Vollprofilplatten aus Hartmetall pushen die Produktivität

Mit dem Wälzfräser Coromill 176 bringt Sandvik Coromant im Oktober ein neues Verzahnungswerkzeug auf den Markt. Es soll hochproduktiv, kostengünstig und einfach zu handhaben sein. Das Besondere am Werkzeug: auswechselbare Vollprofil-Schneidplatten. Im Gegensatz zu tangential eingebauten Schneidplatten, bei denen in der Regel nicht mehr als zwei Schneidkanten im Eingriff sind, können Vollprofilplatten auch Dreiflankenspäne erzeugen. Wegen der umlaufenden, an drei Seiten für den Materialabtrag zugänglichen Schneidkante muss die Schnittstelle zwischen Schneidplatte und Fräserkörper extrem genau sein. Sandvik hat dafür einen neuen Plattensitz entwickelt, der auch im rauen Produktionsalltag eine präzise Positionierung der Platte gewährleistet.

Durch den Kostendruck in der Fertigung von Zahnrädern hat Hartmetall gegenüber dem klassischen Wälzfräser-Schneidstoff Schnellarbeitsstahl zunehmend an Bedeutung gewonnen. Allerdings konnten Vollhartmetall-Fräser wie auch Werkzeuge mit festen Hartmetallschneiden nicht alle Anforderungen hinsichtlich Standzeit und Handhabung erfüllen. Deshalb haben sich in der Fertigung von Zahnrädern mit größeren Modulen Werkzeuge mit tangential verschraubten Hartmetall-Schneidplatten durchgesetzt. Gegenüber Vollhartmetall-Fräsern bieten sie einige Vorteile: Sie ermöglichen auch bei großer Werkzeugdurchmessern HM-Schneiden, Fräserkörper haben eine lange Lebensdauer und können zudem mit verschiedenen Schneidstoffsorten ausgerüstet und so für verschiedene Aufgaben einsetzt werden. Das reduziert den Lageraufwand und die Kosten für die Aufbereitung.

Als Newcomer im Bereich Verzahnungswerkzeuge hat Sandvik Coromant bei der Entwicklung seiner Verzahnungslösungen eng mit erfahrenen Partnern kooperiert. Zwei Produkte markieren den Einstieg der Skandinavier ins Verzahnen: der Zahnformfräser CoroMill 170 für den Modulbereich von 12 bis 22 sowie große Wälzfräser mit tangential eingebauten Schneidplatten. Dazu kam das uP-Gear-Verfahren zur Komplettfertigung von Kegelrädern mit Bogenverzahnung in nur zwei Aufspannungen auf 5-Achsen-Bearbeitungszentren, das gemeinsam mit Voith und Heller entwickelt wurde. Als logische Konsequenz folgt als nächstes der Wälzfräser CoroMill 176. Auch bei der Fertigung von Wälzfräsern mit auswechselbaren Schneidplatten baut Sandvik Coromant auf die Expertise namhafter Partner: Neben der Ettlinger Höfler Maschinenbau GmbH, einem Hersteller von Spezialmaschinen zum Verzahnen, wurden die Carl Zeiss GmbH als Experte für Messtechnik sowie namhafte Getriebehersteller und renommierten Universitäten ins Team geholt.

Die ersten Feldversuche mit den neuen Wälzfräsern sind ausgewertet. Es hat sich gezeigt, dass ein mit auswechselbaren Schneidplatten bestücktes Tool nicht die Genauigkeit liefert wie ein einteiliges, doch Güteklasse B nach DIN 3968 kann laut Sandvik garantiert werden. Für höhere Qualitäten ist eine Folgebearbeitung notwendig. Bei drei wichtigen Kriterien haben die Feldversuche jedoch deutliche Vorteile der neuen Fräser gezeigt: Sowohl die Bearbeitungszeiten als auch die Verzahnungskosten pro Bauteil sinken und die Standzeiten steigen.

In Versuchen unter realen Produktionsbedingungen konnte die Schnittgeschwindigkeit im Vergleich zum HSS-Tool in der Regel mehr als verdoppelt werden. In einem Fall sank die Bearbeitungszeit von 200 auf 90 min. Hartmetallschneiden vertragen eine viel höhere Kopfspanungsdicke als HSS-Schneiden. Dadurch können deutlich höhere Vorschubwerte pro Zahn realisiert werden. Unter idealen Voraussetzungen können mit den neuen Werkzeugen je nach Modul Kopfspandicken bis zu 0,35 mm und Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 350 m/min gefahren werden.

Ebenfalls optimale Bedingungen vorausgesetzt, waren die bei den Feldtests erzielten Standlängen mindestens dreimal höher als mit beschichteten HSS-Werkzeugen. Längere Standwege bedeuten auch einen Gewinn an Produktionszeit, da beim dreifachen Standweg 66 % der Rüstzeit entfallen, Zeit in der nun produziert werden kann.

Das Hauptziel jeder Weiterentwicklung auf dem Werkzeugsektor ist jedoch, die direkten und indirekten Produktionskosten zu senken. Diesem Anspruch seien die neuen Vollprofil-Wälzfräser bei den ersten Einsätzen absolut gerecht geworden, teilt Sandvik mit. Die anteiligen Werkzeugkosten konnten durch einen geringeren Aufwand für Investitions-, Lager-, Handling- und Aufbereitungskosten gravierend gesenkt werden. Darüber hinaus wurde eine niedrigere Kapitalbindung durch eine deutlich geringere Anzahl umlaufender Tools erreicht. Ein weiteres Plus: Der Ausstoß pro Zeiteinheit konnte durch die höhere Schnittgeschwindigkeit und der dadurch zum Teil um mehr als 50 % kürzeren Hauptzeit erheblich verbessert werden. In einigen Fällen wurde auf die Nutzung von Schneidöl oder Kühlschmierstoffen ganz verzichtet, was die Produktionskosten um bis zu 15% reduzierte. hw

Herr Lindgren, zur EMO wird Sandvik eine Reihe von Neuheiten vorstellen. Welche ist das Highlight?

Wir haben mehrere Highlights. Zu allererst möchte ich das Verzahnungsfräsen nennen. Hier haben wir in kurzer Zeit innovative Lösungen entwickelt, inbesondere unseren Wälzfräser CoroMill 176. Für einen Produktivitätssprung sorgt auch unser neuer Vollhartmetallbohrer-CoroDrill 860. Außerdem haben wir die vibrationsdämpfenden Silent Tools weiter entwickelt. Sie sind nicht mehr als reine Problemlöser für große Fräserlängen zu sehen, sondern nun bereits bei mittleren Längen bis zu 50 Prozent produktiver als ungedämpfte Tools.

Was dürfen Verzahner noch von Ihnen erwarten?

Unser Wendeplatten-Wälzfräser CoroMill 176 ist eine Revolution, der die Produktivität in der Fertigung von Zahnrädern für Großgetriebe im Modul-Bereich zwischen 4 und 9 dramatisch verbessert. Zudem haben wir Werkzeuge zur Zahnradfertigung auf Multi-Task-Maschinen entwickelt. Unsere künftigen Entwicklungen gehen dabei auch zu kleineren Modulen und höherer Präzision, so dass das Verfahren für Nutzfahrzeuge und Baumaschinen noch interessanter wird. Aber auch für Kleinserien und Einzelteile haben wir nun passende Lösungen.

Sprechen Sie hier das mit Heller und Voith entwickelte uP-Gear-Verfahren an?

Zum Beispiel. Beim uP-Gear-Verfahren setzen wir normale Fräser mit Standard-Wendeschneidplatten auf universellen 5-Achsen-Bearbeitungszentren ein. Dieses Verfahren ist weniger produktiv, aber deutlich flexibler und preiswerter und dadurch auch bei kleinen Stückzahlen wirtschaftlich.

Sie nennen CoroMill 176 eine Revolution. Was bringt das Tool realistisch?

Im Vergleich zu einem HSS-Wälzfräser ist unser Hartmetall-Wendeplatten-Werkzeug zwei bis dreimal produktiver und drei bis viermal langlebiger. Außerdem sinken die Werkzeugkosten über den Lebenszyklus um rund 30 Prozent.

Der Wälzfräser ist Ihr erstes Projekt, bei dem Sie mit internationalen Entwicklerteams gearbeitet haben. Ein Modell für die Zukunft?

Universelle Produkte für den breiten Weltmarkt werden wir weiterhin in Schweden entwickeln. Anders ist das bei sehr spezifischen Produkten, etwa für die Verzahnungstechnik oder das Tieflochbohren. Hier sollen die Entwickler näher bei wichtigen Kunden und am Markt sein. Deshalb lag die Federführung beim Wälzfräser in Deutschland. Unsere Aktivitäten im Tieflochbohren werden vom Entwicklungszentrum in England aus geleitet. Das ist ein iterativer Prozess und ein neuer Weg für uns. Bislang haben wir damit sehr gute Erfahrungen gemacht.

Wie hat Sandvik die Krise überstanden?

Wir haben die schwierige Zeit gut überstanden. Natürlich war das auch für uns eine Herausforderung. Aber über flexible Arbeitszeiten konnten wir sehr schnell die Kosten reduzieren und, als sich der Bedarf erholte, Kapazitäten wieder hochfahren. Das hat nur funktioniert, weil unsere Mitarbeiter auf einen Teil ihres Einkommens verzichtet haben. Eine Unterstützung durch die Regierung gibt es in Schweden nicht.

Verglichen mit den Vorkrisenjahren: Wo steht Sandvik heute?

Wir sind wieder in der Nähe unseres Rekordjahres 2008. hw