Der kleinere Planfräser brauchte drei Bahnen, fuhr aber mit 29 m/min bei 14.600 min-1.
Foto: Harald Klieber

Welt der Späne

Leistungscheck am Weltmotor

Wie lässt sich der 4-Zylinder-TSi-Weltmotor von VW am besten bearbeiten? Kyocera Unimerco hatte das im dänischen Sunds im Testcenter demonstriert.

Wie zerspant man einen Aluminium-Motorblock richtig? Der japanisch-dänische Werkzeughersteller Kyocera Unimerco hat zum effizienten Bohren und Fräsen ein breites Werkzeug-Spektrum im Portfolio. In erster Linie stehen dazu PKD-bestückte Fräser und Bohrer bereit, die je nach Wunsch direkt in der Zentrale im dänischen Sunds nahe Billund angepasst und getestet werden. Aushängeschild sind seit kurzem die neu entwickelten additiven Werkzeuge. R&D-Leiter Morten F. Mortensgaard präsentierte dazu bereits die zweite Generation der UM-Dandia-Bohrer, die mit spanleitenden PKD-Platten und KSS-Unterstützung die Späne von der Stirnseite des Bohrers durch das Innere aus der Bohrung leiten. „Additiv sind dabei nur die außen abnehmbaren Spankanäle. Diese Lösung basiert auf der patentierten SFS-Technologie und dem UM-Dandia spanlosen „Chip-Free“ Konzept, speziell für den MMS-Maschinenprozess. Großer Vorteil ist aber, dass dieses Bohrwerkzeug sämtliche Späne direkt aus der Bohrung führt und die PKD-Schneiden für sehr glatte Oberflächen sorgen“, erklärt Morten Mortensgaard. Solche Werkzeuge seien natürlich ideal für automobile Prozesse rund um den Aluminium-Motorblock.

Nicht nur Sekunden, sondern ganze Takte sparen

Enge Zusammenarbeit pflegt Kyocera Unimerco als Spezialist von Bohr-, Fräs- und Drehprozessen weltweit mit Konzernen von Audi, Daimler, Ford bis VW und ZF bis zu Zulieferern wie Punch Powertrain, ZF, Weber Automotive und Bosch sowie den Werkzeugmaschinenherstellern Grob, Anger Machining, Heller, MAG und Samag. Insgesamt 54 Beratungs- und Applikations-Ingenieure seien meist vor Ort im Einsatz. Spezialität sind kombinierte Bohr-, Dreh- und Fräswerkzeuge mit PKD-Schneiden, die in der Regel viele Einzelwerkzeuge zum Bohren, Drehen, Reiben, Fräsen, Anfasen und Entgraten ersetzen. „Durch Zusammenfassen vieler Einzelprozesse lassen sich nicht nur viele Sekunden, sondern oft gleich ganze Takte sparen. Gemeinsam mit Audi konnten wir bei einem Prozess die Zahl der vorher verwendeten sieben Einzelwerkzeuge auf ganze drei Werkzeuge reduzieren.“ Denn Ziel von Kyocera ist es, so Verkaufsleiter Peter Cramer, möglichst mit einer Ein-Schuss-Lösung vor allem die Wettbewerbsfähigkeit der Kunden zu erhöhen. Aktuell würden auch schon Werkzeuge für E-Antriebe entwickelt.

Marktführer für PKD-Reibahlen

„Marktführer sind wir beispielsweise mit unseren festbestückten PKD-Reibahlen, unseren Multi Flute Reamern, die angepasst an die jeweiligen Werkzeugmaschinenkonzepte vielfach Zykluszeiten halbieren und oft auch Standzeiten um mindestens 40% erhöhen.“ Dass die Prozessberatung von Kyocera aber nicht zwangsläufig einen Werkzeugwechsel bedeutet, erklärt Peter Cramer am Beispiel einer zweischneidigen Reibahle eines Wettbewerbers, die bei einem Kunden nur unbefriedigende Ergebnisse brachte. „Lösung unseres Technikers war, die Ölanteil in der Maschine von 25 auf 11% zu senken, was letztlich vor allem die Späne-Ausbringung und damit die Prozesssicherheit stark verbesserte und trotzdem die Oberflächengüte nicht verschlechterte.“

Keine Führungsleisten, sondern gedrallte Helix-Spannuten

Dass Unimerco innovativ ist, belegten die Dänen nicht nur mit der Unterstützung durch die 100 Mann starke R&D-Abteilung in der Konzernzentrale im japanischen Kyoto, sondern mit einigen ungewöhnlichen, aber doch typischen Unimerco-Werkzeugen. „Beeindruckend ist unser neuer Helix-PKD-Ein-Schuss-Zündkerzenbohrer, den wir jetzt erstmals mit einer 1,2 mm starken PKD-Spitze ausgerüstet haben. Das hat bis dato kein anderer Hersteller geschafft.“ Damit, so Peter Cramer, ist der PKD-Bohrer aus neuer Sonder-Vollhartmetall-Qualität nun ideal für MMS geeignet, aber auch trotz der neuen zentrischen KSS-Zufuhr immer noch eine äußerst stabile Werkzeuglösung mit gedrallten Spannuten, verbesserter Späneabfuhr und sogar gedrallten Führungsleisten, die zudem optimale Stabilität versprechen, was die FEM-Analysen schon vor den eigentlichen Tests untermauert haben, so Peter Cramer. Ein ähnliches Profil hat der neue Multi-Flute-Reamer, der nicht nur insgesamt fünf Schneiden mit langen PKD-Blanks bestückt hat, die mehrfach nachschleifbar sind.

Additiver Wasserbohrer hinterlässt keine Späne

„Das große Plus sind die fehlenden Führungsleisten. Die optimale Führung erhält die Reibahle durch unser einzigartiges Helix-Spannut-Design – eben ganz ohne Führungsleisten.“ Mit den gedrallten Helix-Spannuten verspricht Peter Cramer eine deutlich höhere Lebensdauer. Die Multi-Flute-Reamer sind bereits als 3- bis 7-schneidig mit bis zu 30 mm Durchmesser erhältlich und geeignet für die Nass- und MMS-Bearbeitung.

„Spektakulär ist natürlich unsere zweite Generation der CFS-Wasserbohrer, mit den additiv erzeugten und aufschraubbaren Spankanälen, die ebenfalls im 4. Quartal 2018 nach der AMB auf den Markt kommen werden.“ Die Bohrer, so Morten Mortensgaard, sind durch ihre 100%ige Spanfreiheit prädestiniert als Ein-Schuss-Lösung, die durch die PKD-Schneiden und das Kyocera-eigene Back-Flow-System zur Lenkung des Kühlschmierstoffs definierte Oberflächenrauigkeit garantiert. Bei Drehzahlen von 6.000 min-1 und Vorschüben bis 1.800 mm/min hat Kyocera die ersten Varianten zur Fertigung von H8-Toleranzen und definierten Rz-Werten zwischen 3-16 µm ausgelegt. „Mit dem CFS-Wasserbohrer können Sie tatsächlich erstmals bohren ohne Späne zu hinterlassen. Das funktioniert im Wesentlichen durch die 3D-gedruckten Elemente“, erklärt Morten Mortensgaard. Für das erste Quartal 2019 plant Kyocera die 3. Generation der Core Drill-Bohrer für horizontales Bohren mit Durchmesser 57 mm. Für das zweite Quartal 2019 plant der Hersteller die zweite Generation des spanfrei bohrenden Hydrostössel-Reamer Closed CFS sowie die 3. Generation des B-bore mit den auswechselbaren PCD-Inserts.

Planfräser für Gratfreiheit bei niedrigen Schnittkräften

Für das Fräsen von großen Oberflächen empfiehlt unterdessen Joachim Neumann, Chef des Technical Centers in Neuss, die MFAH-Planfräser von Kyocera Unimerco, den Milling Cutter für Aluminium. „Unser Entwicklungsziel war, die Bauteile so gratfrei wie möglich und mit möglichst niedrigen Schnittkräften zu bearbeiten. Das haben wir perfekt umgesetzt. Heute können wir die Planfräser mit 3.500 - 4.500 m/min Schnittgeschwindigkeit fahren, was die Produktivität der Prozesse deutlich nach vorne bringt und auch den Einsatz auf kleineren, leistungsschwächeren Maschinen zulässt“, unterstreicht Joachim Neumann. Entscheidend seien dabei vor allem die optimierten Plattensitze gewesen. Demnach können sämtliche Platten durch jeweils einen Klemm- und Einstellbolzen präzise von der Seite und oben justiert werden. „Praktisch ist, dass die Schrauben von oben oder von der Seite verstellbar sind. So kommt der Zerspaner im Bedarfsfall schnell an die ein oder andere Platte ran.“ Ein kleines Geheimnis sei dagegen die Konstruktion des Plattensitzes, bei der die Kyocera-Entwickler mit einer 5°-Schräge für absolut sicheren Sitz sorgen, deutet Joachim Neumann die Einstellmechanik an. Für die besondere Dynamik sorgt unterdessen die Hybrid-Konstruktion des Werkzeugs, die an nicht-tragenden Stellen mit Aluminiumkomponenten bestückt ist und so auch mit PKD-Blanks in abrasivem, stark siliziumhaltigen Aluminium mit 3.500 bis 4.500 m/min gefahren werden kann. „Der Maschinentisch lässt sich dabei mit rund 18 m/min bewegen, was die Bearbeitung mit dem MFAH-Planfräser noch wirtschaftlicher macht“, versichert Joachim Neumann. Den MFAH fertigt Kyocera derzeit in Durchmessern ab 50 bis 160 mm mit vier bis 20 Platten. Als Semistandard sind Durchmesser mit 200, 250 und 315 mm verfügbar, die dann 16 bis 40 Wendeschneidplatten aufnehmen können – auch PKD-bestückt mit den Geometrien double edge, fine honing und chamfer.

Leistungsfähig wie Diamant, aber wenig Verschleiß

Große Kostenvorteile verspricht Joachim Neumann durch die neue PDL025-Beschichtung: „Unsere PVD-Diamond-Like-Beschichtung trägt zurecht diesen Namen. Damit lassen sich bei der Aluminiumbearbeitung Schnittgeschwindigkeiten erzielen, die bis dato nur mit Diamant erreichbar waren.“ So würden sich große Kostenvorteile vor allem gegenüber unbeschichteten Hartmetall Werkzeugen erzielen lassen. PDL025 würde deutliche bessere Spankontrolle bringen. Aufschweißungen wie bei Wettbewerbsprodukten sind nach Erfahrung von Joachim Neumann auch nach gut 57 m nur minimal auf unter 3 µm Breite auf der Schneidkante zu erkennen. Sonst seien dort schon weit über 10 µm deutlich sichtbar. Als Grund führt Joachim Neumann vor allem an, dass sich die Späne durch die Beschichtung einfach schöner einrollen.

Auch die typischen, matten Oberflächen würden so erst gar nicht entstehen. Problemlos erreichbar seien mit PDL025 Schnittgeschwindigkeiten von 800 m/min, 0,1 bis 0,2 mm fz sowie ap und ae von 3 bis 5 mm. Mit der PDL025 werden Fräs-, Dreh- und Abstechplatten beschichtet.

Zum Gewinden ein Werkzeughalter, dessen KSS-Strahl nur Späne trifft

Drei echte Neuheiten verspricht Joachim Neumann zur AMB: Die neue CA025P-CVD-Schicht, die Kyocera speziell zum Drehen diverser Stahlsorten entwickelt hat und damit sowohl hohe Schnittgeschwindigkeiten bis 300 mm/min aber auch hohe Standzeiten von bis zu 50 min verspricht.

„Marktübliche Standzeiten sind 30 bis maximal 40 Minuten. Mit unserer neuen CVD-Schicht setzen wir damit einen echten Benchmark – nicht aber nur im Labor, sondern auch im unterbrochenen Schnitt, weil wir mit den passenden Spanbrechern ebenfalls die Bruchfestigkeit und Zähigkeit optimiert haben.“ Sehr gute Ergebnisse und nahezu verdoppelte Standzeiten seien bereits in hochlegiertem Werkzeugstahl (X40CrMoV5-1) bei 230 m/min vc, 2 mm ap und f 0,23 mm/U erzielt worden; oder auch in 42CrMo4 bei 160 m/min vc, 1,2 mm ap und f 0,2 mm/U.

KSS-Strahl für bessere Späneabfuhr

Wer unterdessen noch bessere Ergebnisse beim Gewindeschneiden erzielen will, dem empfiehlt Joachim Neumann die Werkzeughalter KTN- JCT, die den Kühlschmierstoff-Strahl nicht auf die Schneidplatte richtet, sondern daran vorbei, was vor allem die Späne viel besser abführt und somit die Prozesssicherheit und Produktivität steigert. „Bei der gewöhnlichen Drehbearbeitung greift aber natürlich der USP der JCT-Halter mit der ovalen Bohrung an der Spannpratze und den KSS-Kanälen, die den Freiflächenverschleiß an der Platte durch die zusätzliche Kühlung von unten minimieren.“ Mindestens so wichtig ist nach Angaben von Joachim Neumann aber auch die Ergänzung mit der Polygonschaft-Schnittstelle in den Größen Capto C3, 4 und 5. Kyocera wird mit der KPC-Serie ein komplettes Programm mit den sehr schnell wechselbaren und äußerst stabilen Werkzeughaltern ausliefern.

cd

Fräswerkzeuge

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Präzisionswerkzeuge

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