Prozesssicherheit und Prozessoptimierung in Bezug auf Laufzeit und Standzeit der Zerspanungswerkzeuge sind für die meisten Fertigungsunternehmen heutzutage die Schlüsselwörter für höhere Wirtschaftlichkeit. Das Servicekonzept Total Tooling von WNT setzt genau hier an und bietet mit dem trochoidalen Bearbeitungsverfahren einen interessanten und vor allem gangbaren Lösungsansatz, um Werkzeugstandzeiten zu erhöhen und Bauteile schneller zu fertigen.
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Im Laufe der letzten 55 Jahre haben sich die Anforderungen, die an die Zerspanungsindustrie gestellt werden, grundlegend verändert. Auf der einen Seite werden die Bauteile immer komplexer und aufwendiger, auf der anderen Seite stehen die Unternehmen unter immensem Zeitdruck und müssen Personal- und Maschinenkosten minimieren.
Um über kurz oder lang wirtschaftlich zu bleiben, wird es für sie daher immer wichtiger, neue technologische Möglichkeiten, die inzwischen vorhanden sind, voll auszuschöpfen. Gleichzeitig erhöht sich bei ihnen dabei aber auch der Servicebedarf. Genau diese Lücke schließt der Zerspanungsspezialist WNT mit seinem Servicekonzept TOTAL TOOLING = QUALITÄT x SERVICE2, das nicht nur optimale Werkzeuge für jede Anwendung beinhaltet, sondern auch umfangreiches Expertenwissen. Dieses schließt auch die vielen Erfahrungen mit ein, die WNT mit dem trochoidalen Fräsverfahren sammeln konnte.
Was ist eigentlich trochoidales Fräsen?
Die allgemein bekannte G-Code Programmierung ist auf normalen Kreisbahnen aufgebaut, die sich relativ einfach darstellen lässt. Auch die erste Form beim Trochoidalfräsen entstand mithilfe von einfachen Kreisbahnen, die sich in eine Richtung weiter fortbewegt haben. Das Ganze funktionierte anfangs im Zwei-Achs-Betrieb, also mit zwei simultanen Achsen. Inzwischen sind wir im Fünf-Achs-Simultanbereich angekommen, bei dem alle fünf Achsen diese Kreisbahnen ziehen. Wenn man sich die Zykloide jedoch genauer ansieht, wird man feststellen, dass es sich gar nicht wirklich um Kreisbahnen handelt und es somit auch gar nicht mit einer G-Funktion dargestellt werden kann. Vielmehr handelt es sich um viele ganz kleine finite Kreiselemente, die durch Interpolation errechnet werden.
Die Vorteile beimtrochoidalen Fräsen
Der Eingriffswinkel wird beim trochoidalen Fräsen so gering wie möglich gehalten. Dies vermindert die Schwingungsanregung und vergrößert den Bereich, in dem sich der Fräser temperaturtechnisch wieder abkühlen kann. Dadurch wird der Verschleiß beim Werkzeug reduziert und Standzeiten erhöht. Besonders interessant ist auch die Rohstoffausnutzung des Hartmetalls. Die Menge an Hartmetallpulver, die zur Herstellung des Werkzeugs benötigt wird, ist zwar etwas größer, dafür ist die Schneidenlänge des Werkzeugs doppelt so lang. So wird der Verschleiß in Bezug auf das Volumen, das zerspant wird, auf die gesamte längere Schneide aufgeteilt. Wenn man dies wiederum mit dem Rohstoffeinsatz vergleicht, erhält man ein absolut positives wirtschaftliches Ergebnis.
Das richtige Werkzeug ist entscheidend
Aufgrund der höheren radialen Kräfte wird auch eine höhere Anforderung an das Werkzeug gestellt und macht eine spezielle und stabilere Kerngeometrie erforderlich. Des Weiteren müssen sowohl das Hartmetall als auch die Beschichtung sehr temperaturschockbeständig sein, da durch die Intervalle von Eingriff und Kühlung die Temperaturen an der Schneide stark schwanken und es bei einer falschen Werkzeugauswahl zu Haarrissen an der Schneide oder zu Ausbrüchen kommen kann. Der neue CCR-Fräser aus der WNT Produktlinie CircularLine erfüllt alle Eigenschaften, die für das trochoidale Fräsen notwendig sind. Neben seiner stabilen Kerngeometrie verfügt er über die legendäre „DRAGONSKIN“-Beschichtung, die selbst starken Temperaturschwankungen trotzt und äußerst robust und widerstandsfähig ist. Zudem wurde ein ganz spezieller Spanbrecher in die Schneidengeometrie eingeschliffen, der die Spanlänge auf 2xD begrenzt und somit eine einfache Spanausfuhr ermöglicht.
Wirtschaftliche Anwendungsbereiche
Auch wenn das trochoidale Fräsen viele Vorteile bietet, ist diese Strategie nicht grundsätzlich bei jedem Bauteil sinnvoll und wirtschaftlich. Bei geringen Schnitttiefen mit wenig Materialabtragung oder bei vorgeschmiedeten Werkstücken, macht das trochoidale Fräsen wirtschaftlich meist wenig Sinn. Der Hauptanwendungsbereich ist dort, wo viel Volumen zerspant wird, wo hohe Flanken erforderlich sind bzw. tiefe Nuten gefräst werden müssen. Wenn diese Bedingungen vorhanden sind, dann werden die Vorteile, wie Standzeiterhöhung, die absolute Prozesssicherheit und der Zeitgewinn mehr als deutlich. Versuchsberichte zeigen, dass sogar Anwendungen, die früher als sehr schwierig galten, mit dem trochoidalen Fräsverfahren deutlich verbessert wurden.
WNT Deutschland GmbH
Der Autor
Andy Kuklinski, Leiter Technical Business Development, WNT Deutschland GmbH.
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