Hartbearbeitung völlig „stressfrei“

Eine vorgesehene Live-Demonstration auf einer Fachmesse veranlasste Andreas Leichsenring, Applications Manager bei Hardinge etwas ganz Besonderes auszusuchen: Hartbearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide an einem anspruchsvollen Werkstück. Die T-51SP-MSY als passende Maschine für die Werkstück-Bearbeitung wählte er selbst – Roland Kreuzer konnte er dafür gewinnen, aus der umfangreichen Mapal Produktpalette an Hartbearbeitungswerkzeugen die optimalen Tools auszuwählen.

Die Hartbearbeitung durch Zerspanen mit geometrisch bestimmter Schneide rückt immer mehr in den Fokus. Der Grund dafür liegt unter anderem im stetigen technologischen Fortschritt bei Maschinen, Spannzeugen sowie bei Schneidstoffen sowie Beschichtungen.

Die Hartbearbeitung durch Zerspanen mit geometrisch bestimmter Schneide rückt immer mehr in den Fokus. Der Grund dafür liegt unter anderem im stetigen technologischen Fortschritt bei Maschinen, Spannzeugen sowie bei Schneidstoffen sowie Beschichtungen.

Projektpartner

Ganz gleich, ob High Performance Anlage für die individuelle Fertigung oder preisbewusste Performance für einfachere Aufgaben – die Hardinge GmbH bietet Drehzentren für jede Anforderung. Das Super-Präzisions-Hartdrehen öffnet nach zudem alle Möglichkeiten, teure aufwendige Schleifprozesse ohne Qualitätsverluste zu ersetzen. Hartdrehen ist schneller, flexibler, braucht weniger Einrichtzeit und benötigt weniger Operationen.

Als großer Zerspanungsspezialist bietet MAPAL heute weltweit innovative Präzisionswerkzeuge für alle Anwendungsbereiche in der Metallbearbeitung: Die Grundlage für individuelle Bearbeitungs­lösungen von höchster Effizienz und Wirtschaftlichkeit.

Roland Kreuzer von Mapal zögerte keine Minute, als er für den Drehmaschinenhersteller Hardinge, in Österreich durch TECNO.team vertreten, die Werkzeugauslegung für die Hartzerspanung eines Musterteils übernehmen sollte. Die Premiere dieser Bearbeitung war auf der METAV 2012 in Düsseldorf. Begeisterte Besucher und zufriedene Gesichter bei Hardinge und Mapal waren der Lohn für die Vorarbeiten. „Wir sind begeistert von der tollen Projektabwicklung auf hohem Niveau und der ständigen Präsenz des Mapal Spezialisten. Zudem eine Top-Qualität aller eingesetzten Werkzeuge. Besser könnte es nicht sein!“, beschreibt Andreas Leichsenring, Applications Manager bei Hardinge, die Zusammenarbeit mit Mapal.

Doch von Anfang an: Die Hartbearbeitung durch Zerspanen mit geometrisch bestimmter Schneide rückt immer mehr in den Fokus. Der Grund dafür liegt unter anderem im stetigen technologischen Fortschritt bei Maschinen, Spannzeugen sowie bei Schneidstoffen und Beschichtungen. Daraus ergeben sich erweiterte Möglichkeiten im Hinblick auf Prozesssicherheit, Qualität und Standzeit.

Roland Kreuzer, Mapal (links) und Andreas Leichsenring, Hardinge sind mit dem Ergebnis der Zusammenarbeit sehr zufrieden.

Roland Kreuzer, Mapal (links) und Andreas Leichsenring, Hardinge sind mit dem Ergebnis der Zusammenarbeit sehr zufrieden.

Toleranzen bis zu IT 4 möglich

Während vor zehn bis fünfzehn Jahren z. B. die Grenzen für die Genauigkeit beim Hartdrehen noch bei IT 8 lagen, sind heute Toleranzen bis zu IT 4 erreichbar. Dadurch werden zunehmend Schleifoperationen überflüssig und viele gehärtete Teile können jetzt komplett auf Dreh- bzw. Drehfräszentren fertig bearbeitet werden. Besonders vorteilhaft ist es, das komplette Paket bestehend aus Prozess, Maschine, Spannmittel und Werkzeugausrüstung aufeinander abgestimmt auszulegen. Die Spezialisten von Hardinge und Mapal haben deshalb von Beginn an eng zusammen gearbeitet.

Zunächst hat sich Andreas Leichsenring von Hardinge ein Werkstück ausgedacht, an dem an möglichst vielen schwierigen Aufgabenstellungen die Leistungsfähigkeit von Maschine, Spannung und Werkzeug demonstriert werden kann.

Das neue Stech- / Drehsystem VersaCut bietet optimale Voraussetzungen für die speziellen Anforderungen der Hartbearbeitung.

Das neue Stech- / Drehsystem VersaCut bietet optimale Voraussetzungen für die speziellen Anforderungen der Hartbearbeitung.

Ein anspruchsvolles Werkstück

Grundsätzlich gilt bei der Hartbearbeitung, dass ein glatter Schnitt beim Drehen einfacher ist als ein unterbrochener und das Drehen wiederum einfacher ist als Bohren und Fräsen. Also bekam das auf eine Härte von 58 HRC durchgehärtete Musterwerkstück aus 100Cr6 auch entsprechende Geometrien verpasst. Ein unterbrochener Schnitt beim Außen- und Innendrehen sowie Bohr- und Fräsoperationen mit möglichst kleinen Durchmessern gehörten genauso dazu wie das Drehen von Kugelbahnen und das Gewindeschneiden.

Die MicroReam Plus Reibahle mit stirnseitig aufgelötetem Voll PcBN Kopf.

Die MicroReam Plus Reibahle mit stirnseitig aufgelötetem Voll PcBN Kopf.

Die passenden Komponenten

Als passende Maschine wurde eine T-51SP-MSY gewählt. Diese Hardinge Maschine wurde speziell für die Zwei-Achsen-Hochpräzisionsbearbeitung sowie komplexe Bearbeitungsaufgaben konzipiert. Die Hartdrehmaschine ist schwingungsgedämpft und verfügt über Hardinge-Spannzangen-Spindel, Gegenspindel, Y-Achse, angetriebene Werkzeuge und C-Achse für Haupt- und Gegenspindel. Die Hardinge eigene BMT-Revolverplatte kann an allen Stationen des Revolvers angetriebene Werkzeuge aufnehmen, die an der Haupt- und der Gegenspindel zum Einsatz kommen können.

Besondere Bedeutung kommt der Trennstelle zwischen Aufnahmebohrung im Revolver und Werkzeugaufnahme zu. Um an dieser Stelle möglichst wenig von der hohen Maschinensteifigkeit zu verlieren, wurden Mapal Adapter mit HSK-T 63 eingesetzt. Hohe Einzugskräfte, eine exakte Positionierung und eine stabile Plananlage verbunden mit einer kurzen Auskraglänge sorgen beim HSK-T für die bei der Hartbearbeitung notwendige der Steifigkeit an der Werkzeugschneide. „Diese spezielle Schnittstelle ist durch seine sehr hohe Steifigkeit besonders vibrationsarm und besitzt zudem eine hohe Wechselgenauigkeit“, bestätigt auch Andreas Leichsenring.

Nachdem Maschine und Werkzeugspannung bestimmt waren, wurden der Zerspanungsprozess und die dabei zum Einsatz kommenden Werkzeuge ausgelegt. Roland Kreuzer wählte aus der umfangreichen Mapal Produktpalette an Hartbearbeitungswerkzeugen die optimal geeigneten Tools. Mit insgesamt elf Werkzeugen wird in 18 Minuten aus dem leicht verzunderten Rohling ein hochglänzendes, präzises Fertigbauteil.

Das Musterwerkstück mit einer Härte von 58 HRC aus 100Cr6 bekam entsprechende Geometrien verpasst. Ein unterbrochener Schnitt beim Außen- und Innendrehen sowie Bohr- und Fräsoperationen mit möglichst kleinen Durchmessern gehörten genauso dazu wie das Drehen von Kugelbahnen und das Gewindeschneiden.

Das Musterwerkstück mit einer Härte von 58 HRC aus 100Cr6 bekam entsprechende Geometrien verpasst. Ein unterbrochener Schnitt beim Außen- und Innendrehen sowie Bohr- und Fräsoperationen mit möglichst kleinen Durchmessern gehörten genauso dazu wie das Drehen von Kugelbahnen und das Gewindeschneiden.

Als passende Maschine für das Projekt wurde eine T-51SP-MSY gewählt. Diese Hardinge Maschine wurde speziell für die Zwei-Achsen-Hochpräzisionsbearbeitung sowie komplexe Bearbeitungsaufgaben konzipiert.

Als passende Maschine für das Projekt wurde eine T-51SP-MSY gewählt. Diese Hardinge Maschine wurde speziell für die Zwei-Achsen-Hochpräzisionsbearbeitung sowie komplexe Bearbeitungsaufgaben konzipiert.

Die Werkzeug-Highlights

Zunächst werden in der Hauptspindel die Außenkontur überdreht und dann mit einem MEGA-Drill-Hardend am Umfang zwei gegenüberliegende Bohrungen mit Durchmesser 4,8 mm gebohrt. Diese Bohrungen werden dann mit der neuen MicroReam Plus gerieben. Das Besondere an dieser Reibahle ist der stirnseitig aufgelötete Voll PcBN-Kopf. Durch eine neue Technologie von Mapal wird nun auch bei kleinen Durchmessern die Bestückung der Schneiden mit dem Superschneidstoff PcBN möglich.

Als nächste Operation werden an der Eintrittsstelle der Bohrungen zwei Längsnuten gefräst. Dazu taucht ein 6,0 mm OptiMill-Hardend unter 3° ins Volle ein und arbeitet dann die 20 mm lange und 5,0 mm tiefe Nut heraus. In der zentralen, 40 mm großen Bohrung kommt eine HPR Wechselkopf-Reibahle mit PcBN Bestückung zum Einsatz. Mit einem Vorschub von f = 0,4 mm bei n =700 min-1 wird eine Bohrung in der Qualität H7 mit einer Oberflächengüte von Ra 0,25 µm gerieben. Nach der Übergabe des Werkstückes in die Gegenspindel kommen verschiedene Drehoperationen mit den neuen VersaCut Haltern.

Als völlig „stressfrei“ bezeichnet Roland Kreuzer das Gewindedrehen und Andreas Leichsenring bestätigt: „Mit VersaCut sind wir sehr zufrieden. In Verbindung mit dem HSK-T erreichen wir eine enorme Performance.“ Dies bezieht sich auch auf die radiusförmige Kugellaufbahn. Die zu bearbeitende Fläche war dabei von den beiden Nuten unterbrochen. Auch hier leistete ein VersaCut Werkzeug sehr gute Arbeit – inklusive einem völlig gratfreiem Übergang von der Nut zur Mantelfläche.

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