MPK Special Tools mit neuem Service
Experte meistert Hartmetallfräsen
Das Fräsen von Hartmetall ist ein noch neues Feld in der Zerspanung und erweitert die Gestaltungsmöglichkeiten, zum Beispiel im Werkzeug- und Formenbau, deutlich. Im Vergleich zum Schleifen und Erodieren bringt das Fräsen von Hartmetall große Vorteile mit sich, aber auch Herausforderungen. Aus diesem Grund bietet die MPK Special Tools GmbH, Hersteller von Umformwerkzeugen aus Schwäbisch Gmünd, jetzt auch Hartmetallfräsen als Dienstleistung an.
Aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit beispielsweise gegen Verschleiß werden Aktivteile aus Hartmetall in zahlreichen Branchen und Segmenten eingesetzt: Messer für industrielles Schneiden, Zerspanwerkzeuge, sowie Stanz- und Umformwerkzeuge sind nur einige Beispiele. „Verwendet wird es hauptsächlich in extremen Applikationen, die nach besonders verschleißfesten Werkzeugen oder Bauteilen verlangen“, erklärt Reiner Kirschner, Geschäftsführer von MPK Special Tools. Als Experte für die Herstellung von Umformwerkzeugen weiß MPK Special Tools genau, worauf es bei der Bearbeitung von Hartmetall ankommt. Diese langjährige Erfahrung nutzt das Unternehmen nun, um für seine Kunden auch die Zerspanung von Hartmetall anzubieten.
Dabei stellt die Fräsbearbeitung von Hartmetallen zwischen 900 und 2.200 HV Maschine und Werkzeug vor große Herausforderungen: So wird die Zerspanbarkeit von Hartmetall stark durch den Aufbau und Anteil der Binderphase und der durchschnittlichen Größe der Wolfram-Körper bestimmt.
Auch die Schneidenbelastung ist im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen beim Fräsen von Hartmetall wesentlich höher. Dass diese Differenz mit zunehmendem Wirkdurchmesser steigt, bestätigten Versuche mit Kugelfräsern (Durchmesser 1 mm) bei einer Drehzahl von 30.000 min-1 und einem Vorschub von 300 mm/min für verschiedene axiale Zustellungen von ap = 2 m bis ap = 100 m. Bei einem Wirkdurchmesser von 0,6 mm betrug die Schneidenbelastung im Hartmetall CF-H40S (90,3 HRA) rund 70 Newton. Das ist eine mehr als dreifache Belastung gegenüber der Zerspanung von gehärtetem Stahl (59 HRC).
Um solchen Anforderungen bei der Fräsbearbeitung von Hartmetall gerecht zu werden, müssen sämtliche Faktoren optimal aufeinander abgestimmt sein: Expertise und Strategie des Anwenders, Maschinenauslegung, Spindelfestigkeit, Werkzeuggeometrie, Spanbildung, Schnittparameter, Kühlung und vieles mehr.
Reiner Kirschner: „Nicht zuletzt ist dabei auch hervorragendes Equipment ausschlaggebend. So haben wir, um unseren Kunden Zugang zu dieser innovativen Technologie zu eröffnen, unseren Maschinenpark um eine Makino iQ300 erweitert.“ Das hochpräzise CNC-Vertikalbearbeitungszentrum für Präzisionsteile mit vibrationsarmer Spindel ermöglicht extrem genaue Achsbewegungen mit kleinsten Steps für sehr gute Oberflächengüten im Hartmetall. Dank der hohen thermischen Stabilität widersteht die Maschine problemlos dem Wärmegang beim Bearbeiten von Hartmetall.
Zudem arbeitet MPK Special Tools eng mit der Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH zusammen. Die hochwertigen MARLIN-Fräser des Werkzeugexperten aus Königsbach-Stein wurden eigens für die Zerspanung sämtlicher Hartmetallsorten entwickelt und meistern den Einsatz unter solch harten Bedingungen mit Bravour. Durch ihre ausgefeilte Geometrie, hohe Schneidkantenstabilität und abgestimmte Diamant-Beschichtung mit einer Härte bis zu 10.000 HV sind die MARLIN-Fräser exakt auf die Bearbeitung von Hartmetall zugeschnitten. Sie bieten damit gegenüber CBN-Fräsern, die mit 3.000 bis 3.500 HV nur geringfügig über der Härte vieler Hartmetallsorten liegen, enorme Vorteile in puncto Standzeit.
MPK-Kunden profitieren nicht nur aufgrund der langen Standzeit vom Einsatz der MARLIN-Fräser in der Fertigung. „Sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten erzielen wir mit den Kugelfräsern (Serie 900) und den Torusfräsern (Serie 910) von Zecha exzellente Ergebnisse und erreichen feine Oberflächenstrukturen“, so Reiner Kirschner. Der Vergleich mit CBN-Fräsern zeigt es deutlich: 3.000fache Vergrößerungen belegen, dass bei der Bearbeitung mit einem CBN-Fräser eine unruhige Oberfläche durch Kobaltverschmierungen entsteht, was weiterführende Prozesse erschwert. Mit den MARLIN-Fräsern schafft MPK Special Tools dagegen ruhige Oberflächen mit sauberen Fräsbahnen.
Auch im Vergleich zum Erodieren hat MPK Special Tools mit den MARLIN-Fräsern bei der Bearbeitung von Hartmetall die Nase vorn: Aufgrund der aufwändigen Elektrodenherstellung und der langen Bearbeitungszeiten gehört Erodieren zu den kostspieligsten Verfahren im Werkzeug und Formenbau. Zudem zeigen REM-Aufnahmen sowie Querschliffe, dass beim Erodieren eine weiße Randschicht mit geringfügiger Beschädigung entsteht, die im Nachbehandlungsverfahren wegpoliert werden muss.
„Solche Verletzungen' gibt es mit uns als Partner in der Hartmetallbearbeitung nicht“, so Reiner Kirschner. „Je nach Werkzeugverschleiß, Zustellungen und Steps sind Oberflächen in Polierqualität – also einem Rauheitswert von durchschnittlich 0,03 m – erzielbar. Mit 8-prozentiger Emulsion konnten die Ergebnisse gegenüber der reinen Trockenbearbeitung sogar noch gesteigert werden.“ Die von MPK Special Tools gefertigten Hartmetallbauteile lassen sich aufgrund ihrer wesentlich besseren Oberflächengüten in nachfolgenden Prozessen auch mühelos weiterbearbeiten.
Doch nicht nur die ausgezeichneten Oberflächengüten stechen hervor, ein wesentlicher Vorteil der gefrästen Hartmetall-Aktivteile sind die deutlich höheren Standzeiten. Damit erzielt MPK Special Tools auch bei kniffligen Applikationen mit hohen Kosten für Werkzeuge und Produktion eine gute Wirtschaftlichkeit. Je nach Anwendung können zudem auch die Bearbeitungszeiten deutlich gesenkt und damit die Produktivität noch einmal gesteigert werden. Ein Beispiel: MPK Special Tools benötigte zum Fräsen eines speziellen Hartmetallbauteils für den Werkzeug- und Formenbau 50 Minuten. Beim Erodieren hätte der Anwender 390 Minuten Bearbeitungszeit für alle Arbeitsgänge einkalkulieren müssen. Das ist eine Zeitersparnis von mehr als fünf Stunden pro Bauteil!
Reiner Kirschner: „Mit unserem neuen Service eröffnen wir unseren Kunden die Welt des Hartmetallfräsens. Mit dem Einsatz der Technologie bieten wir Ihnen eine wirtschaftliche Lösung für die Herstellung von Bauteilen, bei der verschiedene Fertigungsschritte kombiniert werden müssen. Sie profitieren von den erweiterten Gestaltungsmöglichkeiten, den exzellenten Oberflächengüten und den kurzen Bearbeitungszeiten. Das ist nicht zuletzt möglich dank der hervorragenden Maschinentechnologie von Makino und den innovativen Werkzeugen von Zecha.“
