Als kompetenter Partner der industriellen Produktion entwickelt die Firmengruppe LMT Tools Werkzeugsysteme für alle zukunftsrelevanten mechanischen Fertigungsverfahren. Immer steht das Ziel einer permanenten Effizienzsteigerung beim Anwender im Fokus der Entwicklungsexperten.
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Dabei werden nicht nur marginale Leistungssteigungen erreicht, sondern in vielen Fällen geradezu Leistungssprünge von teilweise deutlich mehr als 50 % hinsichtlich der relevanten Einflussgrößen auf die Produktivität wie zum Beispiel Fertigungskosten, Fertigungszeit, Standzeit und andere. Innovative Werkzeugkonstruktionen mit neuen Schneidstoffen und für den Anwendungsfall maßgeschneiderte Beschichtungen fördern dieses Leistungspotenzial zu Tage, auch bei hochfesten Stählen oder Titanlegierungen oder beim Zerspanen von Composites. Auch die neue Fertigungsstrategie „Trochoides Fräsen“ trägt zu weiteren Leistungssprüngen bei. Im Zusammenhang mit dem generativen Fertigungsverfahren 3D-Druck eröffnen sich außerdem ganz neue Möglichkeiten für „customized“ Werkzeuglösungen in einer bisher nicht gekannten Designfreiheit.
Und zusätzlich stellt die Industrie 4.0 ganz besondere Anforderungen an die Präzisionswerkzeuge von morgen: Die Werkzeuge werden intelligent. Sie reagieren selbstständig auf Prozesseinflüsse mit Hilfe sensorischer und aktorischer Features im Werkzeug selbst oder in seiner Umgebung. Das Ziel sogenannter Cyber Physischen Produktionssysteme ist noch fern. Aber LMT Tools ist auf dem Weg.
Zur besonders leistungsorientierten Fertigung von Zahnrädern, zum Beispiel für Pkw-Getriebe, hat sich der SpeedCore-Wälzfräser etabliert. Er ist aus einem ganz neuen Schneidstoff hergestellt, dessen Gebrauchseigenschaften zwischen PM-Schnellstahl und Hartmetall einzuordnen sind. Sein besonderes Merkmal ist die hohe Warmhärte, wodurch wesentlich gesteigerte Schnittwerte realisiert werden konnten.
Die herausragende Leistung dieser Werkzeuge wurde nun auch auf größermodulige Verzahnungen übertragen. Als Entwicklungsergebnis stehen inzwischen Wälzfräser bis Modul 20 (Durchmesser 250 mm) zur Verfügung, wie sie zum Beispiel für Getriebe in Nutzfahrzeugen, im Schwermaschinenbau oder in Windenergieanlagen benötigt werden. Zusätzlich gelang eine höhere Evolutionsstufe für die bisherige Beschichtung Nanosphere 2.0 zur weiteren Steigerung der Temperaturbeständigkeit. Die neue Beschichtung mit der Bezeichnung „HT“ ermöglicht eine weitere Produktivitätssteigerung.
Die Anforderungen beim Schlichten im Gesenk- und Formenbau sind Prozesssicherheit, gute Oberflächengüte und lange Standzeiten bei hohen Schnittgeschwindigkeiten. Der neue Kopierfräser HSCline SuperFinish2 setzt genau in diesen Punkten neue Maßstäbe besonders beim Schlichten von gehärtetem Stahl im Bereich 56-65 HRC. Durch seine hochpräzise Schneidengeometrie mit optimierter Schneidkantenpräparation sind außerdem signifikante Standzeiterhöhungen realisierbar. Die Werkzeuge mit einer Multilayer-PVD-Hochleistungsbeschichtung erreichen ein Maximum an Prozesssicherheit. Wenn es jedoch nicht nur auf hohe Standzeit ankommt, sondern auch auf Schnelligkeit, kann auch die Strategie reduzierter Bearbeitungszeit problemlos angewendet werden. Diese neuen Werkzeuge besitzen 2 Schneiden und sind in den Ausführungen kurz und lang für die Durchmesser 4 – 12 mm verfügbar, wobei die präzise Radiustoleranz der Schneide im Bereich von +/- 5 µm liegt.
Fertigungskosten drastisch gesenkt
Trochoides Fräsen fordert Umdenken beim Fräsen und eröffnet neue Leistungsdimensionen. Als Ergebnis können höhere Abtragsraten bei geringeren Schnittkräften genannt werden. Damit ist auch die vorteilhafte Zerspanung gehärteter und höherfester Werkstoffe bei reduzierten Bearbeitungszeiten hervorzuheben. LMT Tools folgt dieser Strategie und hat zum Beispiel mit dem VHM-Fräser DHC HARDLINE die Bearbeitungszeit gegenüber herkömmlicher Frässtrategie um 70 % gesenkt bei signifikanter Erhöhung der Standzeit. Während beim konventionellen Fräsen bereits nach 2 Werkstücken das Standzeitende erreicht war, konnte nun nach immerhin 6 Werkstücken immer noch kein kritischer Verschleiß am Werkzeug festgestellt werden.
In diesem Beispiel fertigte ein Maschinenhersteller Scheiben aus legiertem Chrom-Molybdän-Vanadium Werkzeugstahl. Dabei werden auch Taschen mit der Abmessung 130 x 55 x 22 mm und einer Härte von 48 HRC eingearbeitet. Zum Einsatz gelangten bisher Wendeplattenfräser, Durchmesser 20 mm.
Der DHC HARDLINE wurde mit einem Durchmesser von 12 mm und 4 Schneiden eingesetzt. Die Schnittgeschwindigkeit betrug 300 m/min und die Schnitttiefe ap=22 mm, also fast 2 x D. Der maximale Umschlingungswinkel betrug 24° bei einer radialen Eingriffsgröße ae = 0,5 mm.
Ganz besondere Anforderungen stellt auch die Initiative „Industrie 4.0“ an die Werkzeugtechnik: Die Werkzeuge werden intelligent. Intelligent wird ein Werkzeug einerseits durch die erforderliche Sensorik zum Erfassen relevanter Arbeitsdaten, wie z. B. Einsatzzeit, Fräszyklen, Kräfte, Verschleiß. Andererseits müssen diese Daten Steuerungssignale auslösen, um Abweichungen der Istwerte von den Sollwerten zu regeln.
Werkzeugdaten befinden sich entweder in einem Speicherchip im Werkzeug, der mit der Maschinensteuerung kommuniziert, oder aber in der Daten-Cloud, wobei das entsprechende Werkzeug dann über einen QR-Code identifiziert wird. Ein Beispiel ist der neue Gewinderollkopf EVOline von LMT Fette, der mit einem QR-Code ausgestattet ist. Damit können die relevanten Einsatzdaten und Serviceintervalle bei der spanlosen Außengewindeherstellung identifiziert werden. Konzepte für Wälzfräser und andere Werkzeuge lassen sich analog realisieren.
Die CopyMax2-Wendeplatte von LMT Kieninger wurde auf der EMO in Mailand vorgestellt. Die Nanomold Gold-Beschichtung signalisiert bereits höchste Leistungsfähigkeit im Gesenk- und Formenbau. Die im High-Quality-Sintering (HQS)-Verfahren hergestellte Kopierfräsplatte selbst ist innovativ gestaltet und zum Patent angemeldet. Neben verbesserten Schneid- und Materialeigenschaften verfügt sie über eine voll funktionsfähige zweite Schneide. Die Platte kann somit nach dem Verschleißen der ersten Schneide gedreht und noch einmal mit der gleich hohen Standzeit eingesetzt werden.
Für die Engineeringexperten bestand die Herausforderung darin, die zweite Schneide so in die Werkzeuggeometrie zu integrieren, dass der Anwender die Fräsplatte präzise und einfach in den Werkzeughalter integrieren kann. Dazu gehört auch der konische Schaftteil und eine speziell entwickelte Spannschraube.
3D-Druck verschiebt die Designgrenzen
Das Fertigungsverfahren zur Bauteilherstellung mittels 3D-Druck ist ebenfalls ein wichtiges Modul für die Industrie 4.0. Es erfüllt deren Hauptanforderungen, wie Flexibilität und Schnelligkeit bei der Herstellung auch komplizierter Bauteile in kleinen Losgrößen und vereinfacht den Fertigungsprozess signifikant. Es können individualisierte Produkte in einer bisher nicht gekannten Designfreiheit datengesteuert realisiert werden. Auch die Herstellung von Präzisionswerkzeugen profitiert davon. So können zum Beispiel Fräswerkzeuge oder Rollköpfe im 3D-Druck hergestellt werden.
LMT Tool Systems GmbH
Der Autor
Dr. Diethard Thomas, Leiter LMT Group Academy, LMT ToolSystems GmbH.
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