Wie Horn Hobeln, Wirbeln und Polygondrehen optimiert?

Für die produktive Herstellung von Nuten in kubischen Werkstücken hat die Paul Horn GmbH Werkzeuge für das Verfahren Speed-Forming entwickelt. Für tiefe und schmale Nuten (2 bis 3 mm breit) kommen im Werkzeug- und Formenbau meistens Fräser mit einem großen Längen- und Durchmesserverhältnis zum Einsatz. Aufgrund der hohen Bruchgefahr sind der Vorschub und die Zustellung relativ klein zu wählen. Horn bietet mit den neuen Werkzeugen die Möglichkeit, Nuten bis 20 mm Tiefe kostengünstig und schnell mit dem Speed-Forming-Verfahren (Hobeln) herzustellen. Die Werkzeuge basieren auf dem System Supermini Typ 105. Ähnlich wie beim Nutstoßen verfährt das Werkzeug auf einer programmierten Bahn bei fest ausgerichteter Werkzeugspindel. Die Zustellung der einzelnen Hübe liegt bei maximal 0,3 mm bei einer Vorschubgeschwindigkeit im Eilgang der Maschine (maximal 60 m/min).

In einer Kombination mit einem Zyklus bietet sich die Möglichkeit, auch bogen- oder wellenförmige Nuten zu fertigen. Dieser ermöglicht beispielsweise das produktive Herstellen von Kühl- oder Versteifungsrippen an einem Gehäuse. Bei entsprechenden Maschinen und Bauteilen erzielen die Werkzeuge kürzere Bearbeitungszeiten, da die Tropfenform des Supermini-Systems höheren Belastungen standhält und damit auch eine Zustellung in Schnittrichtung zulässt. Für bogenförmige Nuten sind die ersten Maschinenhersteller dabei, entsprechende Zyklen zu entwickeln.

Das Programmieren von geraden Nuten stellen erfahrene CNC-Programmierer vor keine große Herausforderung. Für den Start bietet Horn das Werkzeugsystem in den Schneidbreiten 1,5 bis 4 mm und Längen von 12 bis 35 mm an. Die Werkzeugträger sind mit HSK-63-Schnittstelle und als Rundschaft mit 25 mm Durchmesser verfügbar. Alle Trägervarianten besitzen eine innere Kühlmittelzufuhr.

Ebenfalls zur AMB stellte Horn zwei Neuentwicklungen für Wirbelprozesse vor – das JET-Wirbeln und das High-Speed-Wirbeln. Das JET-Wirbeln ist das erste Wirbelwerkzeug mit innerer Kühlmittelzufuhr. In Zusammenarbeit mit dem Unternehmen W&F Werkzeugtechnik entwickelte Horn ein Wirbelsystem, das eine optimierte Kühlung direkt an die Schneide bietet. Eine weitere Neuheit ist das High-Speed-Wirbeln. Dieses Verfahren bietet eine hohe Produktivität. Aufgrund der angepassten Drehzahlen des Prozesses laufen das Vordrehen und das Gewindewirbeln parallel in einem Arbeitsschritt.

Mit dem JET-Wirbeln zeigt Horn sein Know-how im Gewindewirbeln. In einer Kooperation mit dem Unternehmen W&F Werkzeugtechnik aus Großbettlingen 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. Durch das Zusammenspiel von der 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.

Die Wechselzeit des Wirbelkopfes an der Schnittstelle des Wirbelaggregates liegt bei unter einer Minute. Die Schnittstelle bietet einen Rund- und Planlauf von 0,003 mm. Die maximale Drehzahl liegt bei 8.000 U/min. Die Wirbelköpfe sind mit den dreischneidigen Wendeschneidplatten Typ S302 oder mit den zweischneidigen Platten des Typs 271 verfügbar. Die Schneidkreisdurchmesser sind in 6 mm, 9 mm und 12 mm erhältlich. Die Schnittstellen zur Adaption des Wirbelaggregats stehen für alle gängigen Langdrehmaschinen zur Verfügung.

Ein weiteres neues Verfahren zeigt Horn mit dem High-Speed-(HS)-Wirbeln. Diese Technologie wird in einer Kooperation mit dem Maschinenhersteller Index-Traub gezeigt. Das HS-Wirbeln bietet eine hohe Produktivitätssteigerung durch die parallele Dreh- und Wirbelbearbeitung. Bei dem Verfahren ist die Drehzahl so hoch, dass vor dem Wirbeln ein Drehprozess erfolgen kann. Das vor dem Wirbelwerkzeug angestellte Drehwerkzeug reduziert das Materialvolumen, welches sonst von dem Wirbelwerkzeug abgetragen werden müsste. Dies ermöglicht höhere Standzeiten und führt zu höheren Oberflächengüten. Die Wirbelköpfe gleichen sich mit den konventionellen Wirbelköpfen. Nur die Schneideinsätze unterscheiden sich in der Geometrie. Die Herstellung von ein- und mehrgängigen Gewinden ist mit nur einem Schneidsatz möglich. 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 Schrauben liegt bei Wirbelwerkzeugen ein besonderes Augenmerk auf Präzision und Oberflächengüten.

Darüber hinaus kommen bei Knochenschrauben aufgrund der Verträglichkeit als Implantat spezielle Werkstoffe zum Einsatz. Dazu zählen nicht rostende 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.

Horn bietet nach dem JET- und High-Speed-Wirbeln noch weitere Wirbeltechnologien. Die universellste Technologie ist das Standard-Wirbeln. Der Wirbelkopf kann an jedes Wirbelaggregat angeschlossen werden.

Für ein schnelleres Wechseln des Wirbelkopfes und der Schneidplatten außerhalb der Maschine hat Horn das modulare Wirbelsystem entwickelt. Durch die Präzisionsschnittstelle muss der Wirbelkopf nach dem Entnehmen aus der Maschine nicht wieder neu justiert werden. Des Weiteren kann durch Zwischenringe das Wirbelwerkzeug an unterschiedliche Schnittstellen adaptiert werden. Eine hohe Produktivität verspricht das HORN-Turbowirbeln. Durch die Schnittaufteilung von Schrupp-, Vor- und Fertigschneider verringert sich die Belastung auf die Profilschneidplatten des Wirbelwerkzeugs. Somit bietet das System schnellere Prozesszeiten sowie verringerte Werkzeugkosten.

Ebenfalls auf der AMB präsentierte Horn ein Verfahren zum Herstellen von unrunden Konturen. Mittels axialem Vorschub bieten die Werkzeuge die Möglichkeit, regelmäßig unrunde Konturen auf Drehmaschinen herzustellen. Dieses Verfahren erleichtert beispielsweise die Herstellung von Polygonformen. Im Einsatz stehen die Achsen des Werkstücks und des Werkzeugs zueinander versetzt und sind in ein bestimmtes Drehzahlverhältnis gebracht. Die Werkzeuge eignen sich sowohl für die Außenbearbeitung als auch für die Innenbearbeitung. Der Achsversatz, das Drehzahlverhältnis von Werkstück zu Werkzeug und der Flugkreis der Schneide definieren die Abmessung der Kontur. Ein Werkzeugsystem zum Polygondrehen ist individuell auf die jeweils herzustellende Kontur des Werkstücks abgestimmt.

Das Verfahren ist gut für Serienprozesse geeignet, da während der Bearbeitung keine ruckartigen Bewegungen oder Bewegungsumkehrungen auftreten. Dafür können verstellbare Feinbohrköpfe zum Einsatz kommen. Für einen sicheren Prozess ist ein Masseausgleich und die Feinverstellung der Schneide jedoch vorausgesetzt. Horn reagiert mit dem Werkzeugsystem für das Verfahren des Polygondrehens auf Anfragen von Kunden, welche Steckverzahnungen, Polygone und andere Formen kostengünstig herstellen wollen. Für das Polygondrehen für Innenkonturen setzt Horn auf die Werkzeugsysteme Supermini und Mini. Für Außenkonturen eignet sich die zweischneidige Wendeschneidplatte 274 oder ISO-Werkzeuge.

cd