Gelingt es einem OEM, das Fahrzeuggewicht um 100 kg zu reduzieren, spart er etwa 8,5 g CO2 pro 100 km, rechnet etwa der McKinsey-Bericht Lightweight, heavy impact, detailliert vor. Die Automobilhersteller setzten auch von daher zunehmend auf Leichtbaulösungen, um den Kraftstoffverbrauch und die Fahrleistungen zu verbessern. Dabei kann der Einsatz von Leichtmetallen wie Aluminium und Magnesium eine große Hilfe sein. Leichtbau ist aber mehr als die Wahl eines leichteren Werkstoffs, denn auch schwerere Werkstoffe wie Schmiedestähle, Kobalt-Chrom, Inconel oder Grau- und Sphäroguss (NCI) sind im Fahrzeugbau nach wie vor weit verbreitet.
Von daher stehen die Hersteller vor der Aufgabe, Bauteile aus schweren Metallen so zu konstruieren, dass sie eine gewichtseffiziente und stabile Alternative zu den zu meist auch teureren Leichtmetallen bieten können. Für die Produktion bedeutet das, dass Bauteile mit komplexeren Geometrien gefertigt werden müssen, was bei der Bearbeitung von schwer zerspanbaren ISO-K-Werkstoffen eine Herausforderung darstellt. Eine weitere Herausforderung für die Zerspanung stellt das in allen Gusseisenwerkstoffen enthaltene, sehr abrasive Siliziumkarbid (SiC) dar. Zudem müssen die Bauteile mit einer hohen Qualität, Produktivität und zu niedrigen Stückkosten hergestellt werden.
Wenn es darum geht, große Stückzahlen zu fertigen und schnell viel Material vom Werkstück abzutragen, ist das Eckfräsen die beste Lösung. Diese einfache, aber flexible Fräsanwendung ermöglicht eine Bearbeitung mit geringen Schnittkräften, was wiederum die Werkzeugbelastung minimiert und sicherstellt, dass das Werkstück in der gewünschten Form bleibt. Das Werkzeug erzeugt hierbei gleichzeitig eine Plan- und eine Schulterfläche.
Dabei ist es wichtig, den richtigen Fräswinkel zu wählen, um einen unerwünschten Versatz zwischen Fräser und Werkstück zu vermeiden. Beim Eck- und Planfräsen werden in der Regel Fräswerkzeuge mit einem Einstellwinkel von nahezu 90 Grad bevorzugt, da sie radiale Schnittkräfte erzeugen und vor allem mehr Energie vom Werkstück ableiten. Dies ist vor allem bei der Bearbeitung dünnwandiger oder endkonturnaher Bauteile von Vorteil.
Eckfräser mit acht Schneidkanten
Auf dem Markt gibt es eine Reihe von Wendeschneidplatten zum Eckfräsen, die für Fräswinkel nahe 90 Grad ausgelegt sind. Normalerweise haben diese Wendeschneidplatten acht Schneidkanten – vier auf der Vorder- und vier auf der Rückseite, um Ecke und Fläche gleichzeitig zu bearbeiten – für einige Anwendungen gibt es auch Platten mit nur sechs Schneidkanten.
Sandvik Coromant hat nun ein neues Eckfräskonzept entwickelt, das eine höhere Produktivität, verbesserte Werkzeugstandzeiten und wirtschaftliche Vorteile bieten soll: den CoroMill MF80. Dessen Wendeschneidplatten sind speziell für Fräsanwendungen in der Automobilindustrie in ISO-K- und ISO-P-Werkstoffen konzipiert und verfügen über acht Schneidkanten, Spanbrecher und eine optimierte Mikrogeometrie.
Die Werkzeuge eignen sich besonders für dünnwandige Bauteile und Maschinenkonfigurationen mit eingeschränkter Stabilität. Die geneigte Schneidkante sorgt für einen gleichmäßigen Schnitt und geringe Schnittkräfte, das führt zu einer erhöhten Prozesssicherheit und verbesserten Spanabfuhr. Die Wiper-Schneide ermöglicht zudem eine bessere Oberflächengüte.
Der CoroMill MF80 ist kein völlig neuer Fräser, sondern basiert auf der vergleichbaren Technologieplattform des CoroMill 345. Das neue Fräserkonzept bietet einen um 40 Prozent leichteren Fräserkörper mit Zwischenlagenschutz und eine hohe Anzahl an Wendeschneidplatten für eine sichere und stabile Bearbeitung, selbst bei vibrationsanfälligen Auskragbearbeitungen.
Der CoroMill MF80 ermöglicht einen Einstellwinkel von 89,5 Grad, wodurch der Mehrschneidenfräser während der Bearbeitung noch näher an der Spannvorrichtung rücken kann. Der Einstellwinkel von fast 90 Grad reduziert zusätzlich die Axialkräfte und verbessert die Fräsbearbeitung von dünnwandigen Bauteilen und bei instabilen Aufspannungen – ohne Vibrationen und Rattern. Die wichtigsten Vorteile hieraus sind eine verbesserte Präzision und Maschinenauslastung, aber auch längere Werkzeugstandzeiten mit weniger Ausschuss.
Überzeugende Leistungstests
In einem Anwendungsfall wurde der CoroMill MF80 beim Schruppfräsen von Pumpen- und Ventilkomponenten aus einem ISO-P-Stahl (DIN 1.0619) im Vergleich zu einer Wettbewerbslösung getestet. Die Fräser arbeiteten mit nahezu identischen Schnittdaten (Spindeldrehzahl, n = 500 U/min; Schnittgeschwindigkeit, vc = 125 m/mm; radiale Schnitttiefe, ae = 15/50 mm; axiale Schnitttiefe, ap = 5 mm; Vorschub pro Zahn, fz = 0,15 mm), jedoch mit unterschiedlichem Vorschub pro Minute, vf: Der Fräser des Wettbewerbers wurde mit 375 mm/min betrieben, der CoroMill MF80 mit 600 mm/min.
Das Ergebnis: Der CoroMill MF80 erzielte eine Produktivitätssteigerung von 60 Prozent. Der Fräser des Wettbewerbers produzierte neun Teile, der CoroMill MF80 15. Hinsichtlich der Werkzeugstandzeit waren am CoroMill MF80 nach einer Bearbeitungszeit von 40 Minuten lediglich Absplitterungen zu erkennen, insgesamt wurde die Standzeit um 67 Prozent erhöht. Der Hauptvorteil für den Kunden bestand darin, dass aufgrund der durch Zwischenlagen geschützten Plattensitze und der hohen Anzahl an Wendeschneidplatten die Kosten pro Werkstück bei Schrupp- und Eckfräsanwendungen gesenkt werden konnten.
In einem weiteren Test wurden der CoroMill MF80 und eine Wettbewerbslösung zum Schruppen eines ISO-K-Werkstücks verwendet. Es handelte sich um Träger und Stützen aus ISO-K-Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS400/K3.1.C.UT). Auch hier wurden beide Werkzeuge mit den gleichen Schnittdaten gefahren, einschließlich einer radialen Schnitttiefe von 20 bis 80 mm und einer axialen Schnitttiefe von 2 bis 3 mm. Beide Fräser wurden mit einer Spindeldrehzahl von 1000 U/min, einer Schnittgeschwindigkeit von 250 m/min und einem Vorschub von 1200 mm/min betrieben. Der Vorschub pro Zahn unterschied sich nur geringfügig: 0,24 mm beim Wettbewerbsfräser und 0,3 mm beim CoroMill MF80.
Das Testergebnis zeigte, dass der Kunde mit dem Sandvik Coromant-Fräser eine um 54 Prozent höhere Werkzeugstandzeit erzielte. Während der Fräser des Wettbewerbers in 55 Minuten zehn Bauteile fertigte, bevor er Verschleißerscheinungen zeigte, lief der CoroMill MF80 82 Minuten und fertigte in dieser Zeit 15 Bauteile.
Der CoroMill MF80 kann für OEMs bei Leichtbauanwendungen von großem Nutzen sein, da er bei der Bearbeitung von schwereren ISO-K-Werkstoffen wie Sphäroguss (NCI), Inconel oder Grauguss, Schmiedestahl und Kobalt-Chrom längere Standzeiten und eine höhere Produktivität bietet. Und diese Vorteile können entscheidend sein, wenn es darum geht, den Automobilherstellern zu helfen, Fahrzeuge bauen, die den strengen CO2-Emissionsvorschriften entsprechen, und gleichzeitig die Bauteilkosten zu senken.
Sandvik Tooling Deutschland GmbH
www.sandvik.coromant.com
