Sandvik Coromant GC4415: Krisen meistern dank optimierter Bearbeitungsmethoden

Auch wenn wir nicht genau voraussagen können, wie die neue Normalität nach der Pandemie aussehen wird, wissen wir von Sandvik Coromant, dass die Kombination aus tiefem Kundenverständnis und einmaligem Zerspanungs-Know-how die beste Basis für eine erfolgreiche Zukunft ist. Rolf Olofsson, Produktmanager bei Sandvik Coromant

Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass Covid-19 auch die Zerspanungsbranche kalt erwischt hat – tatsächlich war die gesamte Wirtschaft auf ein disruptives Ereignis dieser Größenordnung nicht vorbereitet. Es war ein sogenannter „Black Swan Event“: ein Ereignis, dass nicht vorhersehbar ist und alle Beteiligten unerwartet trifft. Fertigungsunternehmen jeder Größenordnung sind jetzt mit zwei möglichen Szenarien konfrontiert.

Einige Hersteller konnten eine hohe Nachfrage verzeichnen und eine Reihe essentieller Branchen, beispielsweise die Lebensmittel- und die Pharmaindustrie, haben während der Krise an Fahrt aufnehmen können. In solchen Fällen sind Bearbeitungslösungen gefragt, die Zerspanungsraten erhöhen, Durchlaufzeiten reduzieren und einen schnellen Wechsel zwischen unterschiedlichen Chargen ermöglichen.

Andere Fertigungsunternehmen wiederum kämpfen gegen eine niedrige Nachfrage. Hier sind Werkzeuglösungen nötig, die mehr Bauteile pro Schneidkante produzieren können und dabei gleichzeitig Prozesssicherheit mit weniger Bearbeitungsunterbrechungen sowie die Möglichkeit bieten, mannlos zu zerspanen.

In beiden Fällen liegt der Schlüssel zu einer profitablen Produktion in einer Kombination aus dem besten Setup an Werkzeugen, von der Maschine bis zur Schneide, und dem Wissen, wie man sie richtig anwendet. Unternehmen sind gut beraten, diese Strategie auch langfristig zu verfolgen, denn zu diesem Zeitpunkt kann niemand sicher sein, wie sich die Situation weiter entwickeln wird. In seiner neusten Ausgabe seines Reports Covid-19: Briefing note beschreibt die Unternehmensberatung McKinsey & Company das zukünftige Wirtschaftsklima für Fertigungsunternehmen als den nächsten Normalfall: ein Umfeld, in dem sie mit unvorhersehbaren und dauerhaften Verschiebungen auf den Märkten rechnen müssen.

Der Report stellt auch fest, dass Resilienz vonnöten ist, wenn die Hersteller einen wirtschaftlich und sozial tragfähigen Weg einschlagen wollen. Eine Analyse von PricewaterhouseCoopers’ (PwC) Covid-19: What it means for industrial manufacturing kommt zu einem ähnlichen Schluss und empfiehlt Unternehmen, in weitere Industriezweige zu expandieren und neue Einnahmequellen zu erschließen – sei es, weil sie durch schrumpfende oder verschwindende Märkte dazu gezwungen sind oder weil sie schlicht und einfach eine Gelegenheit erkennen. Flexibilität ist für Fertigungsunternehmen von essenzieller Bedeutung, wenn sie nicht nur die Pandemie überstehen, sondern auch auf das nächste unvorhersehbare Ereignis vorbereitet sein wollen.

Die neuen Wendeschneidplatten GC4415 und GC4425 basieren auf der Inveio®-Technologie der zweiten Generation, wo die Kristallorientierung erheblich verbessert wurde.

Flexibilität in der Produktion erhöhen

Aber was heißt Flexibilität für Serienfertiger? Hier spielen verschiedene Faktoren eine Rolle. Dazu gehören ein schnellerer Wechsel zwischen den unterschiedlichen Chargen, ein optimierter oder reduzierter Lagerbestand sowie die Reduzierung von Ausfallzeiten, die durch den Austausch verschlissener Wendeschneidplatten entstehen.

Um diese Flexibilität und ein neues Level an Effizienz in der Produktion zu erreichen, ist die Wahl der richtigen Drehbearbeitungslösungen und Wendeschneidplatten von entscheidender Bedeutung. Die meisten Unternehmen sind sich der Rolle bewusst, die der gewählte Schneidstoff dabei spielt. Weniger bekannt ist jedoch, dass ein ganzheitliches Werkzeugkonzept, das von der Wendeschneidplattensorte über Plattensitz/Werkzeugdesign bis hin zum Werkzeughalter und zur Werkzeugspannung, dabei helfen kann, den Ausstoß zu erhöhen, die Kosten zu senken und eine höhere Prozesssicherheit zu erreichen.

Das gilt auch und gerade für zähe und schwer zu zerspanende Werkstoffe wie unlegierte und niedrig legierte Stähle. Um ein optimales Ergebnis zu erzielen, ist es wichtig, die Unterschiede der einzelnen Werkstoffe zu verstehen. Generell geht es darum, mindestens drei der folgenden Ziele zu erreichen: höhere Zerspanungsraten, mehr Bauteile pro Schneidkante, kürzere Durchlaufzeiten, minimierter Abfall, optimierte Nutzung des Lagerbestands oder auch die Möglichkeit, mehrere Komponenten mit der gleichen Sorte bearbeiten zu können.

Während diese Ziele erst einmal einfach klingen, ist es die Bearbeitung von Metallen der ISO P-Werkstoffgruppe nicht. ISO P-Metalle weisen mehrere spezifische Eigenschaften auf, die in einem einzigen Material vereint, schwer zu handhaben sind. Was ist zum Beispiel, wenn ein einzelner Werkstoff die adhäsiven Eigenschaften eines niedrig legierten Stahls mit einer ungewöhnlichen Wärmeleitfähigkeit kombiniert? Ein einzelnes Werkzeug kann nicht immer allen Eigenschaften gerecht werden, zumindest oft nicht ohne exzessiven Verschleiß.

Der entscheidende Faktor dabei ist, dass das Zerspanen von Metallen nicht wie das Trennen von Werkstoffen von geringer Festigkeit funktioniert. Es wird nicht durch das Zerspanwerkzeug in zwei Hälften geteilt, sondern es wird so lange Druck ausgeübt, bis das Material in Form von Spänen entfernt ist. Dieser Prozess erzeugt enorme Hitze und Reibung sowie chemische Reaktionen, die Diffusions- und Kolkverschleiß verursachen können. Auch der Druck in der Spanbildungszone selbst kann den Schneidstoff in Form einer plastischen Verformung beschädigen.

Während die meisten Fertigungsunternehmen versuchen, mindestens drei der oben beschriebenen Ziele zu erreichen, wird die bloße Anwendung aggressiver Schnittparameter zur Verringerung der Bearbeitungszeit alleine nicht helfen. Das gilt zum Beispiel für Unternehmen, die hochpräzise Bauteile für die Luftfahrt- und Wälzlagerindustrie fertigen oder Betriebe, die versuchen, ihren Energieverbrauch und Emissionen zu reduzieren. In der Praxis bedeutet das, dass es manchmal sehr schwierig ist, allen Parametern gerecht zu werden – hier ist Flexibilität gefragt.

Mit dem Angebot weiterer Wendeschneidplattenformen bietet Sandvik Coromant noch mehr Kunden die Möglichkeit, die Vorteile von GC4415 und GC4425 für sich auszunutzen.

Profitables und flexibles Stahldrehen

Sandvik Coromant investiert umfangreich in Forschung und Entwicklung, um den Herausforderungen in der Zerspanung zu begegnen. Ein Resultat davon ist die Entwicklung von GC4415 und GC4425, die neuen ISO P-Hartmetallsorten zum Drehen. Die neuen Wendeschneidplatten basieren auf der Inveio® Technologie der zweiten Generation. Die erste Generation war der technische Durchbruch bei der Verwendung einer unidirektionalen Kristallorientierung in Aluminiumoxidbeschichtungen, dank der die Wendeschneidplatten ein bisher ungekanntes Level an Verschleißfestigkeit und Werkzeugstandzeit erreichten.

Bei der zweiten Generation wurde diese Kristallorientierung erheblich verbessert. Das Ergebnis: noch höhere Verschleißfestigkeit und noch zuverlässigere Prozesse mit gesteigerter Qualität und Leistung. Darüber hinaus wurden die Temperaturbeständigkeit und Zähigkeit optimiert, so dass der Anwendungsbereich erweitert werden konnte. Fertigungsunternehmen haben so die Möglichkeit, den Herausforderungen der ISO P-Drehbearbeitung zu begegnen und gleichzeitig die oben aufgeführten Ziele zur Optimierung zu erreichen. Darüber hinaus bieten die neuen Sorten ein hohes Maß an Flexibilität, da sie sowohl in der Klein- als auch in der Großserienfertigung eingesetzt werden können.

Von diesen Eigenschaften kann nicht nur der allgemeine Maschinenbau profitieren, sondern auch Unternehmen aus den Bereichen Automobil, Energieerzeugung und Luftfahrt sowie die Wälzlager- und Öl- und Gasindustrie. Sandvik Coromant arbeitet bereits mit einigen Partnern zusammen, die die neuen ISO P-Sorten in der Außen- und Innendrehbearbeitung früh eingesetzt haben, vom Schruppen bis hin zum Schlichten sowie in Anwendungen mit kontinuierlichen bis unterbrochenen Schnitten.

Getestet wurde die neue Sorte GC4425 unter anderem von einem Kunden aus dem allgemeinen Maschinenbau zur Herstellung von Druckwalzen aus einem ISO P Werkstoff mit einer Härte von 205 HB. GC4425 ist für verbesserte Verschleißfestigkeit, Temperaturbeständigkeit und Zähigkeit ausgelegt und darüber hinaus in der Lage, höhere Schnittdaten zu realisieren. Das Werkstück wurde bei einer Schnittgeschwindigkeit (vc) von 200 m/min, einem Vorschub (fn) von 0,4 mm/U und einer Schnitttiefe (ap) von 4,0 mm einer kontinuierlichen axialen, äußeren Vorschlichtbearbeitung unterzogen. Die Wendeschneidplatte eines Wettbewerbers erreichte hier eine Standzeit von zwölf Bauteilen, bevor sie durch plastische Verformung verschlissen war. GC4425 hingegen hielt bei stabilem und vorhersehbarem Verschleiß 50 Prozent länger.

Fazit

Auch wenn wir nicht genau wissen können, wie die neue Normalität nach der Pandemie aussehen wird, wissen wir von Sandvik Coromant, dass die Kombination aus tiefem Kundenverständnis und einmaligem Zerspanungs-Know-how die beste Basis für eine erfolgreiche Zukunft ist.