„Wir müssen jetzt umdenken“

von Harald Klieber Revolution – diesmal trifft es die echten Vollhartmetall-Fans. Seit Dezember 2007 hat es sich herauskristallisiert: Die Wendeplattengeometrie von Kieninger in Tateinheit mit der neuen Balinit-Aldura-Beschichtung hatte Balzers in deren neutralem Benchmark die mit Abstand längsten Standwege attestiert. „Rund 90 m hat unsere Standard-Platte in HRC 64 geschafft – im letzten Test sogar 140 m“, berichtet Fräswerkzeug-Experte Hanjo Gißler. Die VHM-Fräser der namhaftesten Hersteller seien dagegen nur auf circa 60 m gekommen.

Rund 50% mehr Standweg. In der letzten Untersuchung im August kam Kieninger sogar fast auf den doppelten Standweg gegenüber den VHM-Fräsern der namhaftesten Werkzeug-Hersteller aus dem Gesenk- und Formenbau – also fast 100% mehr Standweg. Sie fahren also mit Ihrem Auto nicht 25.000 km, sondern 50.000 km, bis der nächste Kundendienst fällig wird. „Und das Beste ist, dass wir diesen Benchmark mit einer Standard-Wendeplatte direkt aus unserem Lager absolviert haben“, betont Hanjo Gißler. Eine zusätzlich für den Benchmark optimierte Platte sei gut 10 m hinter der Standard-Platte zurückgeblieben. „Das heißt, unsere Kunden profitieren doppelt von unserer neuen Wendeplatte: Zum einen werden wir die-se Geometrie mit der neuen Beschichtung schon im Frühjahr 2009 ausliefern können. Und zum anderen schlägt sich das natürlich in den Kosten nieder. Gegenüber einem Top-Vollhartmetallwerkzeug kostet unsere Konfiguration fast nur ein Fünftel – wobei wir prozesssicher – den gleichen oder mehr Standweg garantieren können“, unterstreicht Hanjo Gißler. Aber der Reihe nach: Begonnen hat alles bereits im Oktober 2007, als Kieninger intern deren bis dato beste Wendeschneidplatte (LC730Z) gegen deren Pendants mit der neuen Balzers-Beschichtung Aldura antreten ließ. Ort war das hauseigene, gehärtete Wellenprofil (Werkstoff 1.2379, X155CrVMo12.1, gehärtet auf 60 HRC) auf dem 5 Achs-Bearbeitungszentrum im Technologiezentrum in Lahr. Die Randbedingungen für die Kugelkopierfräser waren in 60 HRC eine Schnittgeschwindigkeit vc von 240 m/min, was eine Drehzahl von 4.780 min-1 bedeutet, fz 0,2 mm pro Zahn, ap 0,2 mm, ae 0,3 mm, und eine Auskraglänge von 92 mm. Sieger nach 126 min Einsatzdauer war die WPR 16 D LW730 Aldura mit 0,04 mm Verrundung, die durchschnittlich eine Verschleißmarkenbreite von nur 25 µm aufgewiesen hatte. „Die Platten auf den ersten zwei Plätzen hatten die neue Beschichtung von Balzers und lagen gut 30% besser als unser bis dato bestes Produkt“, erinnert sich Hanjo Gißler an die interne Vorauswahl. Als dann im Dezember Oerlikon-Balzers zu einem internationalen Benchmark-Test für VHM-Kugelfräser mit Durchmesser 10 mm einlud, um unter anderem die Wirksamkeit von deren neuer Aldura-Beschichtung zu dokumentieren, wollte Kieninger natürlich mehr wissen. Ungefähr 50 VHM-Fräser hatte Balzers im Labor in Lichtenstein bereits getestet. Grundsätzlich wurde der Versuch immer bei einem Verschleiß von über 0,15 mm an der Schneidkante beendet. Dazu überprüfte Balzers alle 7 min die Schneidkantenqualität. „Ich wollte schon lange mal wissen, wie unsere besten Wendeplatten-Fräser gegenüber den bislang als nicht erreichbar eingeschätzten VHM-Werkzeugen abschneiden würden“, erklärt Hanjo Gißler seine Motivation. Vier Typen ließ Kieninger bei Balzers testen. Die Referenz in punkto vergleichbarer Messdaten lieferten die zwei Top-Produkte des Benchmark-Tests. Im ersten Test wurde in gängigem Werkzeugstahl der Härte HRC 64 (K340) mit vc 170 m/min, fz 0,12 mm pro Zahn sowie mit jeweils 0,2 mm Zustellung in der Tiefe und seitlich operiert. „Unsere Kugelfräser mit 10-mm-Wendeplatten gingen mit 80 mm Auskragung an den Start. Die zwei Benchmark-Sieger kamen von einem namhaften asiatischen und einem europäischen Hersteller. Das waren nicht irgendwelche Wald-und-Wiesenprodukte, sondern wirklich das Beste vom Besten.“ Diese „Nobelfräser“ würden Formenbauer nach Erfahrung von Hanjo Gißler vor allem für die mannlose Wochenendarbeit einsetzen, um maximale Prozess-Sicherheit zu haben. „Zwischen diesen Top-Vollhartmetallfräsern und unseren Kugelfräsern mit Wendeplatten liegt aber ungefähr der Kostenfaktor 5, der sich aber weder bei der Verschleißmarkenbreite noch im Standweg widerspiegelte – im Gegenteil.“ Balzers dokumentierte die Verschleißmarkenbreite mit drei Fotos von jedem Kugelfräser. Die Werkzeuge wurden an der Spitze, bei 50° und bei 80° via optischem Messsystem alle 7 min auf ihren Verschleiß kontrolliert. Ungünstige Schnittbedingungen herrschen fast in allen Positionen: An der Spitze ist die Schnittgeschwindigkeit annähernd Null, zudem muss die Beschichtung hohen Druck verkraften; bei 80 bis eben 90° ist die Geschwindigkeit maximal, die Beschichtung muss dort hohe Temperaturbelastungen kompensieren. Generell hat die Beschichtung die Aufgabe, maximale Temperatur- und Druckbelastungen auszugleichen und gleichzeitig die Oberflächengüte des Werkzeugs herauf zu setzen, also etwaige Schleifriefen zu glätten und das Abgleiten der Späne zu beschleunigen. „Maximale Beanspruchung erfährt die Platte allerdings bei 50°. Dort liegen schon relativ hohe Schnittgeschwindigkeiten vor, die durch Vibrationen noch mal verstärkt werden. Unterm Strich entstehen dort die größten Ausbrüche“, erklärt Hanjo Gißler. Wenn also die glänzenden Verschleißmarken größer als 0,15 mm werden, beendet Balzers den Versuch und notierte den zurückgelegten Standweg. Mehr als erstaunt war Hanjo Gißler über die Ergebnisse des ersten Tests: „Es war nicht nur der Abstand zu den Top-Vollhartmetallfräsern, die wir in HRC 64 mit 50% mehr Standweg deutlich distanzieren konnten – sondern die Tatsache, dass unsere Standardplatte WPR 10-N direkt vom Lager kam und in der LC730-Aldura-Beschichtung rund 90 m Standweg schaffte.“ Dagegen kam die von Kieninger speziell für diesen Einsatzfall optimierte Platte WPR 10-D mit gleicher Beschichtung nur auf 80 m. Die VHM-Fräser schafften knapp über 60 m. „Der Erfolg hängt aber nicht allein von der Beschichtung ab“, der Hanjo Gißler maximal einen Anteil von rund 30% beim Schlichten zubilligen will. Mindestens genauso wichtig seien die Geometrie der Kieninger-Wendeplatten und das Hartmetall-Grundsubstrat, das Kieninger aus dem österreichischen Kapfenberg von der LMT-Tochter Boehlerit bezieht. Nicht weniger als einen maßgeblichen Anteil des Erfolges misst Hanjo Gißler dem neuen Substrat LC730 zu. Mit dieser Ultrafeinkorn-Sorte deckt Boehlerit ein breites Band auf der Härte-Skala ab. Das Ultrafeinkorn hat eine maximale Korngröße von 0,4 µm, einen Co-Gehalt von 10 m%, einen WC-Gehalt von 90 m% und weist eine Härte (HV30) von 1.875 aus. „Viele Ultrafeinkorn-Sorten sind zwar verschleißfest, aber leider auch bruchempfindlich. Deswegen haben wir eine zähe K30-Sorte entwickelt, mit der wir sogar die gleiche Härte wie eine handelsübliche K10-Sorte erreichen – was gepaart mit der bewährten Kieninger-WSP-Geometrie und unserem Mikroschneidkanten-Know-how die perfekte Platte ergibt“, legt sich Hanjo Gißler fest. „Aus Österreich bekommen wir die nach unseren Vorgaben gesinterten Platten-Rohlinge, die wir in Lahr auf unseren Schleifzentren noch finishen. Das eigentliche Geheimnis einer perfekten Wendeschneidplatte liegt aber in der Mikrogeometrie – und letztlich auch in der richtigen Abfolge der prozesstechnischen Schritte, also wie ich eine Platte fertige, in welcher Genauigkeit und für welchen Preis ich sie herstellen kann“, begrenzt Hanjo Gißler den Exkurs in das 1x1 der Wendeplatten-Herstellung. Das Know-how dafür reicht übrigens schon gut 20 Jahre zurück. Kieninger war in den 80er Jahren der Erste, der Wendeplatten-Kopierfräswerkzeuge für den Gesenk- und Formenbau baute, einsetzte und auf den Markt brachte. „Bis 1993 waren wir fast alleiniger Lieferant.“ Heute verfügt und pflegt Kieninger laut Hanjo Gißler über zehn verschiedene Haltertypen und noch mal so viele Plattengeometrien. Im Fokus stehen Kugel- und torische Kopierfräser mit Stahl- oder Hartmetallschaft, die im hauseigenen Lötverfahren von der Spitze weg auf eine Rundlaufgenauigkeit von 10 µm getrimmt werden. Weiterer Pluspunkt ist auch: Die Halter können zum Schlichten unzählige Male eingesetzt werden. Und: „Unser hochpräzises Haltersystem ist hochgeschwindigkeitstauglich“, fasst Hanjo Gißler die Expertise der Darmstädter Universität zusammen, wonach den Kieninger-Haltern auch absolute Festigkeit im Schleuderversuch bescheinigt wird. Demnach sind die Halter zwischen 20 bis 32 mm Durchmesser über 30.000 min-1 freigegeben, die Durchmesser 6 bis 20 sogar mit 40.000 min-1. Beim Schleuderversuch in Darmstadt erreichte das Kieninger Werkzeug als einzigstes mehrteiliges Frässystem das Drehzahlmaximum von 209.000 min-1. Es ist unsere Philosophie, dass wir unsere Werkzeuge nur im Anwendungszustand, also eingespannt und in Rotation auf unseren Messmaschinen vermessen. Deshalb wissen wir auch, was nicht nur die Wendeplatten, sondern ebenso Halter und Grundkörper leisten müssen – und legen sie entsprechend präzise und stabil aus“, erklärt Hanjo Gißler. Dass die Kieninger-Wendeschneidplatten derzeit in extremen Härten um die 64HRC keinen Konkurrenzvergleich fürchten müssen, hatten sie also schon im letzten Dezember bewiesen. Weitere Aufschlüsse sollte deshalb ein zweiter Test im Januar 2008 bringen, mit gleichen Werkzeugen und gleichen Randbedingungen, aber in HRC60. „Dabei konnten wir uns unter den Top 10 platzieren – so wie ich das eigentlich auch beim ersten Test erwartet hatte. Dennoch waren auch in HRC60 die Ergebnisse äußerst ansprechend“, kommentiert Hanjo Gißler. Die Top-VHM-Werkzeuge lagen bei rund 1.000 m Standweg, die erste Kieninger-Platte war die WPR 10-D in LC610 Aldura mit rund 800 m, gefolgt von der extra optimierten WPR 10-D in LC730 Aldura, die bis circa 700 m hielt. Die Sieger-Platte in HRC64, direkt vom Kieninger-Lager, schaffte in HRC60 allerdings nur 600 m. „Am Markt herrscht noch die Meinung vor, dass Vollhartmetallfräser genauer und wegen der fehlenden Trennstelle auch stabiler sind, als vergleichbare Wendeschneidplatten-Fräser. Diese Argumente können wir mit dem Benchmark von Balzers jetzt auch deutlich entkräften.“ Nochmal bestätigen ließ sich Hanjo Gißler die sehr positiven Ergebnisse durch einen weiteren Benchmark. Ende August prüfte Balzers sechs Kieninger-Wendeschneidplatten mit den Aldura-Beschichtungen, die in zwei verschiedenen Stärken aufgetragen wurden. Prüfobjekt war wieder das Wellenprofil aus K340 mit HRC64. Schnittgeschwindigkeit 170 m/min, fz 0,12 mm/Zahn, ae und ap mit 0,2 mm. „Wir haben in diesem Test mit allen Werkzeugen die Vollhartmetall-Benchmark-Produkte vom Dezember geschlagen. Und noch wichtiger ist: Alle sechs Platten liegen deutlich über 100 m Standweg. Das heißt, wir können garantieren, dass diese Wendeplatten prozesssicher diese 100 m schaffen“, deutet Hanjo Gißler das Ergebnis. „Gleichzeitig bedeutet das aber auch für die echten Vollhartmetall-Fans, dass sie jetzt eine prozesssichere Alternative haben – und zwar für rund ein Fünftel der Vollhartmetall-Werkzeug-Kosten.“ Zudem wurde klar, dass der Standweg nicht messbar von der Schichtdicke abhängt. Zumindest war keine Systematik erkennbar. Auf Platz 1 lag die Platte mit circa 3 µm und rund 140 m erreichtem Standweg, auf Platz 2 und 3 gleich auf die Platten mit ca. 1,5 µm bei knapp 130 m Standweg. „Deshalb werden wir uns künftig auf eine Standard-Schichtdicke von 1 bis 2 µm beschränken, was auch für den Anwender deutliche Kostenvorteile haben wird“, verspricht Hanjo Gißler. Mit Balzers pflegt Kieninger schon eine lange Zusammenarbeit. Seit 1993, dem Zeitpunkt des Eintritts von Kieninger in die LMT-Gruppe, wird zusammen geforscht und entwickelt. „Und das soll auch so bleiben. Dennoch wird die LMT-Gruppe künftig einen Schwerpunkt auf die Entwicklung von eigenen Beschichtungssystemen legen, von dem Kieninger sicherlich auch profitieren wird. Denn momentan ist es ja so, dass wir generell die zweifellos exzellenten Beschichtungen führender Hersteller nicht exklusiv haben, sondern diese meist sogar erst nach der Markteinführung der Vollhartmetall-Werkzeughersteller nutzen können. Wir sprechen hier über ein bis zwei Jahre Innovationsrückstand für die Wendeplatte, die wir durch unsere neue Strategie vielleicht sogar in einen Vorsprung ummünzen können. Unser Ziel ist es, Vorreiter zu werden. Dass wir die Geometrien, Substrate und letztlich auch das Know-how dafür haben, haben wir mit den letzten Tests bewiesen und untermauert“, blickt Hanjo Gißler sehr positiv in die Zukunft. Kieninger plant, ab Januar im ersten Quartal auf die neue Wendeplattengeneration umzustellen, so dass die Schlicht-Platten ab Anfang April frei verfügbar sein werden.

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