Hohe Zerspanraten, lange Gewinde mit hohen Oberflächengüten, tiefe Gewindeprofile, kurze Späne, mehrgängige Gewinde und geringe Werkzeugbelastungen sind wichtige Vorteile des Wirbelprozesses. Neben den genannten Vorteilen stehen dem Anwender aber auch technische Herausforderungen gegenüber. Ein wichtiger Aspekt sind die eingesetzten Werkstoffe, beispielsweise bei Knochenschrauben. Die Werkzeugschneiden der Wirbelplatten sind bei der Zerspanung von Titan, nicht rostenden Stählen und anderen Superlegierungen sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Um dem Schneidkantenverschleiß bei dem gewünscht hohen Spanungsvolumen und kurzer Bearbeitungszeit entgegenzuwirken, müssen Werkzeughersteller die eingesetzten Werkzeuge und Prozesse ständig optimieren und weiterentwickeln.
Mit dem Jet-Wirbeln zeigt Horn sein Knowhow in der Gewindebearbeitung. Das System ermöglicht durch die innere Kühlmittelzufuhr hohe Standzeiten durch die direkte Kühlung der Schneiden. Des Weiteren erreicht das System in Verbindung mit dem stabilen Wirbelaggregat bessere Oberflächengüten am Werkstück und verringert das Risiko eines Spänestaus zwischen den Schneidplatten. Die Oberflächengüte spielt bei der Herstellung von Knochenschrauben eine große Rolle. Jede Riefe oder Grataufwürfe können den Platz für Keimherde darstellen.
Ein weiteres Verfahren zeigt Horn mit dem High-Speed-(HS)-Wirbeln. Diese Technologie ist in einer Kooperation mit dem Maschinenhersteller Index-Traub entstanden. Das HS-Wirbeln bietet eine hohe Produktivitätssteigerung durch die parallele Dreh- und Wirbelbearbeitung. Bei dem Verfahren ist die Drehzahl so hoch, dass vor dem Wirbeln ein Drehprozess erfolgen kann. Das vor dem Wirbelwerkzeug angestellte Drehwerkzeug reduziert das Materialvolumen, das sonst von dem Wirbelwerkzeug abgetragen werden müsste. Dies ermöglicht höhere Standzeiten und führt zu höheren Oberflächengüten. Die Wirbelköpfe gleichen sich mit den konventionellen Wirbelköpfen. Nur die Schneideinsätze unterscheiden sich in der Geometrie. Die Herstellung von ein- und mehrgängigen Gewinden ist mit nur einem Schneidsatz möglich.
Darüber hinaus ist das High-Speed-Wirbelfräsen (Dreh-Wirbelfräsen) ein hochproduktiver Prozess für das Fertigen von Gewinden für Knochenschrauben. Dabei sind ein oder zwei Zirkularfräser in einem bestimmten Winkel gegenüber dem Werkstück angestellt. Die Drehrichtungen der Fräser und des Werkstücks können gleich oder entgegengesetzt sein. Das Drehzahlverhältnis des Werkstücks zu den beiden Fräsern hängt von der Anzahl der Gewindegänge und der Anzahl der Schneiden der Fräser ab. Durch High-Speed-Wirbelfräsen (Dreh-Wirbelfräsen) lassen sich erstmals auch Gewinde mit echter variabler Steigung durch dynamische Änderung des Gewindeprofils wirtschaftlich herstellen.
Mit dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekt zeigen die beteiligten Partner INDEX Werke GmbH & Co. KG Hahn & Tessky, die Paul Horn GmbH, die Beutter Präzisions-Komponenten GmbH & Co. KG sowie das wbk Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ihr Knowhow in der Medizintechnik. Hierbei lag der Fokus auf, neben anderen Fertigungsverfahren, auf dem neuen Fertigungsprozess High-Speed-Wirbelfräsen (Dreh-Wirbelfräsen).
Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Der Autor
Philipp DahlhausLeiter Produktmanagement
