Anwendertag: Wegweiser zu innovativem Fräsen

Anspruchsvolle Materialien bearbeiten? Was heute eher die Regel als die Ausnahme bedeutet, bedingt gleichermaßen passgenaue Werkzeuge wie innovative Bearbeitungsansätze. Wie ginge so etwas besser als in der Zusammenarbeit zwischen Werkzeughersteller und Präzisionsmaschinenbauer? Daher fanden die ZECHA Hartmetall Werkzeugfabrikation GmbH und die Kern Microtechnik GmbH zusammen, um interessierten Teilnehmern in einem Anwendertag die aktuellen Möglichkeiten des Fräsens im Grenzbereich aufzuzeigen.

„Innovativ Fräsen“ war das Motto des Anwendertags, zu dem die ZECHA Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH und die Kern Microtechnik GmbH an den Kern-Unternehmenssitz nach Eschenlohe einluden. 25 Teilnehmer konnten an diesem Tag aus der geballten Kompetenz der beiden Zerspanungsexperten wichtige Erkenntnisse für die eigene Arbeit und die gestellten Herausforderungen ziehen. Und so standen für die Teilnehmer zwar alltägliche aber keineswegs triviale Bearbeitungsbeispiele auf dem Seminarprogramm, an denen gezeigt wurde: So geht innovatives Fräsen heute!

Keine Gefahr im Verzug: Kupferelektroden präzise bearbeiten

Nichteisenmetalle wie Kupfer kommen im Werkzeug- und Formenbau tagtäglich auf die Maschine. Die größten Feinde eines effizienten Prozesses sind dabei zweifellos der Verzug am Werkstück sowie die Aufbauschneide am Werkzeug aufgrund der Wärmeempfindlichkeit von Kupferwerkstoffen. „Entsprechend müssen die eingesetzten Präzisions-Fräser eine speziell angepasste Geometrie und möglichst scharfe Schneiden mitbringen. Nur so lassen sich Späne kontrollieren und die Zerspanergebnisse optimieren“, weiß Andreas Weck, Anwendungstechniker bei der ZECHA Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH aus Königsbach-Stein.

Denn gerade beim Fräsen von Kupferelektroden mit komplexen und filigranen Konturen, tiefen Stegen und kleinen Radien haben Präzision und Oberflächengüte auf höchstem Niveau oberste Priorität. Das wird zum einen durch Zerspanungswerkzeuge erreicht, die in Durchmesser, Radius, Schaft und Rundlauf µm-genau geschliffen sind. „Zum anderen braucht es modernste Maschinentechnologie, um diese Präzision auch auf das Bauteil zu übertragen. Dazu haben wir unsere Kern Micro HD als verlässliche Lösung für die hochgenaue Serien- und Prototypenfertigung auf den Grenzbereich des Machbaren getrimmt“, verrät Alexander Stauder, Abteilungsleiter Anwendungstechnik bei der Kern Microtechnik GmbH. „Und in Kombination mit den IGUANA-Fräsern von ZECHA konnten die Seminarteilnehmer erleben, zu was die Kombination aus Maschine, Werkzeug und Prozess sowie State-of-the-Art-Technologie bei der Kupferzerspanung imstande ist!“

Maschinentechnologie fürs Feinste

Und das ist einiges, andererseits wiederum sehr wenig: Leistung satt bieten die IGUANA-Fräser in Sachen Oberflächenqualität und Standfestigkeit, knauserig sind sie nur beim Verschleiß. „Wir haben die unterschiedlichen Fräsertypen jeweils nach 30 Minuten ihrer jeweiligen Bearbeitung zum Sichttest aus der Maschine genommen – mit verblüffendem Ergebnis. Weder bei Typ 912 noch bei 915 oder 935 waren wesentliche Verschleißspuren erkennbar“, so Stefan Filgertshofer, Technischer Vertrieb bei ZECHA.

Und dass, obwohl alle Werkzeuge Schwerstarbeit leisten mussten, um das Kupfer-Demoteil zu fertigen. Dazu wurden unter anderem Planflächen, Stirntaschen, Zähne und Schrägen geschruppt und geschlichtet, und zwar in einer Gesamtlaufzeit von 62 Stunden und 18 Minuten. Danach ergaben sich Oberflächenqualitäten beim Schlichten im Bereich von Ra 0,04 bis 0,11 – Ergebnisse, die auch die Seminarteilnehmer überzeugten.

Neben der Oberflächenrauheit ist Maßhaltigkeit und Formtreue am Bauteil ein weiteres, sehr wichtiges Qualitätskriterium. In Schlichtprozessen sind ähnliche Bearbeitungszeiten, wie oben erwähnt, keine Seltenheit. Um dennoch höchste Genauigkeit zu gewährleisten, braucht es eine thermisch stabile Maschine, welche zuverlässig das Werkzeug zum Werkstück positioniert, ohne dass eine Korrektur des Maschinengangs notwendig ist. Die Kern Micro HD ist eine Maschine, die aufgrund ihres technisch differenzierten Temperaturmanagements ohne solche Kompensationen auskommt und trotzdem eine unvergleichbare thermische Langzeitstabilität erzielt. Das macht es dem Anwender einfacher und kontrollierbarer, beste Bauteilqualität zu erreichen.

Königlich gute Ergebnisse in Stahl dank KINGFISHER

Neben Kupfer sind auch Stähle gängige Sparringspartner für Werkzeuge und Fräsmaschinen im Werkzeug- und Formenbau. Daher wurde auf dem Anwendertag zusätzlich ein Stahlgesenk aus 42CrMo4 /1.7225 in den Bauteilabmessungen 120 x 90 x 30 mm als Demobauteil bearbeitet. „Hiermit wollten wir zeigen, wie sich mit maximalem Spanvolumen auf einer Hochpräzisionsmaschine effektiv Schruppen lässt. Ihr integrales Achssystem verbindet die neue Kern Mikrospalt-Hydrostatik mit leistungsfähigen Linearmotoren zu einem einzigartigen Antriebssystem, das neue Maßstäbe in Präzision, Stabilität, Dynamik und Verschleißfreiheit setzt. Die 5-Achs-Bearbeitung sorgte zudem dafür, dass alle Schneiden der KINGFISHER-Werkzeuge gleichmäßig im Eingriff waren“, bestätigt Alexander Stauder.

Die eingesetzte KINGFISHER-Serie 455 zeichnet sich durch feinste Mikrogeometrie und gleichzeitig eine gezielte Homogenisierung der Schneidkanten im µm-Bereich aus. Das bedeutet, die Schneidkanten der Fräser sind nicht nur stabil, sondern auch enorm scharf. Laut Stefan Filgertshofer sind KINGFISHER-Werkzeuge „die ideale Lösung gegen hohe Bearbeitungstemperaturen, da sie schon bei der Spanbildung den bestmöglichen ‚kühlen Schnitt‘ ermöglichen – selbst in anspruchsvollen Materialien wie Stählen aller Art“.

Dazu wurde bei der Entwicklung großes Augenmerk auf die verbesserte Schichthaftung an der Schneidzone gelegt, kombiniert mit verringerter Kerbwirkung und Ausbruchneigung. Somit lassen sich bessere Oberflächenqualitäten, erhöhte Standzeiten und Prozesssicherheit erzielen. Beim Anwendertag konnten die positiven Effekte live begutachtet werden: Nach der Bearbeitung von zwölf Demobauteilen zeigte sich lediglich ein leichter Temperaturverschleiß an der Beschichtung, „weshalb wir das Werkzeug ohne Bedenken wieder in die nächste Zerspanungsrunde geschickt haben“, wie Andreas Weck bestätigt.

Seminarreihe startet mit neuer Staffel ins Jahr 2023

Die Reaktionen auf das Seminar waren sehr positiv. „Aufgrund der hervorragenden Resonanz möchten wir diese Reihe auch weiteren Kunden und potenziellen Partnern zugänglich machen. Dazu werden wir aktuelle Themen sowie das Knowhow aus der täglichen Arbeit bzw. den Anforderungen unserer Kunden aufnehmen und bereiten daraus einen reichhaltigen Serien-Mix mit Staffelcharakter“, verraten Andreas Weck und Stefan Filgertshofer, wie es mit den Anwendertagen im Jahr 2023 weitergehen wird.