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Abstechen in eine neue Richtung

Technik 2017-08-17 Turkka Kulmala Borgs

Die Herausforderung: Konventionelle Einsätze zum Abstechen sind oft hohen Schnittkraftbelastungen und Vibrationen ausgesetzt, die an ihrer schwächsten Stelle auftreten. Die Lösung: Ein neu entwickeltes Werkzeugdesign verschiebt die entstehende Belastung an die stärkste Stelle und reduziert damit deutlich die Belastung und den Geräuschpegel.

​Auf konventionellen Drehmaschinen ist die Vorschubbewegung in der XZ-Ebene begrenzt. Beim Abstechen verschiebt sich der resultierende Schnittkraftvektor zwangsläufig über den Werkzeugquerschnitt auf den schwächsten Bereich des Einsatzes und bewirkt eine hohe Schnittkraft und Deformationsbelastung. Der klassische Abstecheinsatz kompensiert dies durch eine große Höhe im Vergleich zur Breite.

Sandvik Coromant hat nun eine Lösung entwickelt, bei der die Möglichkeiten moderner Maschinen genutzt werden, Werkzeugvorschub in Y-Richtung zu erzeugen. Bei diesem neuen Verfahren wird somit die Oberseite der Wendeschneidplatte parallel zum Ende des Einsatzes ausgerichtet, wie wenn sich der Wendeschneidplattensitz um 90° gegen den Uhrzeigersinn drehen würde. Der neue Stecheinsatz schneidet im Wesentlichen mit seiner Frontpartie in das Werkstück. Dadurch wird der resultierende Schnittkraftvektor auf die Längsachse des Einsatzes ausgerichtet. Eine FEM-Analyse zeigt, dass dies kritische Belastungsspitzen, die üblicherweise bei herkömmlichen Einsätzen auftreten, eliminiert und die Stabilität des Einsatzes um das Sechsfache erhöht. Anders ausgedrückt: Das Ausmaß der Deformationsbelastung reduzierte sich im Vergleich zu Standardeinsätzen auf ein Sechstel.

Im Anwendungsbereich gestaltet sich die neue Abstechmethode über die Y-Achse erstaunlich einfach. Wie bei herkömmlichen Einsätzen, wird die Schneidkante so nah wie möglich an die Mittellinie des Werkstücks positioniert. Dies erfolgt automatisch als Nebeneffekt aus der Werkzeuglängenmessung, die für das Werkzeug bei jeder Einrichtung ausgeführt werden muss. Ferner wird auch die korrekte Mittenhöhe überprüft.

​Es profitieren insbesondere zwei Werkzeugmaschinengruppen von diesem neuen Verfahren: Multitask-Maschinen und Drehzentren.

Drehzentren werden hauptsächlich in der Massenproduktion mit einem Stangendurchmesser bis zu 65 mm eingesetzt. Die größten Vorteile beim Abstechen über die Y-Achse zeigen sich dabei in einer erhöhten Produktivität und einer verbesserten Oberflächengüte. Die Möglichkeiten zur Qualitätsverbesserung sind sehr interessant, da das Abstechen üblicherweise als letzter Schritt bei der Bearbeitung eines Bauteils ausgeführt wird. Damit sind alle nachfolgenden Bearbeitungsschritte nach dem Abstechen eliminiert. Darüber hinaus lässt sich die Produktionseffizienz durch Reduzierung der Abstechbreite optimieren.

Einsätze zum Abstechen mithilfe der Y-Achse bieten auf Multitask-Maschinen eine verbesserte Zugänglichkeit und ermöglichen eine Bearbeitung von Bauteilen mit größerem Durchmesser. Ein Vorabtest ergab, dass sich beim Abstechen einer herkömmlichen 120-Millimeter-Stange mit maximalem Vorschub der Wendeschneidplatte der Überhang um 50% vergrößern lässt. Dabei konnte die Produktivität ohne Einbußen bei der Prozesssicherheit um 300 Prozent gesteigert werden. Bei einer Testbearbeitung auf Kundenseite konnte das bisher eingesetzte Bandsägen einer Inconel-Stange mit 180 mm Durchmesser erfolgreich durch die neue Abstechmethode über die Y-Achse ersetzt werden. Dabei wurde durch erheblich kürzere Bearbeitungszeiten eine überragende Produktivitätsverbesserung erzielt.

Das Y-Achsen-Abstechen erfordert nur minimale Änderungen. Der größere maximale Durchmesser von 180 mm kann sich auf die Maschinenrüstung auswirken. Die CoroCut® QD Einsätze stehen in Standardbreiten von 3 und 4 Millimetern zur Verfügung, passen in übliche Aufnahmen und Revolver und verwenden Standardwendeschneidplatten. Die Änderungen betreffen hauptsächlich die Voreinstellung und die Programmierung.

Testeinsatz
Die Sandvik Coromant Produktion in Renningen (Deutschland) setzt das Abstechen über die Y-Achse bei der Herstellung des Dehnspannfutters CoroChuck® 930 und anderen Grundhaltern ein. Die Erwartungen wurden bei allen Durchmessern und Materialien übertroffen und das Stechen über die Y-Achse wurde nun bei allen anwendbaren Maschinen und für Durchmesser bis zu 102 mm eingeführt.
„Nach den schnellen Verkaufserfolgen des CoroChuck® 930 mussten wir auch unsere Produktion hochfahren“, sagt Mattias Brandt, Teamleiter CNC-Programmierung. CNC-Programmierer Stefan Frick fügt hinzu: „Wir konnten unsere Taktzeiten um bis zu 15 Sekunden nur durch Ändern des Abstechzyklus auf Y-Achseneinsatz reduzieren. Gleichzeitig erhielten wir einen wesentlich stabileren Prozess.“

Maschine: DMG GMX400
Material: Legierter Stahl X40 und 16MnCr5
Komponente: CoroChuck® 930
Schnittdaten: vc 120 m/min, fn 0.35 mm/U
Ergebnisse: Reduzierung der Maschinenzeit um 5 bis 15 Sekunden pro Teil aufgrund einer erheblich höheren Vorschubgeschwindigkeit, die von 0,10 mm/U auf 0,35 mm/U angehoben werden konnte.

 

 

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