Komplette Werkzeuglösungen. – Bild: Horn/Sauermann

Horn bietet komplette Werkzeuglösungen für die Anwender. – Bild: Horn/Sauermann

| von Sabine Königl

Die Anforderungen an die Werkzeuge zur Mikrozerspanung mit Langdrehmaschinen sind hoch. Durch die zum Teil sehr geringen Spantiefen müssen die Schneiden sehr scharf sein, um dem Schnittdruck so niedrig wie möglich zu halten. Durch die schleifscharfen Schneidkanten steigt jedoch die Gefahr von Mikroausbrüchen. „Schon ein kleiner Ausbruch im Bereich von wenigen µm an der Schneidkante wirkt sich negativ auf die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks aus“, sagt der technische Geschäftsleiter von Horn, Markus Kannwischer. Des Weiteren spielt die Oberflächengüte der Spanfläche eine entscheidende Rolle. Um Aufbauschneiden entgegenzuwirken, muss die Spanfläche gute Gleiteigenschaften vorweisen. Aus diesem Grund ist sie feinstgeschliffen oder poliert.

Das Klemmen der Schneidplatten ist ein weiterer wichtiger Punkt bei der Werkzeugauslegung. Bei der Bearbeitung von Drehteilen mit kleinen Durchmessern muss die Spitzenhöhe des Werkzeugs exakt vermessen sein. Schon kleinste Abweichungen in der Spitzenhöhe wirken sich beim Bearbeiten von kleinsten Durchmessern negativ auf die Qualität des Werkstücks aus.

Auf einen Blick: µ-Finish System von Horn

Das Schneidplattensystem S274 in der Präzisionsausführung µ-Finish wurde von Horn speziell für die Bearbeitung von Kleinstteilen in der Uhrenindustrie entwickelt. Es umfasst feinstgeschliffene Schneidplatten zum Drehen, Stechen und Abstechen. Jede Schneide wird unter 200-facher Vergrößerung kontrolliert. Die Hartmetallsorte und die Geometrien sind für die Bearbeitung von Werkstoffen wie 20AP und 4C27A, von rostfreien Stählen und von Messing ausgelegt. Das System S274 µ-Finish garantiert eine eingehaltene Spitzenhöhe von ± 0,0025 Millimeter. Deshalb sind nach der ersten Werkzeugeinstellung keine Korrekturen mehr nötig.

„Im besten Fall sollte der Maschinenbediener die Wendeschneidplatte drehen können, ohne die Spitzenhöhe neu einstellen zu müssen“, so Kannwischer. Horn bietet mit dem µ-Finish System Wechselgenauigkeiten von ± 0,0025 Millimeter beim Drehen der zweischneidigen Platte. Dies ermöglicht der präzise Umfangsschliff der Schneidplatte in Verbindung mit dem stabilen Plattensitz. Darüber hinaus sind die Anlageflächen des Quadratschaft-Werkzeughalters ebenfalls geschliffen, was sich auf die ganzheitliche Präzision des Horn-Systems auswirkt.

Das System S274 mit feinstgeschliffenen. – Bild: Horn/Sauermann
Das System S274 mit feinstgeschliffenen Schneiden ermöglicht die präzise Bearbeitung von Kleinstdrehteilen. – Bild: Horn/Sauermann

In Werkzeugschneide steckt viel Know-how

Der Schliff einer scharfen und makellosen Werkzeugschneide erfordert viel an Know-how. Schleifscheiben mit feinsten Körnungen, spezielle neue Schleiftechniken und ein Mikroskop mit 400-facher Vergrößerung sind nötig, damit das Werkzeug im späteren Einsatz die geforderte Leistung bringt. Dabei unterliegt jede gefertigte Charge des µ-Finish-Systems einer 100 Prozent-Kontrolle. Wichtige Kriterien der Qualitätssicherung sind die eng tolerierte hohe Oberflächengüte der Span- und Freiflächen, die Spitzenhöhe und insbesondere die Schartigkeit der Schneidkante. Hierbei gilt: Optisch erkennbare Unregelmäßigkeiten an der Schneidkante sind bei dem µ-Finish System schon außerhalb der Toleranz.

Horn zeigt sich auch für alle gängigen Langdrehoperationen als Komplettanbieter. Das umfangreiche Schneidplattenportfolio lässt sich leicht auf die Anforderungen verschiedener Prozesse beim Langdrehen anpassen. „Es entstanden mit den Unternehmen Graf Werkzeugsysteme, Boehlerit und W&F Werkzeugtechnik enge Partnerschaften, um auch Lösungen für die Schnittstellen zwischen der Schneidplatte und der Maschine sowie den Bereich ISO-Werkzeuge zu bieten“, erzählt Kannwischer. Auch ein hochkarätiger Werkzeugpartner ist mit dem Unternehmen H10-technischen Diamanten im Horn-Netzwerk vertreten. Die Firma zeigt ihre Expertise in MKD- (monokristalliner Diamant) Werkzeugen.

Das System 262. – Bild: Horn/Sauermann
Das System 262 ist auch bei kurvengesteuerten Langdrehmaschinen erfolgreich im Einsatz. – Bild: Horn/Sauermann

Prozesswissen spielt wichtige Rolle

Das Know-how von Horn bezieht sich nicht nur auf die Schneidwerkzeuge. Der Werkzeughersteller unterstützt seine Kunden und Partner auch mit dem Wissen um die korrekte Anwendung und die Entwicklung neuer Werkzeugsysteme und Fertigungsprozesse für Langdrehoperationen. Dazu zählen beispielsweise Kompetenzen bei angetriebenen Aggregaten, Werkzeughalter für die Rückseitenbearbeitung und ganze Werkzeugkammlösungen. Des Weiteren entwickelte Horn neue Prozesse für das Wirbelverfahren. Neben dem modularen Wirbelsystem, dem Turbo- und Highspeed-Wirbeln stellte Horn im Jahr 2018 das innengekühlte Jet-Wirbeln vor.

Markus Kannwischer, Paul Horn. – Bild: Horn/Sauermann

„Es entstanden mit den Unternehmen Graf Werkzeugsysteme, Boehlerit und W&F Werkzeugtechnik enge Partnerschaften, um auch Lösungen für die Schnittstellen zwischen der Schneidplatte und der Maschine sowie den Bereich ISO-Werkzeuge zu bieten.“

Markus Kannwischer, Paul Horn

Mit dem Jet-Wirbeln zeigt Horn sein Know-how im Gewindewirbeln. In einer Kooperation mit dem Unternehmen W&F Werkzeugtechnik entwickelte man gemeinsam ein Wirbelsystem mit innerer Kühlmittelzufuhr. Das System ermöglicht hohe Standzeiten durch die direkte Kühlung der Schneiden. Des Weiteren erreicht das System in Verbindung mit dem stabilen Wirbelaggregat bessere Oberflächengüten am Werkstück, da die Späne direkt weggespült werden. Durch das Zusammenspiel von Kegel- und Plananlage bei der patentierten W&F-Schnittstelle erreicht der Wirbelkopf eine hohe Wechselgenauigkeit und ein bedienerfreundliches Wechseln mit nur drei Schrauben. Die innere Kühlmittelzufuhr verringert das Risiko eines Spänestaus zwischen den Schneidplatten.

Das Jet-Wirbeln ermöglicht hohe Standzeiten. – Bild: Horn/Sauermann
Das Jet-Wirbeln ermöglicht hohe Standzeiten und verhindert einen Spänestau. – Bild: Horn/Sauermann

Die Wechselzeit des Wirbelkopfes an der Schnittstelle des Wirbelaggregates liegt bei unter einer Minute. Die Schnittstelle bietet einen Rund- und Planlauf von 0,003 Millimeter. Die maximale Drehzahl liegt bei 8000 U/min. Die Wirbelköpfe sind mit den dreischneidigen Wendeschneidplatten Typ S302 oder mit den zweischneidigen Platten des Typs 271 bestückt. Da die Hersteller von Knochenschrauben speziell bei Kleinserien und Prototypen schnell lieferfähig sein müssen, bestand der Wunsch nach kurzen Lieferzeiten für Wirbelplatten. Durch die Änderung des Prozesses für die Auslegung der Wirbelprofile ist Horn nun in der Lage Schneidplatten innerhalb von acht Tagen zu liefern. Voraussetzung ist die schnelle Zeichnungsfreigabe durch den Kunden.

Den Einsatz findet das Gewindewirbeln meist in der Produktion von Knochenschrauben. Dabei dreht sich der Wirbelkopf mit einer hohen Drehzahl über das sich langsam drehende Werkstück. Der Wirbelkopf ist in dem geforderten Steigungswinkel der Schraube angestellt. Durch den axialen Vorschub des Werkstücks fräst das Wirbelwerkzeug das Gewinde. Aufgrund der hohen Anforderung an die Qualität der Knochenschrauben liegt bei Wirbelwerkzeugen ein besonderes Augenmerk auf Präzision und Oberflächengüten.

Darüber hinaus kommen bei medizinischen Werkstücken aufgrund der Verträglichkeit als Implantat spezielle Werkstoffe zum Einsatz. Dazu zählen nichtrostende Stähle, Titan oder Kobalt-Chrom-Legierungen. Die Werkstoffe haben den Nachteil, dass sie schwer zerspanbar sind. „Um die Materialien produktiv zu bearbeiten, sind Know-how und Erfahrung nötig. So sind die eingesetzten Hartmetallsubstrate, Beschichtungen und Schneidengeometrien auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt“, so Kannwischer.

Werkzeugbeschichtung IG35 hemmt Aufbauschneiden

Ergänzend zu den Werkzeugtechnologien bietet Horn mit der Werkzeugbeschichtung IG35 hohe Leistungen und Standzeiten bei der Bearbeitung von rostfreien Stählen, Titan- und Superlegierungen. In der Verbindung mit den Geometrien 3V und FY hemmt die hochwarmfeste Schicht die Bildung von Aufbauschneiden durch die geringen Reibwerte. Durch die HiPIMS-Beschichtungstechnologie weist die Schicht sehr glatte Eigenschaften und eine hohe Warmfestigkeit auf.

Des Weiteren ist die Werkzeugschicht frei von Schichtdefekten wie beispielsweise Droplets oder anderen Schichtfehlern an der Schneidkante, welche sonst bei sehr geringen Zustellungen im Einsatz Probleme bereiten könnten. Horn passt das Schichtsystem, die Spanformgeometrien sowie die Mikrogeometrien auf die typischen Anwendungen im Langdrehen an. Der Anwender kann höhere Schnittwerte fahren, die eine kürzere Zykluszeit ermöglichen, was sich positiv auf die Stückkosten auswirkt. Darüber hinaus zeigen sich durch den Einsatz der neuen Schicht höhere Qualitäten der zu erreichenden Oberflächen.

Quelle: Paul Horn GmbH

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