Effiziente Werkzeuge für harte Fälle
Lösungen für den Werkzeug- und Formenbau
Für die Hersteller von Zerspanungswerkzeugen ist der Werkzeug- und Formenbau ein wichtiges Marktsegment, in dem anspruchsvolle Bearbeitungen zum Tagesgeschäft gehören. ISCAR hat sein Portfolio für diesen Bereich kontinuierlich weiterentwickelt und bietet eine Vielzahl von Lösungen, die eine effiziente Fertigung der häufig komplexen Oberflächen sicherstellen.
Grundsätzlich fordert der Markt produktive, zuverlässige und präzise Werkzeuge. „Die speziellen Charakteristika des Werkzeug- und Formenbaus machen es allerdings notwendig, bei der Auslegung von Werkzeugdesigns über den Tellerrand hinauszusehen“, sagt Erich Timons, CTO der ISCAR Germany GmbH. Werkstückstoffe, zu bearbeitende Formen und Prozess-Strategien sind wichtige Aspekte, die die Auslegung von Zerspanungswerkzeugen beeinflussen. Die Experten von ISCAR sind davon überzeugt, dass nur eine ganzheitliche Werkzeugentwicklung in Kombination mit den digitalen Möglichkeiten von Industrie 4.0 zu erfolgreichen Lösungen für dieses Segment führt.
Die „harte Nuss“ Werkstückstoff
Der im Werkzeug- und Formenbau am häufigsten verwendete Werkstückstoff ist Stahl mit hohem Härtegrad. Diese „harte Nuss“ beeinflusst die Wahl des Schneidstoffs und die Schneidengeometrie maßgeblich. Bei der Nachbearbeitung von verschlissenen oder beschädigten Formen kommen verschiedene Methoden wie Schweißen, thermisches Metallspritzen oder die Laserbehandlung zum Einsatz. Zur Weiterbearbeitung dieser Oberflächen wird ein Zerspanungswerkzeug benötigt, das sowohl harte wie auch weiche Werkstoffe abtragen kann.
Dies wiederum fordert die Hersteller heraus, Lösungen für möglichst lange Standzeiten bereitzustellen. Oberflächen im Werkzeug- und Formenbau sind meist sehr komplex. 3D-Profile sind gängig, und die Fähigkeit, solche Flächen effizient zu bearbeiten, ist eine elementare Herausforderung für die Zerspanung. „Der Markt fordert Lösungen für hohe Präzision und Oberflächengüte sowie Standzeiten, die die Bearbeitung in einem Durchgang ermöglichen“, so Timons.
Fräswerkzeuge prädestiniert
Formen und Gesenke lassen sich mit verschiedenen Verfahren wie Fräsen, Drehen, Bohren oder Reiben bearbeiten. Charakteristische Merkmale des Werkzeug- und Formenbaus sind neben komplexen Oberflächen auch nicht rotationssymmetrische Bauteile und die Notwendigkeit, viele Kavitäten mit sehr hohem Spanvolumen herzustellen. Dafür sind Fräswerkzeuge prädestiniert. Der Werkzeug- und Formenbau gilt als Vorreiter im Hochgeschwindigkeits- und Hochvorschubfräsen sowie in der Entwicklung effizienter Fertigungsstrategien. Dies hat auch die Hersteller beeinflusst.
„Im Lauf der Jahre sind die Erwartungen immer höher geworden. Heute sind die Player im Werkzeug- und Formenbau die anspruchsvollsten Konsumenten von Zerspanungswerkzeugen. Sie fordern von den Anbietern permanent Antworten auf aktuelle industrielle Trends“, skizziert Erich Timons. Als führender Hersteller arbeitet ISCAR seit Jahren erfolgreich mit dieser Branche zusammen. Durch die Einführung neuer und die Optimierung bestehender Produkte verbessert ISCAR seine Lösungen kontinuierlich. Darüber hinaus werden komplexe Projekte angegangen und eine profunde Beratung geboten – ganz im Sinne des Unternehmensmottos „Where innovation never stops“.
Im Werkzeug- und Formenbau kommen zur Schruppbearbeitung von Kavitäten und breiten Kanten häufig Wendeplattenfräser in unterschiedlichen Ausführungen zum Einsatz. Weil sie hohe Belastungen aufnehmen müssen, spielt der Schneidstoff eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung langer Standzeiten. Dafür hat ISCAR die Sorte IC845 entwickelt. Dabei handelt es sich um eine Hartmetallsorte mit einem neuen, zähen Substrat und einer innovativen Nano-PVD-Beschichtung mit SUMO TEC-Nachbehandlung. Die Sorte wurde speziell für sehr anspruchsvolle Bearbeitungen geschaffen. Wendeschneidplatten in IC854 erzielen lange Standzeiten, was die Zerspanleistung von Wendel- und Hochvorschubfräser deutlich verbessert.
Ausschlaggebend: Multifunktionalität
Bei der Bearbeitung komplexer Oberflächen gelten Kugelkopf- und torische Fräser als die „Arbeitstiere“. ISCAR bietet für den Werkzeug- und Formenbau ein umfangreiches Portfolio: Werkzeuge mit Wendeschneidplatten, Schaftfräser mit auswechselbaren Fräsköpfen sowie Vollhartmetall-Schaftfräser. Diese Varianten unterscheiden sich in den nominalen Größen, der Präzision, dem Aufnahmetyp – ob Schaft oder Dorn – sowie der Anwendung bei niedriger, moderater oder großer Werkstückhärte.
Im Werkzeug- und Formenbau gibt es viele kleine und mittlere Unternehmen. Für sie ist die Multifunktionalität ein ausschlaggebender Faktor bei der Werkzeugauswahl. Für diesen anspruchsvollen Markt hat ISCAR im Rahmen seiner weltweiten Kampagne LOGIQ ein neues Produkt vorgestellt – die TOR 6 MILL-Linie. In einem Fräser dieser Reihe können vier verschiedene Wendeschneidplatten-Geometrien verwendet werden. Damit wird er wahlweise zu einem torischen, 90-Grad-, 45-Grad- oder Hochvorschubwerkzeug. Damit lassen sich unter anderem 3D-Flächen, plane Oberflächen und Fasen bearbeiten – oder er kommt als Hochleistungs-Schruppwerkzeug zum Einsatz.
Hochvorschub- und Hochgeschwindigkeitsfräsen haben sich in der Praxis als leistungsstarke Verfahren bewährt, um die Produktivität signifikant zu erhöhen und gleichzeitig manuelle Tätigkeiten wie Werkzeugwechsel zu reduzieren. Das Ergebnis sind kürzere Fertigungszeiten. Durch die rechtzeitige Reaktion auf diese Entwicklung ist es der Werkzeugindustrie gelungen, den in den 1990er Jahren stark gestiegenen Bedarf an speziellen Werkzeugen und Geometrien zu decken.
Hersteller von Zerspanungswerkzeugen bieten heute eine große Palette an Hochvorschubfräsern, wobei das Angebot von ISCAR das wohl umfangreichste am Markt ist. Das Standardprogramm für diese Fräser umfasst zehn Produktfamilien, die sich durch ihr Design, ihren nominellen Durchmesser, die Schneidengeometrie, die Aufnahmemethode und den Anwendungsbereich wie Plan-, Taschenfräsen und Fräsen tiefer Kavitäten unterscheiden. Diese große Bandbreite versetzt Anwender in die Lage, den jeweils optimalen Fräser auszuwählen.
Für mehr Produktivität
ISCAR betrachtet Hochvorschubfräswerkzeuge als Produktivitäts-Pusher und entwickelt diesen Bereich durch neue Produktlinien sowie die Optimierung bestehender kontinuierlich weiter. Innovative Fräswerkzeuge, die im Rahmen der Produktkampagne LOGIQ vorgestellt wurden, sind dem Hochvorschubfräsen zuzuordnen. NAN 3 FEED und MICRO 3 FEED, zwei der neuesten ISCAR-Linien mit Wendeschneidplatten, decken Durchmesser von acht bis 16 Millimetern ab.
Obwohl Vollhartmetall-Schaftfräser hier traditionell dominieren, sind die Experten von ISCAR davon überzeugt, dass das Wendeschneidplatten-Konzept für Schruppbearbeitungen eine ernstzunehmende, kostengünstige Alternative zu Vollhartmetallwerkzeugen darstellt. Die LOGIQ 4 FEED-Linie für Hochvorschubfräser beispielsweise bietet eine „knochenförmige“, doppelseitige Wendeschneidplatte mit vier Schneidkanten mit sehr guten Möglichkeiten zum Schrägeintauchen, was die Hauptanwendung dieser Linie definiert: hoch effizientes Schruppen vor allem von tiefen Kavitäten. Diese Fräser eignen sich für die Bearbeitung von Werkstücken mit einer Härte bis zu 60 HRC.
Im Zuge der Erweiterung des Produktspektrums zum Hochgeschwindigkeits- und Vorschlichtfräsen hat ISCAR Mehrzahn-Vollhartmetallschaftfräser in den Durchmessern zwei bis 20 Millimeter auf den Markt gebracht. Diese Schaftfräser sind aus der ultrafeinen Schneidstoffsorte IC902 gefertigt und eignen sich speziell für die Bearbeitung harter Werkstückstoffe. Das Durchmesser-Längenverhältnis beträgt bis zu 6xD. Anwender arbeiten hier mit Drehzahlen von bis zu 20.000 Umdrehungen pro Minute. Auch Werkzeug- und Formenbauer haben beim Schruppen von offenen Taschen durch trochoide Fräser mit hohem Zeitspanvolumen ihr Augenmerk auf solche Vollhartmetallfräser gerichtet.
Flexibles MULTI-MASTER-Konzept
Da sich Formen und Gesenke häufig an definierte Produkte anpassen müssen, erfolgt die Herstellung dieser Werkstücke oft in kleinen Mengen oder sogar in Losgröße 1. Für die vielen kleinen und mittleren Hersteller im Werkzeug- und Formenbau ist die effiziente Nutzung von Zerspanungswerkzeugen und ein gut organisiertes Lagermanagement der Schlüssel zum Erfolg. Die Anpassung einer Fertigungsform erfordert meist eine sehr spezielle Werkzeugkonfiguration, um schwer erreichbare Bauteilbereiche bearbeiten zu können. Nicht jedes Werkzeug auf Lager ist optimal für diese Art der Bearbeitung geeignet. Eine „Anpassung“ der Situation durch Bestellung eines Sonderwerkzeugs ist keine wirtschaftliche Lösung. Das modulare MULTI-MASTER-System von ISCAR mit Werkzeugen für auswechselbare Fräsköpfe hilft, diese Problematik zu lösen.
Bei diesem Konzept kann jeder Fräskopf auf unterschiedliche Schaftausführungen montiert werden – ein Schaft eignet sich wiederum für verschiedene Fräskopftypen. Die Köpfe unterscheiden sich in Form, Schneidengeometrie sowie Größe. Damit lassen sich 3D-Flächen, Schultern, Planflächen, Nuten, Fasen und Bohrungen erstellen. Die Zylinder- und Steilkegelschäfte gibt es in verschiedenen Abmessungen für ein großes Spektrum an Auskragungen; sie können in Werkzeughalter, Spannzangenfutter oder direkt in die Maschinenspindel montiert werden.
Durch die große Vielfalt an Fräsköpfen, Schäften, Reduzierungen und Verlängerungen bietet das MULTI-MASTER-Konzept über 40.000 mögliche Werkzeugkombinationen. Das System sorgt für minimierte Rüstzeiten. Ein verschlissener Fräskopf wird ausgetauscht, ohne das Werkzeug aus der Maschine zu nehmen. Dies reduziert die Nebenzeiten deutlich. Nicht zuletzt deswegen ist MULTI-MASTER bei Anwendern im Werkzeug- und Formenbau sehr beliebt.
Digitale Werkzeug-Konfiguration
Die Fertigung kleiner Stückzahlen sowie die erforderliche Top Präzision machen bereits die geringste Abweichung von der Norm zur Achillesferse des Werkzeug- und Formenbaus. Schon der kleinste Fehler in der Bearbeitung eines Bauteils kann dazu führen, dass das End-Produkt zum Ausschuss wird. Im Zuge von Industrie 4.0 steht Werkzeug- und Formenbauern mit der Digitalisierung unterdessen ein effektives Instrument zur Verfügung, diese Herausforderung zu meistern – die digitale Modellierung von Bearbeitungsprozessen. Auf diese Weise können produktive Bearbeitungsstrategien, Werkzeugwege und Schnittdatenoptimierungen implementiert und Kollisionen vermieden werden.
In seinem elektronischen Katalog bietet ISCAR die Option, Fräs- und Bohrwerkzeuge online einfach selbst zusammenzustellen. Für eine digitale Simulation hat der Anwender Zugriff auf präzise Werkzeugdaten. Diese lassen sich einfach zwischen Softwaresystemen kommunizieren. Die Möglichkeit, mehrere 3D-Werkzeugbaugruppen digital zu planen, spart spürbar Zeit und Kosten in der Planungsphase und reduziert das Fehlerpotential in der Bearbeitung.
Viele Alltags-Produkte entstehen durch den Werkzeug- und Formenbau, und die Nachfrage bleibt unverändert hoch. Innovationen beispielsweise aus der Automobilindustrie, einem wichtigen Abnehmer von Bauteilen aus dem Werkzeug- und Formenbau, wirken sich stark auf diese Branche aus. Der Bedarf an Produkten aus dem Werkzeug- und Formenbau fordert auch die Werkzeughersteller heraus. „Für uns ist es wichtig, Entwicklungen am Markt genau zu beobachten mit dem Ziel, frühzeitig Konzepte zu entwickeln und sie den Anwendern zur Verfügung zu stellen“, resümiert Erich Timons.
