Philipp Dahlhaus, Leiter Produktmanagement bei der Paul Horn GmbH. Bild: Horn/Sauermann Werkzeuglösungen für optimalen Spanbruch und hohe Werkzeugstandzeiten Effiziente Fertigungsprozesse für bleifreie Materialien Als Reaktion auf verschärfte Umweltauflagen wird in Zukunft verstärkt auf den Einsatz bleifreier Materialien geachtet werden müssen. In der Zerspanung wirkt sich der Verzicht auf Blei vor allem auf die Prozesssicherheit und die Werkzeugstandzeiten aus. Philipp Dahlhaus von der Paul Horn GmbH beleuchtet die Dringlichkeit, mit der sich die Hersteller auf den Materialwechsel einstellen müssen, und zeigt, mit welchen Werkzeuglösungen die Produktivität der Fertigungsprozesse auch weiterhin sichergestellt werden kann. Autor: Frederick Rindle ■■■■■■ Bleihaltige Werkstoffe, die wegen ihrer sehr guten Zerspanungseigenschaften geschätzt werden, geraten derzeit aufgrund neuer Verordnungen und Richtlinien zunehmend in die Kritik und sollen daher zukünftig nicht mehr verarbeitet werden. Verordnungen wie die europäische RoHS-Richtlinie und die REACH-Verordnung spielen eine Schlüsselrolle bei der politischen Weichenstellung hin zu bleifreien Alternativen. „In der EU gibt es bislang noch eine Ausnahmegenehmigung für die Verwendung von bleihaltigen Legierungen, die bisher immer wieder um 18 Monate verlängert wurde“, sagt Philipp Dahlhaus, Leiter Produktmanagement bei der Paul Horn GmbH. „Es ist aber völlig unklar, wie lange die EU die Ausnahmegenehmigungen noch verlängert.“ Viele Unternehmen bereiten sich daher schon jetzt auf die Umstellung ihrer Produktion auf bleifreie Materialien vor. Davon betroffen sind eine große Anzahl von Werkstoffen: Von Automatenstählen über Aluminiumlegierungen bis hin zu Messing und Kupferlegierungen wird Blei in unterschiedlichen Werkstoffen eingesetzt. „Durch den Zusatz von Blei wird vor allem der Spanbruch begünstigt“, sagt Dahlhaus. „Für die Drehbearbeitung hat das natürlich enorme Vorteile, vor allem für die Prozesssicherheit des Zerspanungsprozesses.“ Hinzu kommt eine weitere besondere Eigenschaft des Bleis: „Das sehr weiche Blei sorgt durch seine schmierende Wirkung zusätzlich für einen geringeren Verschleiß an der Werkzeugschneide. Dadurch wird auch die Standzeit der Werkzeuge deutlich verbessert.“ 44 April 2024
Werkzeuge 02 Spanbruch bereitet Kopfzerbrechen Bei der Umstellung auf bleifreie Werkstoffe bereitet den Unternehmen zuallererst der schlechtere Spanbruch Kopfzerbrechen. Denn bisher wurde zum Beispiel bleihaltiges Kupfer vor allem in der Massenproduktion von Kleinteilen wie Steckern für die Elektronikindustrie eingesetzt. „Gerade für Unternehmen, die zum Beispiel auf Rundtaktmaschinen Millionen von Bauteilen herstellen, ist die geringere Spanbruchneigung der bleifreien Werkstoffe eine echte Herausforderung“, sagt Dahlhaus. Aber auch für alle anderen Hersteller sind die bei der Drehbearbeitung von bleifreien Werkstoffen häufig auftretenden Wirrspäne und die damit verbundene geringere Prozesssicherheit ein Problem. Denn mit dem bestehenden Prozess ist eine Serienfertigung mit den neuen Materialien dann oft nicht mehr möglich. „Das habe ich bei einem großen Hersteller von Fittings für den Sanitärbereich selbst schon sehen dürfen“, sagt Werkzeugexperte Dahlhaus. „Dort wurden diese Heizungsfittings aus Messing auf großen Rundtaktmaschinen in großer Stückzahl gefertigt.“ Bei der Umstellung habe man dort schnell mit großen Spänenestern an den Werkzeugen zu kämpfen gehabt. Deshalb konnte der bisherige Prozess dort nicht mehr wie gewohnt eingesetzt werden. Für die Werkzeugexperten der Paul Horn GmbH stand daher schon früh fest, dass das Thema Spanbruch bei der Bearbeitung bleifreier Werkstoffe im Fokus der Entwicklung einer prozesssicheren Lösung stehen muss. Je nach Prozess und eingesetzter Maschine sind die Ansätze jedoch sehr unterschiedlich. „Gerade bei diesem Thema ist es immens wichtig, den gesamten Produk - tionsprozess zu analysieren, um die optimale Lösung für die Bedürfnisse des Kunden zu finden“, erklärt Dahlhaus. Denn gerade das Leistungsspektrum des eingesetzten Maschinentyps sei eine der Schlüsselkomponenten, so der Experte. Detlev Hofmann GmbH / Präzisions-Maschinenbau / CNC-Teilapparate Rastatter Strasse 36 / D-75179 Pforzheim Tel.: +49 (0) 7231 14297-0 / Fax: +49 (0) 7231 14297-29 Erste Hilfe. brot-fuer-die-welt.de/selbsthilfe Selbsthilfe. WAS WIR UNTER WERKZEUGSPANNSYSTEMEN VERSTEHEN, MERKEN UNSERE KUNDEN ERST NACH MILLIONEN VON HÜBEN. Schneidplattengeometrie kann für Spanbruch sorgen „Auf CNC-Drehmaschinen können wir bei der Bearbeitung von bleifreiem Messing relativ einfach einen Spanbruch erzwingen, indem wir auf eine Stahlgeometrie mit entsprechender Spanbruchgeometrie umstellen“, so Dahlhaus. Dazu müssten aber auch die Bearbeitungsparameter, insbesondere die Schnittgeschwindigkeit, angepasst werden, was beispielsweise auf den bereits erwähnten Rundtaktmaschinen oft nicht wirtschaftlich umsetzbar ist. Zudem werden in der Serienfertigung sehr häufig Sonderwerkzeuge eingesetzt, um verschiedene Bearbeitungen in einem Schritt zu kombinieren. Diese können natürlich nicht einfach durch Standardplatten ersetzt werden. Die Serienfertigung mit Sonderwerkzeugen erfordert ein tiefes Prozessverständnis und viel Knowhow bei der Werkzeugauslegung. Ein Beispiel hierfür ist das Horn-Stechsystem 315, das oft als Son- Wir geben uns nicht mit einer guten Lösung zufrieden, sondern suchen stets die allerbeste. Kein Wunder, dass wir in den letzten Jahrzehnten mit immer neuen Innovationen Meilensteine in der Werkzeugspanntechnik gesetzt haben – ob manuell oder automatisch. Unser umfassendes Anwender- Know-how und unsere hohe Entwicklungs- und Fertigungskompetenz ermöglichen es uns, Spannsysteme für Werkzeugmaschinen zu liefern, die mit Sicherheit langfristig funktionieren. April 2024 OTT-JAKOB Spanntechnik GmbH 45 www.ott-jakob.de
