Asch & Sebert fertigt Kühlmittelring mit Präzisionsfräsern von Horn

Asch & Sebert hat einen Kühlmittelring entwickelt, bei dem sich die Kühlmitteldüsen automatisch der Werkzeuglänge anpassen. Für das Fräsen der Verzahnung mit Modul 1 setzt das Unternehmen auf das Zirkularfrässystem von Horn.

Der Startschuss für die Entwicklung der Kühlmittelringe fiel im wirtschaftlich schwierigen Jahr 2009. Aufgrund der weltweit schwachen Auftragslage entstand bei Asch & Sebert die Idee, ein eigenes Produkt auf den Markt zu bringen. Wie in vielen Fertigungen zeigte sich auch in der eigenen Produktion das bekannte Problem der Kühlmittelzufuhr bei unterschiedlich langen Werkzeugen. „Hier wollten wir ansetzen und begannen mit der Entwicklung eines automatisch einstellbaren Kühlmittelrings“, so Sebert. Nach mehreren Prototypen kam das System auf den eigenen Maschinen in Langzeittests zum Einsatz. Parallel zur Entwicklung investierte das Unternehmen viel Zeit in umfassende Patentrecherchen, um bestehende Schutzrechte auszuschließen. Im Jahr 2015 meldete Sebert das System schließlich zum Patent an.

Das Zirkularfrässystem von Horn deckt ein breites Spektrum an Fräsprozessen ab – von Nut- und Trennfräsen bis hin zum Verzahnungsfräsen.

Der Weg in den Markt

„Wir sind von dem System absolut überzeugt, doch ohne entsprechendes Marketingbudget war die Markteinführung ein harter Kampf“, berichtet Sebert. Der Geschäftsführer suchte früh den Kontakt zu verschiedenen Maschinenherstellern. „Ein großer Maschinenbauer hat uns eine weitreichende Kooperation zugesagt, aber nach mehrjähriger Entwicklungsarbeit kurzfristig den Stecker gezogen. Das war nach den hohen Entwicklungskosten ein harter Rückschlag“, erinnert sich Sebert. Doch der Tüftler lies nicht locker und vertiefte die Gespräche mit anderen Maschinenbauunternehmen. Mit Erfolg: Mehrere namhafte Hersteller setzen den Kühlmittelring heute auf zahlreichen Bearbeitungszentren ein. Fanuc hat für das Kühlmittelsystem zudem eine App entwickelt, die die Position der Kühlmitteldüsen automatisch über die eingegebenen Werkzeugdaten steuert.

Die mechanischen Komponenten der Kühlmittelringe fertigt Asch & Sebert in der eigenen Produktion. Die Verstellung der Kühlmitteldüsen erfolgt über eine Mechanik mit Stellverzahnung. Für das Fräsen der Verzahnung mit Modul 1 setzt Sebert mit seinem Team auf das Zirkularfrässystem von Horn. „Von Anfang an haben wir auf die Systeme von Horn gesetzt. Wir haben auch Werkzeuge anderer Hersteller getestet, aber kein Frässystem bot uns diese Flexibilität – vor allem bei sehr langen Werkzeugauskragungen trennt sich schnell die Spreu vom Weizen“, veranschaulicht Sebert.

Durch den schwingungsdämpfenden Vollhartmetallschaft treten trotz der langen Auskragung keine Probleme mit Vibrationen des Werkzeugs auf.

Präzise Verzahnungen

Zum Einsatz kommt das Horn-Zirkularfrässystem 613. Das Sonderprofil der sechs Zähne des Werkzeugs gleicht dem Soll-Profil der Zahnflanken des Werkstücks. Die Auskragung des Werkzeugs ist aufgrund der Gegebenheiten lang. Durch den schwingungsdämpfenden Vollhartmetallschaft treten keine Probleme mit Vibrationen des Werkzeugs auf. Die präzise Schnittstelle zwischen Träger und Schneidplatte ermöglicht einen µ-genauen Rund- und Planlauf der Schneidplatte beim Wechsel. Das Schruppen und Schlichten geschieht mit demselben Werkzeug.

Mit mehreren Zustellungen fräst das Werkzeug die einzelnen Zähne in das Werkstück. Die Schruppschnitte haben eine Tiefe von ap = 0,2 mm und werden mit einer Schnittgeschwindigkeit von vc = 100 m/min gefräst. Das Schlichtaufmaß beträgt 0,1 mm. Die Schlichtzustellung für das letzte Zehntel bis zum Fertigmaß fräst das Werkzeug mit einer Schnittgeschwindigkeit von vc = 100 m/min. Die Fräsrichtung erfolgt im Gegenlauf. Die Werkzeuge von Horn weisen, trotz des hohen Schnittdrucks durch die sechs Zähne, eine hohe Stabilität auf. Die sechs Zähne bieten hierbei eine hohe Fräsleistung und die Möglichkeit, höhere Schnittgeschwindigkeiten zu fahren. „Wir haben trotz der langen Werkzeugauskragung keine Probleme mit Rattermarken auf der Oberfläche. Hierbei achten wir natürlich auch auf eine sehr steife Spannung der Bauteile. Die Werkzeuge würden die Zähne auch im Vollschnitt problemlos fräsen. Wir sind jedoch bewusst auf mehrere Zustellungen gegangen, um für dieses zentrale Bauteil die optimale Verzahnungsqualität zu erreichen“, erläutert Sebert.

Die Qualität der Verzahnung spielt diesem zentralen Bauteil eine wichtige Rolle.

Breites Einsatzspektrum

Nut-, Trenn- oder Verzahnungsfräsen – dies sind nur drei der Fräsprozesse, die das Horn-Zirkularfrässystem produktiv abdeckt. Als vielseitig einsetzbares Werkzeug bedient das breit aufgestellte Portfolio zudem zahlreiche weitere Anwendungen. Dazu zählen die präzise Bohrungsbearbeitung ab einem Innendurchmesser von 8,0 mm, das Schlitzfräsen schmaler Nuten ab 0,2 mm Breite sowie das Fräsen von Passverzahnungen. Die Fräswerkzeuge stehen sowohl in zahlreichen Standardvarianten als auch in kundenspezifischen Sonderausführungen zur Verfügung.

Das Zirkularfrässystem von Horn ist schnell, prozesssicher und erzielt gute Oberflächenergebnisse. Das auf einer Helixbahn geführte Werkzeug taucht schräg oder sehr flach in das Material ein, was unter anderem die reproduzierbare Herstellung hochwertiger Gewinde ermöglicht. Im Vergleich zur Bearbeitung mit Wendeschneidplatten bei größeren Durchmessern oder VHM-Fräsern bei kleineren Durchmessern ist Zirkularfräsen in der Regel wirtschaftlicher. Zirkularfräser eignen sich für die Bearbeitung von Stahl, Sonderstählen, Titan, Aluminium sowie weiteren Sonderlegierungen. Neben klassischen Anwendungen wie Nut-, Bohrzirkular-, Gewinde-, T-Nut-, Profil- und Verzahnungsfräsen überzeugen sie auch in Sonderanwendungen, etwa beim Fräsen von Dichtnuten oder in der Pleuelbearbeitung.

OEM und Nachrüstung

Neben der OEM-Erstausrüstung mehrerer Maschinenhersteller bietet Asch & Sebert die Kühlmittelringe auch zur Nachrüstung bestehender und auch älterer Maschinen an. Das System besteht aus dem Kühlmittelring und einer zugehörigen Steuerungsbox, die direkt mit der Maschinensteuerung verbunden ist und die Werkzeugdaten ausliest. Die Installation erfolgt dabei in Abstimmung mit dem jeweiligen Maschinenhersteller. Alternativ ist eine Variante mit Handsteuerung verfügbar, die ohne direkte Kommunikation mit der Maschinensoftware auskommt. In diesem Fall wird die Position der Kühlmitteldüsen über ein Bedienpanel neben der Maschinensteuerung eingestellt.

Das System liefert einen maximalen Kühlmitteldruck von 15 bar, was für die äußere Kühlmittelzufuhr in den meisten Anwendungen ausreichend ist. Höhere Drücke würden zu einer starken Vernebelung des Kühlschmierstoffs führen und dessen Wirkung beeinträchtigen. Eine wichtige Rolle bei der Entwicklung spielt für Sebert die Zusammenarbeit mit Horn. „Wir setzten von Anfang an auf die Horn-Systeme. Kein anderes Frässystem bietet uns die Flexibilität, die wir benötigen“, betont der Geschäftsführer abschließend.