Fräser mit Know-how

Im Werkzeug- und Formenbau stellen nicht nur die Werkstückabmessungen und -formen, sondern auch die Werkstoffe höchste Anforderungen an die Werkzeuge und Bearbeitungsstrategien. Um die Bearbeitungszeiten und -kosten gering zu halten, sind deshalb Werkzeugsysteme empfehlenswert, die für verschiedene Bearbeitungen ausgelegt sind. Für solche Anforderungen und speziell für den wachsenden Anteil an Klein- und Kleinstteilen sowie Sonderwerkstoffen hat die Paul Horn GmbH Frässysteme entwickelt, die sowohl den technischen als auch den wirtschaftlichen Anforderungen voll gerecht werden.

Mit den Vollhartmetallfräsern DS, den Schaft- und Schraubkopffräsern DA mit dreischneidiger Wendeschneidplatte und den Kombifräsern DM führt der Tübinger Werkzeugspezialist Spitzenprodukte für unterschiedliche Aufgaben und Werkstoffe im Programm. Mit ihrer anwendungsorientierten Abstimmung von Hartmetallsubstrat, Beschichtung und Schneidengeometrie überzeugen die drei Systeme mit hohen Standzeiten und Genauigkeiten, die in den meisten Fällen eine Nacharbeit oder das Erodieren erspart. Da der Anwender „seine“ Werkzeuge nach Katalog auswählen oder als Sonderausführung kurzfristig beziehen kann, ergeben sich bei der Teilevielfalt im Werkzeug- und Formenbau und den daraus resultierenden Anforderungen an die Flexibilität und Lieferzeiten spürbare Vorteile. Ergänzend dazu bietet das in vielen Jahren erworbene Know-how bei der Werkzeugentwicklung und der Analyse der jeweiligen Anwendungen einen entscheidenden Mehrwert. Die Schaft-, Torus-, Vollradius-, Doppelradius- und Schruppfräser mit bis zu sechzehn Schneiden sind zum Bearbeiten von Kupfer, Grafit, Aluminium, Kunststoffen, faserverstärkten Kunststoffen, weichen und gehärteten Stählen sowie von Titan konzipiert. Dafür stehen verschiedene Sorten von Hartmetallen und Beschichtungen zur Verfügung: TS3K zum „Weich-Hartfräsen“ bis etwa 60 HRC und TS3H zum Hartfräsen von 56 bis 70 HRC, DD2K für Aluminium, Titan und Faserverbundwerkstoffe sowie CN2K für Kupfer. Für die Graphitbearbeitung sind diamantbeschichtete Fräser in der Sorte CD5K lieferbar. Die Schäfte in h5-Qualität überzeugen mit einer Rundlaufgenauigkeit von 0,005 mm und sind damit bestens geeignet für die Finish-Bearbeitung. Beim Hartfräsen bis 70 HRC auf HSC-Maschinen erweitern verschiedene Vollradiusfräser das Angebot, wobei besonders die Mikrofräser mit Schneidkreisdurchmessern von 0,2 bis 3 mm und verlängertem Schaft beim Fräsen von tiefen Kavitäten und filigranen Formen zahlreiche Bearbeitungsvorteile bieten. Zum Bearbeiten von Grafit sind neben den Standardformen bis 16 mm Durchmesser und den Mikrofräsern von 0,3 bis 1,5 mm Durchmesser auch Mehrschneider-Werkzeuge von 4 bis 12 mm Durchmesser sowie torische Fräser mit Eckenradien von 0,3 mm bis 1 mm lieferbar. Sie ermöglichen neue Wege beim Bearbeiten von Elektroden mit dünnen Konturen und tiefen Kavitäten. Ihre polykristalline Diamantschicht bietet einen besonders wirksamen Verschleißschutz. Die nach Katalog lieferbaren „Kupferfräser“ sind mit Chromkarbonitrid beschichtet und als 2-, 3- oder 4-Schneider mit Schneidkreisdurchmessern von 0,3 bis 12 mm vom Schaft- über den Torus- bis zum Mikrofräser lieferbar. Zum Schruppen von Elektroden empfehlen sich die zwei- bis vierschneidigen Torus- und Vollradius-Ausführungen, zum Schlichten und Feinschlichten filigraner Formen die 2-schneidigen Mikrofräser mit 0,3 bis 2 mm Durchmesser. Für die Bearbeitung von Aluminium, Kunststoffen und faserverstärkten Kunststoffen enthält das Lieferprogramm Vollradius-, Torus- und Schaftfräser als 2- oder 3-Schneider in unbeschichteter und in Titandiborit-beschichteter Ausführung für den konventionellen Einsatz und für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Mit den ebenfalls lieferbaren Einschneidern lässt sich die Produktivität und die Wirtschaftlichkeit speziell beim Zerspanen von Aluminium, beispielsweise im Großformenbau, deutlich steigern. Bei gleichem z- und x-Vorschub erlauben sie das Eintauchen ohne Korrektur der Fräsparameter. Bei den Werkstoffen Stahl, Titan und Aerotitian vereinfachen TiAIN-beschichtete Schaft-, Torus-, Vollradius-, Doppelradius- oder Schruppfräser mit Durchmessern von 0,2 bis 16 mm sowohl hinsichtlich Schneidkreisdurchmesser als auch Zahl und Geometrie der Schneiden das Anpassen an die jeweilige Aufgabe. Für hochfeste Sonderwerkstoffe, rostfreie und warmfeste Werkstoffe sowie Titanlegierungen kommen Schaftfräser von 3 bis 16 mm Durchmesser mit vier oder fünf Schneiden zum Einsatz. Verschiedene Mehrschneider mit verstärktem Keilwinkel sind für die speziellen Bedingungen beim Zerspanen von rostfreien Stählen und Aerotitan ausgelegt. Seine Vielseitigkeit und Wirtschaftlichkeit beweist das System DS unter anderem beim Fräsen von Pumpenteilen aus rost- und säurebeständigem Edelstahl 1.4404 und 1.4571 sowie Hastelloy und Titan. Da die zuvor eingesetzten Vierschneider-Vollhartmetallwerkzeuge vor allem hinsichtlich der Formgenauigkeit nicht den Erwartungen entsprachen, kamen die Mehrschneider-Schaftfräser DSM zum Einsatz. Die Anforderungen waren nicht einfach: Die Oberflächenrauheit der Förderkontur durfte am Umfang und am Grund der Planfläche Ra = 0,4 µm nicht überschreiten. Außerdem mussten die 90°-Schultern in der Tiefe äußerst exakt ausgefräst werden, damit später die Zahnräder nicht klemmen konnten. Bei den verschiedenen Passungen für die Zentrierstifte zur Fixierung des Gegenstückes durfte die Rechtwinkligkeit des Durchmessers zur Förderkontur 5 μm auf die gesamte Länge von 30 mm nicht überschreiten. Bei den Durchbrüchen für die Lagersitze der Zahnradwellen war eine maximale Positionsabweichung von ± 5 µm einzuhalten. Zum Vorschruppen und Schlichten der Förderkontur an den drei verschiedenen großen Deckelplatten kommen ein Fräser Ø 14 mm mit vergrößerter Schnittlänge, sowie Fräser Ø 8 mm und Ø 3 mm zum Einsatz. Die durchgehenden Lagersitze für die Zahnradwellen werden nach dem Bohren mit dem Fräser DSM 8 mit einem Werkzeug aus der Reihe Supermini 105 ausgespindelt. Beim Schlichten auf einem Hermle-Bearbeitungszentren der neusten Generation erwiesen sich für die Fräser DSM 8 und DSM 14 folgende Schnittdaten als wirtschaftlich: Schnittgeschwindigkeit vc = 120 m/min, Vorschub vf = 220 mm/min, Aufmaß 0,1 mm, Schnitttiefe 0,02 bis 0,03 mm. Mit diesen Werten erreichten die Werkzeuge je nach Größe der Deckelplatten Standmengen von 240 bis 80 Teilen. Nun ist die Standzeit zwar ein wichtiges Kriterium, aber prozessentscheidend ist die Formgenauigkeit. Sobald die Werkzeugschneide etwas drückt oder kleine Ausbrüche zu sehen sind – auch erkennbar durch signifikante Formfehler im Messprotokoll – wird das Werkzeug gewechselt, nachgeschliffen und für andere, weniger anspruchsvolle Arbeiten eingesetzt. Die vorwiegenden Einsatzgebiete dieser Reihe sind das Nut-, Eck- und Kopierfräsen, sowie das Fasen und Zentrieren im Durchmesserbereich von 8 bis 12 mm. Ihr charakteristisches Merkmal ist die patentierte Verbindung von Schaft und auswechselbaren Wendeschneidplatten. Da ein Schaft als Träger für alle Fräserarten eines Durchmesserbereiches genutzt werden kann, lassen sich hochgenaue Kombinationen bilden, deren Wirtschaftlichkeit neben den überzeugenden Spanwerten vor allem auf dem geringeren Werkzeugbedarf beruht. Die Hartmetallschäfte stehen in verschiedenen Längen und mit schrumpfbarer Ausführung zur Verfügung. Mit Schäften bis 140 mm Länge lassen sich damit tiefe Kavitäten erreichen und bei höchster Rundlaufgenauigkeit engste Toleranzen erzielen. Bevorzugte Einsatzgebiete des DA-Systems sind neben dem Werkzeug- und Formenbau der Maschinenbau, die Medizintechnik und die Luft- und Raumfahrtindustrie. Die aus jeweils sieben Schaft- und Schraubkopffräsern bestehende Reihe mit Durchmessern von 16, 20, 25 und 32 mm ist konzipiert zum Plan-, Eck-, Nut-, Taschen- und Tauchfräsen sowie zum Aufbohren in Stählen, NE-Metallen und Kunststoffen. Ihr herausragendes Merkmal ist die dreischneidige Wendeschneidplatte. Sie gewährleistet bei jedem Durchmesser eine höchstmögliche Schneidenstabilität und sorgt mit der axialseitigen Wiper-Geometrie für eine hervorragende Oberfläche. Durch die unterschiedlichen Spanwinkel für die radiale und axiale Bearbeitung ist die Platte der jeweiligen Aufgabe bestens angepasst und die in zwei Größen lieferbare Schneidplatte erzeugt eine exakte 90°- Schulter. Fünf Eckenradien von 0 bis 1,0 mm bei der großen und drei Eckenradien von 0 bis 0,4 mm bei der kleinen Platte bieten weitere Anpassungsmöglichkeiten. Je nach Werkstoff und Schnitttiefe sind bei Stahl Vorschübe bis 0,4 mm/U möglich. Beim Tauchfräsen können je nach Plattengröße Eingriffsbreiten bis 3 mm oder 4,5 mm gewählt werden, auch das senkrechte Eintauchen ins Volle ist bis zu 1 mm möglich. Die Plattengröße 2 erlaubt Schnitttiefen bis 4,8 mm. Ihre hohe Stabilität prädestiniert sie nicht nur für schwer zu bearbeitende Materialien, sondern auch für höhere Schnittparameter gegenüber der kleineren Platte. Beide Größen sind in zwei Hartmetallsorten lieferbar. Für die allgemeine Metallbearbeitung empfiehlt sich die Sorte TA45. Die sehr scharf gehaltene Platte kommt bevorzugt bei leichten Zerspanungen sowie bei der Bearbeitung von NE-Metallen zum Einsatz. Die Sorte SA4B eignet sich besonders für mittlere und schwere Zerspanungen und erreicht bei gleichen Schnittparametern deutlich höhere Standwege. Alle Halter und Aufnahmen der Reihe DA sind mit Hartstoff beschichtet. Standardmäßig stehen sieben Grundhalter mit Weldon-Schaft und sieben Einschraubfräser, abhängig von Plattengröße und Schneidkreisdurchmesser, zur Verfügung. Für die Einschraubfräser sind zahlreiche Aufnahmen und Reduzierstücke lieferbar, so dass für jede Bearbeitungsaufgabe eine Lösung realisierbar ist. Zum Bestücken angetriebener Werkzeuge im Revolver von CNC-Drehzentren gibt es für die Plattengröße 1 verschiedene Grundkörper mit verkürztem Kopf und Zylinderschaft. Ein Hersteller von Blasformen aus Aluminium für Klarsichtfolien, Kunststoffverpackungen und medizintechnischen Produkten konnte mit dem System DA die Werkzeugkosten gegenüber vergleichbaren Werkzeugen deutlich reduzieren. Er setzt zum Vorschruppen einen Schraubkopffräser des Typs DAM, 16 mm Durchmesser mit drei Wendeschneidplatten in der Hartmetallsorte TA45 ein. Neben der deutlich höheren Standzeit verbesserte die Kompatibilität der Fräsköpfe zu den vorhandenen Aufnahmen die Wirtschaftlichkeit. Ein anderer Formenbauer nutzt das DA-System zum Zirkularfräsen von Bohrungen mit 26 mm Durchmesser und 60 mm Tiefe in Stahl 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3). Dabei beeindruckte der Fräser DAM, 16 mm Durchmesser, mit der hochpositiven Platte durch den weichen und ruhigen Schnitt. Da er zudem für unterschiedliche Bohrdurchmesser eingesetzt werden kann, ließen sich die Werkzeugkosten – zusammen mit der Weiterverwendung vorhandene Aufnahmen – noch einmal deutlich reduzieren. Beide Anwender konnten die Kosten für Wendeschneidplatten aufgrund der dreischneidigen Wendeschneidplatte gegenüber den bisher eingesetzten zweischneidigen Platten um etwa 1/3 senken.

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