch am höchsten belasteten Stellen der Schneidkante gebracht wird.»

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Titanzerspanung: anspruchsvoller Fertigungsprozess

Doch Papier ist geduldig, deshalb galt es, diese Aussage unter Beweis zu stellen. Ein Anwender musste gefunden werden, der bereit war, die Vorteile des Werkzeugsystems unter praktischen Bedingungen veröffentlichen zu lassen. Der wurde, wie oben bereits beschrieben, gefunden, wollte aber nicht namentlich genannt werden, weshalb im Beitrag von Kunde respektive Anwender die Rede ist. Martin Wyrsch (Area-Manager, Alesa AG): «Unser Kunde muss sehr viel Titan zerspanen. Titanzerspanung ist nach wie vor ein äusserst anspruchsvoller Fertigungsprozess. Um technologisch an der Spitze dabei zu sein, investierte das Unternehmen in den letzten Jahren in neue Maschinen und Ausrüstungen. Neben den guten Spannmitteln wurden die HSK-63-Maschinenspindeln mit KSS-Hochdrucksystemen (70–80 bar Innenkühlmittelzuführung) ausgerüstet.»

Spanfläche und Freifläche mit KSS versorgt

Damit waren alle Voraussetzungen gegeben, dass die «Twist Coolex»-Eigenschaften voll genutzt werden konnten. Eine der neuen Eigenschaften ist, dass das Medium nicht nur wie gewohnt auf die Spanfläche spritzt, sondern zusätzlich auch über die Freifläche an die Schneidkante gebracht wird. Diese patentierte Lösung mit dem «speziellen Hydroschild» garantiert eine konstante und gleichmässige Kühlmittel-Versorgung während des gesamten Fräsprozesses. Diese Funktion bekämpft die schlechten Wärmeleit-Eigenschaften von Titan, die für hohe Temperaturen in den Werkzeug-Schneidkanten sorgen und die Standzeiten entsprechend reduzieren.

Bisherige Werkzeuge unzureichend

Mit den bisher eingesetzten Werkzeugen und deren Standzeiten war der Kunde nicht zufrieden. Bei Schnitttiefen von 3 bis 3,5 mm wurden mit den Mitbewerber-Werkzeugen 20–25 Minuten Standzeiten erreicht. Grössere Schnitttiefen waren nicht möglich, weil die Spindelbelastung und Laufruhe bereits am oberen Limit angelangt waren.

Da bekannt ist, dass zu hohe Belastungen zu Spindelschäden führen können und die Maschinenlebensdauer leidet, war der Anwender auf der Suche nach einer optimaleren Werkzeugtechnologie für seine Titanbauteile.

Bearbeitungszeit lag bei ca. 12 Minuten pro Werkstück

Da die Stückkosten massgeblich durch die Bearbeitungszeit bestimmt werden (Stichwort Maschinenlaufzeit), ist es eine Herausforderung, nicht nur die Werkzeugstandzeit zu verbessern, sondern auch die Teile in kürzerer Zeit zu bearbeiten. Da es sich bei Titan um einen der schwer zerspanbaren Werkstoffe handelt, ist eine solche Herausforderung hochgradig anspruchsvoll, zudem bereits qualitativ hochwertige Werkzeuge im Einsatz waren.

Scharfe Schneiden für weichen Schnitt

Bei solchen Anwendungsfällen kommen die Vorteile der Alesa-Technologie mit ihren scharf geschliffenen, weichschneidenden Wendeschneidplatten (WSP) in der Hochleistungszerspanung voll zum Tragen. Die hoch positiven Schneiden bringen erstens verringerte Spankräfte. In Verbindung mit der neuen Kühltechnologie kommen die technologischen Vorteile doppelt zum Tragen.

M. Wyrsch: «Wir wollten den Nachweis erbringen, dass unsere Weiterentwicklung des Werkzeugträgers die geforderte Mehrleistung bringt. Als einer der grossen Vorteile können auch bei der Titanbearbeitung mit den «Twist Coolex»-Werkzeugen die vorhandenen Standard-Wendeplatten aus HSS, X2 und Hartmetall eingesetzt werden. Dadurch sind wir sehr flexibel und können rasch auf die unterschiedlichen Bearbeitungen bei den Kunden reagieren. Wir freuten uns, dass wir die Chance erhielten, die Leistungsfähigkeit unserer Werkzeug-Technologie vor Ort vorführen zu können.»

Da die Titan-Grade-5-Werkstücke in einem vertraulichen Bereich zum Einsatz kommen, darf nur grob aufskizziert werden, welche Bearbeitung auf der Maschine durchgeführt wurde.

Schnitttiefe mehr als verdoppelt

M. Wyrsch: «Wir setzten für die Titan-Bearbeitung auf einen «Twist Coolex» D = 40, Z = 4 mit den WSP AOFT 15 T3 08 FR-631 und AlCrN-VA-Beschichtung. Die Schnitttiefe mit 7 bis 7,5 mm konnte gegenüber den bisherigen Werkzeugen mehr als verdoppelt werden.

Die Schnittgeschwindigkeit konnten wir bei 50 m/min belassen, durch die verbesserte Schnitt-Aufteilung konnte die Bearbeitungszeit auf ca. 7,8 min pro Teil reduziert werden. Zusätzlich konnte die Standzeit um Faktor 2,5–3 auf 62,5 min erhöht werden. Selbst mit diesem gesamthaft erhöhten Zeitspanvolumen wurden eine niedrigere Belastung an der Maschinenspindel und ein erheblich ruhigerer Lauf festgestellt.»

Optimale thermische Kontrolle

Martin Wyrsch ist zufrieden mit den Resultaten, wie sein Schluss-Statement zeigt: «Einmal mehr konnten unsere werkzeugtechnologischen Entwicklungen beweisen, dass beträchtliche Effizienzsteigerungen selbst in sehr schwierigen Werkstoffen wie Titan möglich sind. Der revolutionäre Hydroschild bewirkt eine unterbrechungsfreie, kontrollierte Verteilung des Mediums und so eine optimale thermische Kontrolle des Zerspanungsprozesses. Wir freuen uns auf die kommenden Herausforderungen in der Zerspanung, um auch dort mit den optimalen Prozessparametern die geforderte Effizienzsteigerung und Prozesssicherheit zu bringen.» Auf dem Swissmem-Zerspanungsseminar im Januar 2015 können die Leistungen der neuen Alesa-Fräser genauestens unter die Lupe genommen werden. Die Anmeldedaten zum Zerspanungs-Seminar finden sich im Kasten Wegweiser. <<

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