EMO 2011 - MAPAL Dr. Kress KG

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Seite 12 | MAPAL Impulse ABSOLUT PRÄZISION Neue Herstellungsprozesse ermöglichen PKD-bestückte Kleinwerkzeuge mit hohem Rationalisierungspotential Aktuelle Trends bei harten Schneidstoffen Das Marktvolumen für PKD-Werkzeuge wird sich auch den nächsten Jahren stark nach oben entwickeln. Immer mehr Bauteile und Komponenten werden aus Gründen der Gewichtsersparnis und immer besser beherrschbarer und produktiverer Zerspanprozesse in der Massenfertigung auf Aluminium umgestellt. Auch der Markt für andere Nichteisenmetallwerkstoffe (z. B. Messing, Kupfer, Magnesium) birgt großes Wachstumspotenzial in sich, ebenso weisen die „neuen Werkstoffe“ wie z.B. glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) und kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) ein enormes Potenzial auf. MAPAL trägt diesem Wachstum Rechnung: Bereits 2010 wurden bei MAPAL WWS in Pforzheim und in den PKD-Fertigungen der MAPAL Gruppe weltweit umfangreiche Investitionen und Personaleinstellungen durchgeführt. 2011 folgt nun am PKD- Kompetenzzentrum MAPAL WWS der größte Aufbau an Personalkapazität und die höchsten je getätigten Investitionen in zusätzliche Maschinenkapazität der Firmengeschichte. Bisherige Grenzen PKD-bestückter Werkzeuge Der PKD-Werkzeugeinsatz findet heute überwiegend seine Grenzen bei kleinen Schneiddurchmessern unter 6 mm in Verbindung mit mehr als drei Schneiden. Die Ursachen hierbei sind hauptsächlich im Herstellprozess begründet. Hauptprobleme sind die prozesssichere Lötbarkeit der PKD-Segmente in den Hartmetall-Grundkörper, (es wird schlichtweg die Lötfläche zu klein) sowie die Fertigung der Schneidengeometrie, da zum Beispiel bei der Erzeugung des Freiwinkels oder der Schneidenkontur die vorhergehende oder vorauseilende Schneide beschädigt werden würde. Bei großen Schneiddurchmessern hingegen werden die Grenzen des PKD-Einsatzbereiches hauptsächlich durch das Werkzeuggewicht vorgegeben, das je nach Maschinentyp meist nur max. 6 - 8 kg für den automatischen Werkzeugwechsel betragen darf. Zusätzlich wirken sich die Kippmomente bei Horizontalbearbeitungen ungünstig auf das Bearbeitungsergebnis aus, verursacht durch das Werkzeugeigengewicht und die Lage des Schwerpunktes. Gezielte Entwicklungen bei MAPAL verschieben die Grenzen beträchtlich Mittlerweile gibt es bei Kleinwerkzeugen konkrete Werkzeuglösungen, bei denen mit dem Schneidstoff PKD Werkzeuge zum Reiben und Fräsen mit Schneiddurchmessern unter 3 mm mit 6 Schneiden realisiert wurden. Auch bei Bohrwerkzeugen wurden Lösungen in diesem Durchmesserbereich realisiert, teilweise mit beidseitig polierten Spanflächen mit komplett durchlaufender PKD-Schneide über das Zentrum. Hierzu war es notwendig spezielle, bis zu 8,0 mm starke PKD-Dickschichten in hervorragender Qualität und mit einer der Bearbeitung angepassten Korngröße zu entwickeln. Die resultierenden Herausforderungen in der Fertigung konnten allesamt gemeistert werden. Das PKD wird mittels eines speziellen Lötprozesses direkt auf den Hartmetallgrundkörper aufgebracht. Durch besondere Einrichtprozesse ist es möglich, Kühlkanalbohrungen von nur 0,3 mm Durchmesser durch das PKD hindurch genau in die vorgesinterte Bohrung des Hartmetallgrundkörpers treffen zu lassen. Die filigranen PKD-Schneidengeometrien werden, wenn notwendig, auf einer Laserbearbeitungsanlage, dem LASERPLUSS RayCutter, bearbeitet. So wurde es möglich, viele neue Anwendungen für PKD-Werkzeuge im Durchmesserbereich von unter 3 mm bis 6 mm zu erschließen. PKD-Werkzeuge ersetzen hier zum Teil Hartmetallwerkzeuge, was den Kunden große Einsparpotenziale eröffnet. Ebenso birgt die Erhöhung der Schneidenanzahl in diesem Durchmesserbereich bei Reiboperationen ein hohes Potenzial zur Bearbeitungszeitverkürzung bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität. Die folgenden Anwendungsbeispiele demonstrieren die Leistungsfähigkeit von MAPAL Diamant-Werkzeugen auch in sehr kleinen Durchmesserbereichen. Bearbeitungszeitverkürzung bei gleichzeitiger Qualitätssteigerung – Einsatz von PKD-Werkzeugen im Durchmesserbereich von unter 3 – 6 mm.
Seite 13 | MAPAL Impulse Kundennutzen ANWENDUNGSBEISPIELE – Neue PKD-Werkzeuge im Bereich kleiner ø 6 mm zum Bohren, Reiben und Fräsen mit Schneidenzahlen bis z = 8 – Vervielfachung der Standzeiten im Vergleich zu bisher eingesetzten VHM-Werkzeugen Bohrer mit poliertem PKD-Einsatz Für die Bohrungsbearbeitung an Rotoren von Nockenwellenverstellsystemen mit Durchmesser 3,8 mm wird ein Bohrer mit beidseitig polierter PKD-Platte eingesetzt. Bislang wurde das Bauteil aus Sinteraluminium mit 16% Silizium (SintE37) mit einem beschichteten Vollhartmetallbohrer bearbeitet. Das Umstellen auf das neue PKD-Werkzeug brachte enorme Standzeitvorteile. Bereits nach 300 Teilen mit je 12 Bohrungen war beim Vollhartmetall-Bohrer das Standzeitende in Form von Gratbildung erreicht. Mit über 5.000 bearbeiteten Rotoren setzt der PKD-Bohrer neue Maßstäbe in Sachen Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit. Reiben mit doppelter Standzeit Beim Reiben überzeugen die neuentwickelten PKD-Werkzeuge für kleine Durchmesser mit sehr hohen Standzeiten. Eine 8 mm lange auf den Hartmetallgrundkörper stirngelötete PKD- Dickschicht bildet den Kopf der achtschneidigen Reibahle mit Durchmesser 6 mm zur Bearbeitung von Ventilführungen aus Sintermetall. Im Vergleich zu der zuvor eingesetzten PKD-Reibahlen mit vier gelöteten PKD-Blanks konnte die Standzeit von 7.000 auf 18.000 Bohrungen verdoppelt werden. Zudem erhöht das Werkzeug die Prozesssicherheit, da sich keine Lötstellen ablösen können. Hochleistungsfräser mit CVD-Schneiden Mit einer 60 % höheren Härte als PKD sind CVD-Diamant-bestückte Werkzeuge besonders für die Bearbeitung von Werkstoffen mit besonders hoher Abrasivität geeignet, wie zum Beispiel Aluminiumlegierungen mit sehr hohem Siliziumgehalt. Zum Fräsen der Steuernut an Rotoren aus SintE37, ebenfalls für Nockenwellenverstellsysteme, ersetzt MAPAL den PKD-bestückten Schaftfräser D = 4,0 mm mit einem baugleichen jedoch CVD-bestückten Werkzeug. Bei gleichen Schnittparametern n = 15000 min -1 und f = 0,035 mm/U konnte die Standzeit von 20.000 auf über 75.000 Teile fast vervierfacht werden. BOHREN REIBEN FRÄSEN Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen: Christian Molch | christian.molch@de.mapal.com
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