Wie Tyrax wirtschaftlich gefräst werden kann

Vor etwa drei bis vier Jahren eroberte der Werkstoff Tyrax den Formenbau, vor allem im Bereich Spritzgießwerkzeuge. Tyrax ist gut zu polieren und wird deshalb vor allem dann eingesetzt, wenn man sich im Hochglanzbereich bewegt. Das Problem war bislang aber, dass die Zerspanung des Werkstoffes schwierig war. Aufgrund der sehr guten Duktilität und Verschleißfestigkeit von Tyrax waren die Standzeiten der Werkzeuge alles andere als zufriedenstellend.

Deshalb wurden bei den Anwendern zahlreiche Tests mit unterschiedlichen Werkzeugherstellern durchgeführt. Ob niedrige oder höhere Schnittgeschwindigkeiten, die Stand- und Bearbeitungszeiten blieben weiter unbefriedigend. Um es kurz zu machen, irgendwann wurde man bei einem Werkzeughersteller fündig, dessen Werkzeuge funktionierten.

Werkzeuge im Dauertest

Die Tatsache, dass diese Werkzeuge sehr kostenintensiv waren, mussten die Werkzeug- und Formenbauer akzeptieren. Mit den Fräsergebnissen war man zufrieden und wollte deshalb daran auch nichts mehr ändern. Zumindest bis zu dem Zeitpunkt, an dem Stanislav Pupak-Martin, technischer Vertrieb bei Schreurs Tools einem Unternehmen anbot, sich der Problematik mit intensiven Tests zu stellen. Diese Tests sollten extern durchgeführt werden, denn einerseits wurde bei dem Kunden Tyrax nicht kontinuierlich bearbeitet, andererseits wollte man bei Schreurs diverse Werkzeuge in einem Dauertest erproben.

Schreurs hatte bereits gute Kontakte zum Schmierstoffhersteller Oelheld, der über ein Techcenter verfügte, deshalb sollten die hier durchgeführt werden. Zunächst wurde deshalb von Schreurs ein Wellenprofil als Bauteil erstellt. Die Erwartungen des Anwenders, so Stanislav Pupak-Martin, waren allerdings nicht so hochgesteckt:

„Es war deshalb auch nicht unser Ziel, in den Wettbewerb zu treten. Vielmehr wollten wir die geforderte Maßhaltigkeit und die Standzeiten in einem vertretbaren wirtschaftlichen Verhältnis abbilden. Die Erwartungen waren so klar definiert. Wir sollten beim Schruppen mit einem Torus-Fräser Durchmesser sechs Millimeter Standzeiten von 180 Minuten und beim Schlichten mit einem Kugelfräser Durchmesser 1,5 Millimeter 300 Minuten erreichen.“ Beim Schruppen setzte Schreurs auf einen vierschneidigen Torus-Fräser der Hardline-Serie. Die geforderten Standzeiten wurden mit Vc 65 m/min problemlos erreicht. Nur eben wesentlich wirtschaftlicher.

Im Schlichtprozess dagegen kam es dann aber zu beeindruckenden Ergebnissen. Zunächst wurde das Bauteil trocken mit Vc 75 m/min gefräst. Vorgegeben war eine Standzeit von 300 Minuten, erreicht wurden 480 Minuten. Interessant dabei, die anschließenden Messungen hatten ergeben, dass nach den acht Stunden am Fräser nur ein Verschleiß von acht Mikrometer feststellbar war. Die Oberflächengüte lag dabei bei einem mittleren Ra von 0,514 Mikrometer. Trotz dieses durchweg positiven Ergebnisses versuchten Schreurs und oelheld die Bearbeitung mit Emulsion weiter zu optimieren.

Das Ergebnis, mit dem Kühlschmierstoff AquaTec 5655 konnte der Verschleiß des Fräsers auf vier Mikrometer reduziert werden. Die Oberflächengüte konnte auf 0,291 Mikrometer gesteigert werden.

Bessere Oberflächengüte

Obwohl sowohl für das Unternehmen Schreurs als auch für Oelheld der Werkstoff Tyrax vollkommenes Neuland war, kamen diese Ergebnisse für Benjamin Schwarz, Forschung und Entwicklung bei Oelheld, nicht überraschend: „Unabhängig von der Branche können wir unsere Kühlschmierstoffe mit unserem Equipment unter Realbedingungen testen. Bei der Herstellung von Tyrax wird Stickstoff zugegeben, was unter anderem die Festigkeit und vor allem die Streckgrenze sowie die mecha­nischen Eigenschaften in der Wärme erhöht. Da Werkstoffe mit guten Verschleißeigenschaften und Zähigkeit zum Aufschweißen neigen, konnten wir die Reibung erheblich reduzieren.“

Bei Oelheld müssen Schmierstoffe nicht nur hinsichtlich Performance, sondern auch nach offiziellen europäischen und nationalen Regularien formuliert werden. Das scheint gelungen, denn Fakt ist, dass man sich mit diesen Ergebnissen in einer anderen Klasse, ja in der Champions League bewegt. Die Oberflächengüte konnte mit der Emulsion um 43 Prozent verbessert werden. Das bringt beim anschließenden Polieren enorme Zeit- und Kosteneinsparungen.

Stanislav Pupak-Martin geht davon aus, wenn man das Schlichten in kleinere Stepps unterteilen würde, könne man eventuell sogar ganz auf das Polieren verzichten: „Speziell in diesem Fall war es so, dass der Werkstoff zu einer Aufbau-Schneidenbildung geführt hat. Das heißt, wenn der Fräser zu negativ ist, schneidet er nicht ausreichend. Bei einer gewissen Schärfe der Schneide funktioniert das aber.

Deshalb waren wir überzeugt, dass die Bearbeitung mit unserer Hardline-Serie funktionieren wird. Dass sich durch die Schmierung die Oberflächengüte und der Verschleiß verbessert, steht außer Frage, aber dass durch die Verwendung des Kühlmittels AquaTec 5655 solch eine deutliche Verbesserung erreicht wurde, war für uns dann doch auch etwas überraschend."

Quelle: Schreurs-Tools GmbH