Revolution im Präzisionsfräsen

In der Zerspanungsindustrie ist das Streben nach Präzision und Zuverlässigkeit eine ständige Herausforderung. Sandvik Coromant hat diese Aufgabe angenommen und mit CoroMill MF80 ein Werkzeug entwickelt, das das Fräsen revolutioniert.

Das Eckfräsen mit einem Winkel von nahezu 90 Grad ist stark nachgefragt, da es die Herstellung von Präzisionsbauteilen ermöglicht, die beispielsweise für immer komplexere Fahrzeugmotoren benötigt werden. Gerade in diesem Zusammenhang sind die OEMs der Automobilindustrie aufgefordert, Bauteile mit engeren Toleranzen für komplexere und modernere Konstruktionen herzustellen.

Zu diesen anspruchsvollen Bauteilen gehören Motorblockgehäuse, Getriebegehäuse und Achsschenkel. Aufgrund ihrer komplexen Form und der daraus resultierenden Einschränkungen bei der Aufspannung ist ein Eckfräswerkzeug mit einem Winkel von nahezu 90 Grad besonders vorteilhaft. Dieses Werkzeug ist in der Lage, komplexe Bauteile mit geringer axialer Belastung effizient zu bearbeiten, was zu einer höheren Prozessleistung und signifikanten Kosteneinsparungen führt.

Bei Anwendungen mit langen Auskragungen ist das Eckfräsen jedoch oft mit Schwingungsproblemen verbunden. Werkzeugvibrationen beim Eckfräsen können sich negativ auswirken, beispielsweise durch ungleichmäßige Schnittkräfte, die zu schlechter Oberflächengüte und geringerer Genauigkeit führen.

Übermäßige Vibrationen beschleunigen zudem den Werkzeugverschleiß, verkürzen die Werkzeugstandzeit und erhöhen die Fertigungskosten. Außerdem können sie zu Ungenauigkeiten am Werkstück und gar zu Maschinenschäden führen. Die Minimierung von Werkzeugvibrationen ist somit entscheidend für eine qualitativ hochwertige und präzise Eckfräsbearbeitung.

Neukonzeption des Fräsens

Angesichts dieser Herausforderungen hat Sandvik Coromant ein Fräskonzept für Automobilanwendungen in ISO K- und ISO P-Werkstoffen entwickelt. Der CoroMill MF80 basiert auf der bestehenden CoroMill 345 Technologie und wurde für das prozesssichere Plan- und Eckfräsen bei Bearbeitungen nahe 90 Grad mit Einschränkungen bei der Aufspannung entwickelt.

Der MF80 bietet einen noch engeren Einstellwinkel von 89,5 Grad im Vergleich zu anderen Marktlösungen mit 84 bis 88 Grad. Der engere Winkel bietet zusätzliche Vorteile in Bezug auf den Materialabtrag und die Materialmenge, die für nachfolgende Bearbeitungen verbleibt.

In der Automobilindustrie, wo jede Investition sorgfältig geprüft wird, kann die Bedeutung eines zuverlässigen Zerspanungswerkzeugs nicht hoch genug eingeschätzt werden. Aus diesem Grund wird der CoroMill MF80 mit einer Zwischenlage angeboten, einem schützenden Hartmetall hinter der Wendeschneidplatte, das die montierte Wendeschneidplatte in einer definierten Position hält und fixiert. Die Zwischenlage minimiert die Bewegung der Wendeschneidplatte, um unerwünschte Vibrationen und Schäden an der Wendeschneidplatte zu reduzieren und den Fräser bei Kollisionen zu schützen. Der Verzicht auf einen Zwischenlagenschutz kann daher zu einer geringeren Zuverlässigkeit und zu potenziellen Schäden führen.

Einige Werkzeuge sind nicht auf Vibrationskontrolle ausgelegt, was zu erhöhtem Werkzeugverschleiß, geringerer Genauigkeit und schlechterer Werkstückqualität führen kann. Anders der CoroMill MF80 – er ist mit einem um 40 Prozent leichteren Fräserkörper konstruiert, was bei Anwendungen mit langen Auskraglängen entscheidend für Stabilität und Genauigkeit ist.

Auf dem Prüfstand

In Tests konnten die Leistungsvorteile des CoroMill MF80 gegenüber Wettbewerbswerkzeugen bereits mehrfach nachgewiesen werden. So wurde bei der Schruppbearbeitung eines Werkstücks aus ISO K-Gusseisen die Lösung von Sandvik Coromant mit einem Eckfräser eines Wettbewerbers verglichen. Beide Werkzeuge wurden unter den gleichen Prozessbedingungen, mit den gleichen Schnittparametern und der gleichen Bearbeitungszeit getestet. Der CoroMill MF80 mit 80 Millimeter Durchmesser hatte eine Wendeschneidplatte weniger als das Werkzeug des Wettbewerbers. Das Ergebnis war eine um 54 Prozent höhere Standzeit pro Schneide, was bedeutet, dass mit dem CoroMill MF80 15 Bauteile im Vergleich zu zehn Bauteilen mit dem Wettbewerbswerkzeug gefertigt werden konnten.

Anschließend wurde das neue Konzept beim Schrupp-Eckfräsen eines Werkstücks aus ISO P-Stahl für die Herstellung von Pumpen- und Ventilkomponenten getestet. Um den Prozess zu optimieren, wurde ein Fräser mit einem Durchmesser von 80 Millimetern und einer höheren Plattenbestückung eingesetzt. Eine höhere Plattenbestückung verteilt die Schnittkräfte auf mehr Schneiden, was zu weniger Verschleiß und einer besseren Zerspanungsleistung führt. Außerdem wird die Stabilität des Werkzeugs erhöht, wodurch ein gleichmäßigerer Schnitt erzielt wird.

Während das Wettbewerbswerkzeug mit nur fünf Wendeschneidplatten betrieben wurde, wurde der CoroMill MF80 mit acht Wendeschneidplatten eingesetzt. Dadurch griff der CoroMill MF80 mit mehr Schneidkanten gleichzeitig in das Werkstück ein und sorgte für einen schnelleren und effizienteren Materialabtrag. Dank der Vorteile einer größeren Anzahl von Schneidkanten konnte der CoroMill MF80 die Kapazität und den potenziellen Durchsatz der Maschine maximieren und sicherstellen, dass sie mit höchster Effizienz arbeitet.

Letztendlich konnte das Bauteil mit dem CoroMill MF80 in nur 2,8 Minuten bearbeitet werden, verglichen mit 4,5 Minuten mit dem Wettbewerbswerkzeug, was einer Steigerung der Gesamtproduktivität um 60 Prozent entspricht. Die Werkzeugstandzeit verbesserte sich um 67 Prozent. Mit einem Werkzeugsatz wurden 15 Bauteile gefertigt, mit dem Werkzeug des Wettbewerbers nur neun.