Die perfekte Scheibe

Erinnern Sie sich noch? Genau vor zwei Jahren haben wir in unserer Sonderausgabe schleifen zur Messe GrindTec 2012 das innovative Verfahren zur Schneidkantenpräparation vorgestellt. Der „Trick mit der Scheibe“ ist am Markt auf eine große Resonanz gestoßen. Inzwischen hat Artifex das Verfahren unter der Bezeichnung „Drillpolish“ zur Serienreife optimiert und auch den Segen der Technischen Universität Dortmund erhalten. Am Institut für Spanende Fertigung unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann wurde das Kantenpräparationsverfahren untersucht und positiv bewertet. Nicht nur, dass das Drillpolish einfach zu handhaben ist, auch die Präparation ist im Vergleich zu anderen Präparationsverfahren schneller und zudem ein stabiler Prozess. Konkret: Die Verrundungsgrößen sind reproduzierbar und auch unter Variation der Prozessparameter relativ gleichbleibend.

„Ein super Ergebnis“, wie Thomas Parchmann, Sales Manager bei Artifex, anlässlich des Termins vor Ort bei der Werkzeugschleiferei Rothenaicher in Erkheim meint. „Wir werden Drillpolish erstmals auf der Messe GrindTec 2014 präsentiern. Es ermöglicht die Kantenpräparation von Zerspanungswerkzeugen nach dem Schleifprozess direkt in der Schleifmaschine. Hierzu kommen elastisch gebundene Schleifscheiben in einer neuartigen Verfah­rens­kinematik zum Einsatz“, erklärt Parchmann weiter.

Meine Meinung

Mit Drillpolish ist Artifex und
Rothenaicher ein großer Wurf gelungen. Innerhalb von zwei Jahren haben sie das Verfahren zur absoluten Serienreife geführt. Das Verfahren ist obendrein einfach zuhandhaben und in der Schütte Software SIGSpro mit entsprechenden Parametern quasi im Handumdrehen zu programmieren. Eine Implementierung auf andere Steuerungen wie etwa Numroto sind angedacht. Chapeau!
Jürgen Gutmayr, Redaktion fertigung

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Drillpolish eignet sich für Bohrer, Fräser und andere Werkzeuge.

Rotierende Schleifscheibe
In der Werkzeugherstellung ist die Schneidkantenpräparation längst ein etabliertes Verfahren zur Leistungssteigerung von Zerspanungswerkzeugen. Die Schneidkantenpräparation kommt nach dem Werkzeugschleifen zum Einsatz, um die aus diesem Prozess resultierenden Mikrodefekte der Schneide zu reduzieren und um eine an den nachfolgenden Zerspanprozess angepasste definierte Schneidkantengestalt zu erzeugen. Nachteil: Die gängigen Verfahren Strahlspanen, Bürsten und Schleppschleifen werden fast ausschließlich auf separaten Maschinen durchgeführt, was ein Umspannen des zu fertigenden Zerspanungswerkzeugs erfordert. Zur Reduktion von Durchlauf- und Nebenzeiten bei der Werkzeugherstellung ist jedoch eine Präparation ohne Wechsel der Maschine von Vorteil. Der Ansatz zur Präparation von Werkzeugschneiden mithilfe elastisch gebundener Schleifscheiben in derselben Maschine ist daher in letzter Zeit in den Fokus der Forschung gerückt. Diesem bekannten Ansatz liegt die Kinematik zum Fasenanschliff der Schneidkante zugrunde, das heißt, die rotierende Schleifscheibe wird mit definierter Zustellung entlang der Schneidkante verfahren. Die vergleichsweise hohe Nachgiebigkeit der elastischen Bindung erzeugt hierbei eine verrundete Kantengestalt.

Eine grundlegend andere Prozesskinematik beim Einsatz elastisch gebundener Schleifscheiben wird durch den von Rothenaicher und Artifex entwickelten Ansatz verfolgt.

Auf einen Blick

Drillpolish im Detail
artifex kastenVon Bedeutung für den Materialabtrag sind vor allem die Drehzahl des zu präparierenden Werkzeugs n, die Bohrtiefe Lt, die Vorschubgeschwindigkeit vf sowie der Anbohrwinkel alpha A, unter dem der Bohrer auf die Schleifscheibe trifft. Weiterhin hat die Zusammensetzung der Schleifscheibe einen Einfluss auf die erzeugte Schneidkantengestalt.

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Bei Drillpolish wird mit einem rotierenden Schaftwerkzeug in die Umfangsfläche einer nicht rotierenden elastisch gebundenen Schleifscheibe gebohrt.

So funktioniert Drillpolish
Bei diesem als „Drillpolish“ bezeichneten Verfahren wird mit einem rotierenden Schaftwerkzeug in die Umfangsfläche einer nicht rotierenden elastisch gebundenen Schleifscheibe gebohrt. Der Materialabtrag an der Schneidkante wird durch die Relativbewegung zwischen dem Zerspanungswerkzeug und dem in der Schleifscheibe gebundenen sowie herausgelösten Abrasivmedium hervorgerufen. Das Werkzeug bohrt also in einem vorher definierten Winkel in die Scheibe. Dabei lässt sich der zu bearbeitende Teil der Schneidkante exakt festlegen und das Ergebnis quasi vorher abstecken. „Vorschub, Drehzahl des Werkzeugs und die Kornart der Verrundungsscheibe bestimmen die Größe der Verrundung, und die Polierscheibe erzeugt dann den nötigen Glanz auf der Schneide“, bringt es Stefan Rothenaicher auf den Punkt.

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Thomas Parchmann (links), Sales Manager bei Artifex, und Stefan Rothenaicher: „Mit nur einer Schleifscheibe kann eine Vielzahl an Werkzeugen präpariert werden.“ Bilder: fertigung

Das Verfahren eignet sich nach Aussage von Parchmann und Rothenaicher gleichermaßen für Bohrer, Fräser und andere Werkzeuge. Ein wichtiger Aspekt bei diesem Verfahren sind die Prozesskosten. Sie sind im Vergleich zu anderen Präparationsverfahren niedriger, da nur mit einer geringen Tiefe in die Polierscheibe gebohrt wird. Andere Abschnitte bleiben unberührt. So kann die Scheibe vielfach genutzt werden.

Auffällig ist bei den Untersuchungen, dass der Einfluss der Präparation bei den betrachteten Prozessparametern lokal auf den Bereich der Hauptschneide beziehungsweise Querschneide begrenzt ist. So ist auch in den direkt an die Schneide angrenzenden Bereichen der Frei- und Spanfläche kein Materialabtrag zu erkennen, der über die eigentliche Verrundung hinausgeht. Ebenso ist der Materialabtrag an der Nebenschneide sehr gering. Hier weist nur der Bereich nahe der Schneidenecke eine leichte Abrundung der Kante auf. Die erzeugte Topographie der Schneide wird maßgeblich durch die Oberflächengestalt der Schleifscheibe bestimmt. Zu erkennen ist eine riefenartige Struktur mit einer Vorzugsrichtung orthogonal zu Kante. Ähnlich wie bei einem konventionellen Schleifprozess mit rotierender Schleifscheibe bilden sich auch beim Drillpolish die einzelnen Abrasivkörner in der Oberfläche des zu fertigenden Zerspanungswerkzeugs ab. Die hierdurch erzeugte Schartigkeit der Schneidkante fällt gering aus, so dass eine glatte Schneidkante entsteht.

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Andreas Huber, Rothenaicher Schneidwerkzeuge, Werkzeugschleifer des Jahres 2012, bei der Schneidkantenpräparation eines Fräsers auf einer Schütte WU 305 linear.

Fazit: Das Präparationsverfahren Drillpolish zeichnet sich vor allem durch seine innovative Verfahrenskinematik und die Möglichkeit aus, das Zerspanungswerkzeug direkt in der Schleifmaschine zu präparieren. Für den Anwender sind insbesondere sowohl die einfache Umsetzung und Handhabung als auch die geringen Investitionskosten, die sich auf die Anschaffung einer elastisch gebundenen Schleifscheibe begrenzen, von Vorteil. Die präparierten Schneidkanten weisen ein über den Radius gleichmäßiges, sehr flaches Verrundungsprofil bei geringer Kantenschartigkeit auf. Dabei ist die Präparation fast ausschließlich auf den Bereich der stirnseitigen Schneiden begrenzt. gt