PKD-Werkzeuge: Diese Einflussfaktoren steigern Ihre Produktivität

In Sachen Verschleißfestigkeit und Prozesssicherheit stellen sie alle anderen Schneidstoffe in den Schatten: Werkzeuge aus hochhartem Diamant. Doch wenn Sie schon in hochwertige PKD-Werkzeuge investieren, sollten Sie auch alle Parameter kennen, die den Input und Output in Ihrem Produktionsalltag bestimmen. Erst durch das perfekte Zusammenspiel all dieser Einflussgrößen steigern Sie Ihre Produktivität – und heben Ihre Fertigung auf ein ganz neues Level.

Was bedeutet Produktivität?

Produktivität beschreibt das Verhältnis von Input zu Output. Bleibt der Input gleich und der Output steigt, erhöht sich die Produktivität. Den gleichen Effekt erzielen Sie, indem Sie es schaffen, den Input zu reduzieren, während der Output gleichbleibt. Produktivität umfasst verschiedene Einflussfaktoren:

Einflussfaktor Maschine

Ein großer Einflussfaktor auf die Produktivität ist die Maschine. So ist zum Beispiel die Auslegung Ihrer PKD-Werkzeuge primär abhängig von dem Leistungsdiagramm der Maschinenspindel. Danach richtet sich etwa die Anzahl der Werkzeuge und deren Schneidenanzahl. In unserem Webseminar zeigen wir Ihnen an einem Praxisbeispiel, wie genau sich die Maschinenspindel auf die Produktivität auswirkt.

Einflussfaktor Vorrichtung

Auch die Vorrichtung ist für die Produktivität elementar und muss schon bei der Werkzeugauslegung miteinbezogen werden. Je nachdem, ob es sich um eine sehr labile oder stabile Vorrichtung handelt, werden Schneiden- und Werkzeuggeometrien angepasst.

Vor allem bei der Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen kommt oft eine Vakuumspannung zum Einsatz, die sehr labil ist. Die Aufgabe bei der Werkzeugauslegung ist hier, den Kräftefluss weg vom Werkzeug, hin zum Bauteil und der Vorrichtung zu lenken. Dafür wird das Segment auf der gegenüberliegenden Seite mit einer negativen Schneidenordnung versehen.

Auch bei großen Strukturbauteilen wie einer Batteriewanne ist die Aufspannung labil, da Bearbeitungspunkt und Aufspannung weit auseinanderliegen. Hier bringen wir einen sogenannten „aufhebenden Schnitt“ bzw. eine Kreuzverzahnung am Werkzeug an. Bei einem zweischneidigen Fräser planen wir zum Beispiel auf der einen Seite eine positive, auf der anderen Seite eine negative Schneidenanordnung. Das reduziert die Schneidkräfte, die auf Bauteil, Vorrichtung und Spindel wirken.

Einflussfaktor Prozess

Kühlung

Hinsichtlich der Kühlung kann entweder mit Nassbearbeitung oder Minimalmengenschmierung (MMS) gearbeitet werden, was sich unterschiedlich auf die Produktivität auswirkt. Für die Nassbearbeitung empfehlen wir für PKD-Werkzeuge einen Ölgehalt in der Emulsion zwischen 7 und 9 Prozent. Für Führungsleistenwerkzeuge sollte der Ölgehalt bei mindestens 9 Prozent oder höher liegen, um die Schmierung der Führungsleisten zu gewährleisten und gute Oberflächen zu erzielen.

Der Einsatz der MMS hängt von dem zu bearbeitenden Bauteil ab: Eine Einkanalkühlung empfiehlt sich bei fräslastigen Bauteilen, an denen keine Fertigbearbeitung oder Reibbearbeitung mit engen Form- und Lagetoleranzen vorgenommen wird. Bei engen Toleranzen empfehlen wir die MMS 2-Kanallösung, da wir hier den Ölgehalt variieren und bei Feinbearbeitung beispielsweise auch erhöhen können. Erfahrungsgemäß ist bei dünnwandigen Bauteilen wie Elektromotor- oder Getriebegehäusen, eine Nassbearbeitung vorzuziehen. Aufgrund der Wärme, die bei der Bearbeitung auf das dünnwandige Bauteil gebracht wird, muss ausreichend temperiert werden. Die MMS-Kühlung kann dies nicht leisten und dadurch werden Form- und Lagetoleranzen nicht eingehalten.

Schnittparameter

Mit welchen Schnittparametern setzen wir PKD-Werkzeuge ein? Hier greifen wir auf unsere Erfahrungen zurück und empfehlen Ihnen für Bohr- und Reibwerkzeuge einen Vorschub pro Umdrehung von 2 bis 6 Prozent des Werkzeugdurchmessers. Der empfohlene Vorschub pro Zahn liegt bei Fräswerkzeugen zwischen 0,05 und 0,25 mm. Die Schnittparameter sind jedoch meistens nicht durch das PKD-Werkzeug begrenzt, sondern durch die Maschinenspindel, die Vorrichtung oder das dünnwandige Bauteil.

Einflussfaktor Bauteil

Die Produktivität entscheidet sich schon bei der Auswahl ihrer PKD-Werkzeuge – und die ist von dem Bauteil abhängig, das Sie bearbeiten wollen. Hier spielen vor allem die geforderten Form- und Lagetoleranzen eine Rolle. Grundsätzlich sind Toleranzen am besten mit einem einschneidigen Werkzeug erreichbar, das über fünf Führungsleisten verfügt. Am produktivsten sind wir jedoch mit einem sechsschneidigen Werkzeug. Deshalb arbeiten wir bei Feinbearbeitungen, wenn es die Form- und Lagetoleranzen zulassen, mehrschneidig. Dadurch lässt sich die Hauptzeit bei der Bearbeitung deutlich senken. Jedoch gibt es auch hier Ausnahmen: Bei dünnwandigen Bauteilen raten wir zu einem einschneidigen oder höchstens zweischneidigen Konzept, um die Belastung und Krafteinwirkung auf das Bauteil so minimal wie möglich zu gestalten.

Einflussfaktor Werkzeug

Es ist wichtig, das Werkzeug so steif wie möglich auszulegen. Dabei spielt die Werkzeugspannung eine wichtige Rolle. Generell können Sie bei Bohr-, Fräs- und Reiboperationen (mindestens IT8) ein Schrumpffutter zur Spannung verwenden, bei Reiboperationen auch das Hydrodehnfutter. Bei sehr langauskragenden Reibwerkzeugen empfehlen wir, wenn sie einstufig arbeiten, das einstellbare Schrumpffutter und bei mehrstufigen Reibwerkzeugen den Moduladapter 4×4 oder 6×6.

Für Werkzeuge, die ab der Plananlage länger als 160 mm sind, können wir jedoch auch ein Sonderschrumpffutter speziell für Ihren Anwendungsfall auslegen. Dieses wird an die Störkontur am Bauteil und die Vorrichtung angepasst und führt zu wesentlich besseren Ergebnissen. Es können deutlich höhere Schnittparameter gefahren werden, weil das ganze System steifigkeitsoptimiert ist. Speziell für die Fräsbearbeitung empfehlen wir dieses Sonderfutter, weil wir hier sehr hohe Radialkräfte haben.

Wenn Sie gemeinsam mit uns die Feritgungslinie Ihrer Produktion analysieren möchten, mit dem Ziel, Ihre Produktivität zu erhöhen, können Sie gerne Ihren Gühring-Vertreter ansprechen oder Kontakt zu unserer PKD-Abteilung aufnehmen. Wir nehmen uns gerne dieser Herausforderung an und holen das Maximum für Sie heraus!

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