Werkzeuge: das Unmögliche möglich machen

>> Eindrücklich war die Vorstellung von Dreh- und Fräswerkzeugen in Sandviks Entwicklungszentrum in Sandviken (Schweden). Fräsoperationen können mit gedämpften Systemen erheblich prozesssicherer gefertigt werden als mit ‚normalen‘ Werkzeugen. Auch beim Innendrehen zeigten sich bemerkenswerte Vorteile.

Anbieter zum Thema

Vischer & Bolli AG

Angehrn AG - Umformtechnik

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Sandvik Tooling Deutschland GmbH GB Coromant

Das Auflegen des Bleihammer ist das Mass der Dinge, wenn es darum geht Schwingungen bei länger auskragenden Drehwerkzeugen zu reduzieren. Das funktioniert hervorragend, sieht aber alles andere als elegant aus und ist bei den heute geschlossenen Maschinen kaum noch praktikabel. Sandvik Coromant stellte während ihrer Technologietage die Alternative zum Bleihammer vor, die es «in sich hat» und schlicht genial ist: das Dämpfersystem ist im Werkzeug integriert.

Vibrationen erhöhen Ausschussquote

Das Vermeiden von Vibrationen gehört zu den grundlegenden Massnahmen bei jeder Bearbeitung. Vibrationen gehören zu den problematischsten Szenarien eines Zerspanungsprozesses und können zu nicht akzeptabler Bauteilqualität, erhöhtem Ausschuss und Bearbeitungsproblemen durch schnellen Wendeplattenverschleiss und Schneidkantenbruch führen. Wurden alle Grundvoraussetzungen für eine optimale Stabilität der Werkzeugspannung getroffen, bietet sich eine effektive Lösung zur Vermeidung von Vibrationen: Werkzeuge mit integrierter Dämpfung. Diese minimieren nicht nur die Vibrationen sondern steigern die Leistung und verleihen der Produktivität neuen Aufschwung – also echte Produktivitäts-Booster.

Das Konzept gedämpfter Werkzeuge

Gedämpfte Werkzeuge zur Minimierung von Vibrationen bei grossem Werkzeugüberhang wurden bereits in den 60er Jahren in Norwegen entwickelt und in Zusammenarbeit mit Sandvik Coromant in die maschinelle Bearbeitung eingeführt.

Das Dämpfungssystem wurde hauptsächlich in Bohrstangen verwendet, da bei Bearbeitungen in Bohrungen oftmals extrem grosse Überhänge erforderlich waren. Seitdem wurde das Konzept erfolgreich zu den heutigen modernen Silent Tools weiterentwickelt, die nicht nur als Problemlöser eingesetzt werden sondern auch hohe Schnittdaten beim Aufbohren, Fräsen, Drehen und Nutendrehen bei begrenzter Zugänglichkeit anwenden.

Unmögliche Operationen erfolgreich durchgeführt

Über Jahre hinaus wurden dank der schwingungsgedämpften Werkzeuge viele nahezu unmögliche Operationen erfolgreich durchgeführt, und das mit Werkzeugüberhängen bis zu 14 x D.

Die jüngeren Entwicklungen der Silent Tools lassen höhere Schnittdaten zu, wodurch bestimmte Bearbeitungen nicht nur möglich sondern zusätzlich auch noch effektiver werden. Multi-Task Maschinen sind ein Fokus für den Einsatz schwingungs-gedämpfter Werkzeuge. Als Teil der Maschinenrüstung erfordern sowohl nicht-rotierende als auch rotierende Werkzeuge oft grosse Reichweiten für eine wettbewerbsfähige Produktion mit hoher Qualitätskonsistenz. Hier gehören Überhänge von über 4 x D zu den ganz normalen Anforderungen im Zerspanungsalltag.

Vibrationsdämpfung in Fräswerkzeugen

Die Fräsbearbeitung war und ist auch immer noch sehr anfällig gegenüber Vibrationen. Dies hat vielfältige Ursachen: bearbeitungstypische Schnittunterbrechungen, variierender Ein- und Austritt des Werkzeugs, instabile Bauteile oder Werkzeugspannung bei Werkzeugen mit grossem Überhang. Es gibt grundlegende Möglichkeiten, Vibrationen entgegenzuwirken, wie zum Beispiel durch Anwendung und Einsatz der richtigen Fräswerkzeuge, Wendeschneidplatten, Werkzeugweg, Fräserpositionierung und Werkzeughalter. Bei Fräsoperationen mit grossem Werkzeugüberhang sind jedoch weitere Massnahmen erforderlich, um eine effektive Zerspanung mit akzeptablen Schnittdaten zu erzielen.

Auch Zeitspanvolumen kann erhöht werden

Verschiedene Fräsbearbeitungen mit grossen Überhängen lassen sich mit schwingungsgedämpften Schaft- und Eckfräsern mit Coromant Capto und Zylinderschaft optimal lösen. Auch wird bei Einsatz schlanker Werkzeuge die Zerspanungsleistung deutlich erhöht.

Für Fräsoperationen in Vier- und Fünf-Achsen-Bearbeitungs-zentren besteht ebenfalls ein steigender Bedarf an Werkzeuge mit langer Reichweite. Bei der modernen Zerspanung wird eine durch Vibrationen eingeschränkte Produktivität nicht mehr akzeptiert.

Neue Generation schwingungsgedämpfter Werkzeuge

Früher mussten beim Fräsen axiale Schnitttiefe und Vorschub möglichst niedrig gehalten werden, was sich nachteilig auf die Produktivität auswirkte. Dies führte natürlich zu Entwicklungen auf dem Gebiet schwingungsgedämpfter Werkzeuge und resultierte in eine neue Generation schwingungsgedämpfter Bohrstangen und Fräsadapter als Teil des Silent Tools Werkzeugprogramms. Das Neue Werkzeugprogramm verfügt über zwei Aufnahmelängen – die eine ist zum Fräsen mit Überhängen von 4-5 x Aufnahmedurchmesser optimiert, die andere für Überhänge von 6-7 x Aufnahmedurchmesser. Reichweiten über diese Masse hinaus werden durch massgeschneiderte schwingungsgedämpfte Aufnahmen abgedeckt.

Mit zunehmender Reichweite der eingesetzten Werkzeuge erhöht sich das Risiko von Vibrationen im Werkzeugsystem. Vor allem beim Fräsen von Bauteilen, die genau diese grossen Reichweiten erfordern – sei es bauteil- oder maschinenabhängig.

Die zwei unterschiedlichen Längen sind darauf abgestimmt, um für diese Bereiche ein höheres Zeitspanvolumen zu erreichen. Generell besteht mit dem neuen Dämpfungssystem die Möglichkeit, grössere Schnitttiefen und Vorschübe zu realisieren.

Die Voraussetzungen müssen stimmen

Die korrekte Auswahl und Anwendung der Fräswerkzeuge ist der erste Schritt auf dem Weg zu einer problemlosen Bearbeitung und letzten Endes maximalen Produktivität. Weiterhin ist eine optimierte Werkzeugspannung unerlässlich zur Minimierung der Auswirkungen von Schnittkräften und Werkzeugabdrängung.

Werkzeugaufnahme sollte steif ausgelegt sein

Was die Werkzeugaufnahme betrifft, ist in jedem Fall der Werkzeughalter mit der höchsten Steifigkeit zu wählen. Hier gewährleistet die Coromant Capto-Kupplung, als ISO-Standard anerkannt, höchste Stabilität für einen sicheren Prozessablauf.

Auch ist es ratsam, neben den Spannmitteln die Maschine selbst in Hinblick auf weitere Massnahmen zur Stabilitätserhöhung zu überprüfen. Die Silent Tools Fräseraufnahmen sind für innere Kühlschmier-stoffzufuhr ausgelegt, die bei bestimmten Anwendungen und Werkstoffen mit wesentlich höheren Standzeiten und deutlich reduzierten Vibrationen punktet. <<

Autor:

Christer Richt, Sandvik Coromant

Christer.Richt@Sandvik.com

(ID:27802290)