Fräser in Leichtbauweise. – Bild: Sandvik Coromant

Im Vergleich zum standardmäßigen Coromill 390 weist der Fräser in Leichtbauweise erhebliche Unterschiede auf. Während eines Performance-Tests konnte die Produktivität beim Planfräsen von niedrig legiertem Stahl (P2.5.Z.HT, 290Hb) um 200 Prozent gesteigert werden. – Bild: Sandvik Coromant

| von Sabine Königl

Die Vorteile von gedämpften Adaptern sind längst erwiesen. Eine im Werkzeughalter angeordnete Dämpfungsvorrichtung absorbiert Vibrationen, was beim Zerspanen die Prozesssicherheit ebenso erhöht wie die Effizienz. Nachteilig wirkt sich hierbei allerdings das Gewicht der verwendeten Werkzeuge aus. So kann beispielsweise ein herkömmlicher Wendeschneidplattenfräser mit einem Durchmesser von 50 Millimeter leicht über 300 Gramm wiegen. Das macht es für den gedämpften Adapter schwierig, die gewünschte Leistung zu erbringen, insbesondere bei Anwendungen mit großer Kraglänge.

Das Fräsen von komplexen Komponenten, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt oder im Bereich Öl und Gas, kann durch zu starke Vibrationen und Erschütterungen beeinträchtigt werden. Schließlich erfordert die Bearbeitung einer tiefen Tasche einen großen Überhang. Die daraus resultierenden Vibrationen werden noch verstärkt durch den Einsatz herkömmlicher Werkzeuge, die typischerweise aus einer schweren Stahllegierung hergestellt sind.

Auf einen Blick: Coromill 390 Lightweight von Sandvik Coromant

In der Zerspanungsindustrie ist es stets notwendig, sich weiterzuentwickeln, um dem intensiven globalen Wettbewerb standzuhalten. Bei Anwendungen mit großem Überhang wirkt sich eine Reduzierung des Werkzeuggewichts – in Kombination mit einem gedämpften Adapter – dank reduzierter Vibrationen positiv auf die Produktivität aus. Im Fall des Coromill 390 Lightweight wurde der Entwicklungssprung in puncto Leistung durch den Einsatz additiver Fertigungsmethoden ermöglicht. Und auch wenn dies für den Anwender, der nur an den Vorteilen interessiert ist, letztlich irrelevant ist, zeigt es einmal mehr die Innovationsfähigkeit der Ingenieure von Sandvik Coromant, die stets bestrebt sind, Kunden einen einzigartigen Nutzen zu bieten.

Nicht selten führen übermäßige Werkzeugvibrationen und -erschütterungen zu Sicherheitsrisiken, einem extremen Geräuschpegel, verkürzter Standzeit und Qualitätsproblemen – im schlimmsten Fall müssen die Bauteile sogar verschrottet werden. Um sicherzustellen, dass das Werkstück sowohl die Maß- als auch die Oberflächentoleranz erreicht, hat der Maschinenbediener daher oft keine andere Wahl, als die Zerspanraten zu minimieren – allerdings mit allen negativen Auswirkungen auf die Einhaltung der Produktionspläne und die geforderte Rentabilität.

Helfen können hier einige Designänderungen: So verbessert beispielsweise ein kürzerer Abstand zwischen Dämpfer und der Schneide sowohl die Strukturfestigkeit als auch die Prozesssicherheit. Bei bestimmten Anwendungen mit großem Überhang ist es möglich, so die Schnitttiefe und damit das Zeitspanvolumen zu erhöhen. Darüber hinaus sorgt der Einsatz spezieller Wendeschneidplattentypen und -geometrien für eine bessere Schneidwirkung und eine gleichmäßige Schnittleistung.

In der Praxis hat allerdings ein geringeres Werkzeuggewicht den größten Einfluss auf die Minimierung der Vibrationen und die Erhöhung der Stabilität. Nur wie funktioniert das?

Ingenieure von Sandvik Coromant haben einen Weg gefunden, um das Gewicht des Fräsers zu reduzieren und die Leistung zu verbessern. Den Durchbruch brachte ein additiv gefertigter Werkzeugkörper.

Mithilfe eines Werkzeugkörpers kann das Gewicht verringert werden. – Bild: Sandvik Coromant
Mithilfe eines Werkzeugkörpers, der aus einer leichten und dennoch robusten Legierung additiv gefertigt wird, kann das Gewicht des Werkzeugs um circa 80 Prozent verringert werden. – Bild: Sandvik Coromant

Mithilfe eines Werkzeugkörpers, der aus einer leichten und dennoch robusten Legierung additiv gefertigt wird, kann das Gewicht des Werkzeugs um circa 80 Prozent verringert werden. Das reduziert Vibrationen und Prozessschwingungen und optimiert das Zeitspanvolumen. In Kombination mit der gedämpften Adaptertechnologie kann ein solcher Fräser die Produktivität um bis zu 200 Prozent steigern.

In enger Zusammenarbeit mit dem Entwicklungsteam von Sandvik Additive Manufacturing, einem weiteren Teil der globalen Unternehmensgruppe Sandvik, wurde der Coromill-390-Lightweight-Eckfräser entwickelt. Die gebündelte Expertise aus den Bereichen Zerspanung und Additive Fertigung ermöglichte es, den Coromill-390-Fräser völlig neu zu konzipieren. In Kombination mit den gedämpften Silent Tools Adaptern sorgt das neue Werkzeug für eine deutlich verbesserte Leistung.

Fertigung in Pulverbettfusion ermöglicht Leichtbau

Zur Herstellung des Coromill-390-Lightweight wird die Titanlegierung Ti6Al4V verwendet. Als Fertigungsmethode kam die Pulverbettfusion zum Einsatz. Dabei wird das eingesetzte Pulver mithilfe eines Lasers geschmolzen und verbunden. Der Vorgang wird Schicht für Schicht wiederholt, bis die letzte Schicht geschmolzen und die Werkzeugkörper fertig sind. Dieser kann daraufhin von der Bauplatte entfernt und nach Bedarf nachbearbeitet werden.

Titanlegierung Ti6Al4V. – Bild: Sandvik Coromant
Zur Herstellung des Coromill 390 Lightweight wird die Titanlegierung Ti6Al4V verwendet. – Bild: Sandvik Coromant

Im Vergleich zum standardmäßigen Coromill 390 weist der Fräser in Leichtbauweise erhebliche Unterschiede auf. Während eines Performance-Tests konnte die Produktivität beim Planfräsen von niedrig legiertem Stahl (P2.5.Z.HT, 290Hb) um beachtliche 200 Prozent gesteigert werden. Hierzu wurde auf einem vertikalen Bearbeitungszentrum des Typs Okuma MA-550VB durchweg mit großen radialen Werkzeugeingriffen (80 bis 100 Prozent des Fräserdurch- messers) zerspant.

Mit dem Coromill 390 Lightweight anstelle des Standardwerkzeug Coromill 390 (beide 50 Millimeter Durchmesser mit identischen Wendeschneidplatten) wurde das Werkzeuggewicht von 317 auf nur 66 Gramm reduziert. Auf diese Weise konnte das Zeitspanvolumen von 43 cm³/min auf 129 cm³/min erhöht werden. Die axiale Schnitttiefe wurde von 1,5 Millimeter auf 4,5 Millimeter verdreifacht. Alle weiteren Schnittdaten waren für beide Fräser gleich: Schnittgeschwindigkeit = 200 m/min; Vorschubgeschwindigkeit = 573 mm/min; Vorschub pro Zahn = 0,15 Millimeter.

Die Vielseitigkeit des neuen Werkzeugs ist derart groß, dass es problemlos für verschiedene Anwendungen, vom Planfräsen mit langen Kraglängen über tiefes Eck- und Kantenfräsen bis hin zu Taschen- und Nutenfräsbearbeitungen eingesetzt werden kann. Eine störungsfreie Bearbeitung wird unterstützt durch eine einfach zu bedienende Wendeschneidplattenspannung. Diese dient der Prozesssicherheit bei der Bearbeitung von Komponenten mit großem Überhang wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt.

Quelle: Sandvik Coromant

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