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dihw MAGAZIN 4/2021

Die seit 2009 bestehende deutschsprachige Fachpublikation dihw MAGAZIN – DIAMANT HOCHLEISTUNGSWERKZEUGE – unabhängige Fachzeitschrift für PKD, PVD, CVD, CBN, Hartmetall – berichtet in einem vierteljährlichen Turnus über Werkzeuge zur Bearbeitung von Metallen, Metalllegierungen, Verbundwerkstoffen, Naturstein, Beton, Holz und Holzprodukten, Glas sowie sonstigen Produkten bis hin zum Wasserstrahlschneiden mit Diamantdüsen von Tiefkühlprodukten.

Titelstory zu

Titelstory zu herkömmlichen Bürstensystemen auf dem Markt spielen die Keramikfasern ihre Vorteile aus. Entsprechende Vergleichstests wurden bei einem Automobilzulieferer durchgeführt, dessen produzierte Zylinderköpfe für einen bekannten Sportwagenhersteller in der Serienfertigung immer noch Restgrate aufwiesen. Die Teile aus Aluminium- Druckguss wurden an der Auslassseite aus Prozessgründen mit einem WSP-Messerkopf trocken bearbeitet, sodass in Richtung Auslasskanäle und an den Guss-Außenkonturen erheblich Grat erzeugt wurde, der eigentlich prozesssicher entfernt werden sollte. Mit der bis dato eingesetzten Tellerbürste mit Schleifnylon-Besatz SiC war es jedoch nicht möglich, die Gratwurzel in der gewünschten Prozessgeschwindigkeit zu entfernen. Daraufhin wurde die Keramikfaser-Bürste des Typs BÜA21- CB40M mit weißen Xebec-Keramikfasern und 40 mm Durchmesser, ebenfalls in der Trockenbearbeitung, mit den Schnittparametern n = 2.400 U/min, f = 4.000 mm/min und ap = 1,00 mm eingesetzt. Das Ergebnis zeigte, dass die Keramikfaser-Bürste ein wesentlich besseres Entgratergebnis erzielte und keine Sekundärgrate entstanden. Auch die gewünschte Prozessgeschwindigkeit konnte eingehalten werden. Kombination aus PKD-Fräser und Keramikfaser-Bürste sorgte für 30 Minuten schnellere Bearbeitungszeit Vor ähnlichen Problematiken mit einem Bauteil aus Aluminium-Sandguss stand das dafür beauftragte Unternehmen, als es ebenfalls um die Entgratung von mehreren eingefrästen Taschen ging. Der halbkreisförmige „Kameraträger“ mit etwa 600 mm Durchmesser für die Optikindustrie sollte dabei mit mehreren Aussparungen versehen werden, die zur Kameraaufnahme dienen. Die äußere, bei Gusskonturen üblich undefinierte, Kontur der gefrästen Tasche sollte dabei vollständig entgratet werden, was angesichts der bei der Herstellung der Aussparungen entstandenen Grate prozesssicher nicht möglich war. Um den gesamten Ablauf deutlich zu optimieren, wurden die bisher eingesetzten Vollhartmetall-Fräswerkzeuge, die viel zu große Gratwurzeln erzeugten, durch PKD-Fräser aus dem Hause KEMPF ausgetauscht. Die Die verschiedenen Bürstentypen (Farben) im Überblick – für unterschiedliche Anwendungsfälle und Materialien sind natürlich auch unterschiedliche Eigenschaften der eingesetzten Keramikfasern notwendig. Die vier Farben sind hierbei lediglich das Unterscheidungsmerkmal für unterschiedliche Härtegrade bzw. für die sich daraus ergebende Abrasivität der Fasern. Die gefräste Tasche an der Außenseite des Kameraträgers oberhalb der Aussparung für die Kamera. Um die Kontur zu entgraten, wird die gesamte Fläche einfach mit einer Oberflächen-Bürste mittlerer Abrasivität (rot) des Typs BÜA11-CB25M abgefahren. Durch die Verwendung des PKD- Standardfräsers KF910 aus dem Hause KEMPF wurde zudem eine gratminimierter Fräsprozess implementiert, der die Standzeit des Fräsers und der Keramikfaser-Bürste mit Durchmesser 25 mm um ein Vielfaches erhöht. Standardfräser KF910 mit den Durchmessern 14 mm und 20 mm sowie ein PKD-Sonderwerkzeug mit 38 mm Durchmesser leisteten dabei so gute Vorarbeit, dass die zum Entgraten der Konturen eingesetzte Keramikfaser- Oberflächenbürste nur noch minimale Grate entfernen mussten. So senkte sich nicht nur der Verschleiß und somit auch die Standzeit der eingesetzten Keramikfaser-Bürste, sondern auch die Haltbarkeit der PKD-Fräser übertraf die der vorher eingesetzten VHM-Fräser um ein Vielfaches. Die in mittelgroßer Serie produzierten Kameraträger werden seither mit dem optimierten Verfahren und den nun eingesetzten PKD Fräsern ganze 30 Minuten schneller gefertigt. Eine manuelle Nacharbeit ist nicht mehr notwendig, da alle Prozesse maschinell in gleichbleibender Qualität umgesetzt werden. Keramikfaser-Werkzeuge lohnen sich auch bei Kleinserien Auch bei Kleinserien oder sogar in der Prototypenfertigung spielen Entgratvorgänge eine wichtige Rolle. Vor allem, wenn hochpräzise Bauteile bearbeitet werden müssen, ist nicht die Menge, sondern rein die erreichte Qualität der Bearbeitung ausschlaggebend. Dies trifft insbesondere für Bauteile aus der Luft- und Raumfahrt zu. In diesem Bereich hat sich die Firma Seiffer & Steiner Präzisionsteile GmbH in Lauffen am Neckar über die deutschen Grenzen hinaus einen Namen gemacht und unter anderem ein hochpräzises optisches Sensorteil für Satelliten mitentwickelt und Teile der Prototypenfertigung übernommen. Da hierbei höchste Präzision und Fertigungsqualität die Voraussetzungen sind, war die komplett maschinelle und gratfreie Herstellung obligatorisch. Doch gerade bei der maschinellen Entgratung der vielen Bohrungen mit teilweise asymmetrischen und gewölbten Konturen sowie der Bearbeitung der Oberflächen, war Seiffer & Steiner auf entsprechende Werkzeuglösungen angewiesen, auf die bis dato noch nicht zurückgegriffen werden konnte. Ein Messebesuch auf der Deburring Expo in Karlsruhe und der daraus resultierende Erstkontakt zum Ent- 8 dihw 13 · 4 2021

Titelstory An der Stirnseite des optischen Sensorbauteils kam die Oberflächen-Keramikfaser-Bürste BÜA32-CB15M zum Einsatz, um alle Konturen scharfkantig zu entgraten, ohne jedoch eine Fase zu erzeugen. Die kleinen Querbohrungen innerhalb der Hauptbohrung wurden mit einem flexiblen Schleifstift des Typs BÜCH-PB-4B (blau) mit Durchmesser 4 mm sehr fein entgratet. gratspezialisten KEMPF aus Reichenbach- Fils sollte dies nachhaltig ändern. Um die vielen Flächen, Bohrungen und 3-D-Konturen vor allem prozesssicher und absolut gratfrei direkt in der Maschine herzustellen, wurden unter anderem eine Vielzahl von Keramikfaser-Werkzeugen verwendet. So wurden mit einer Keramik Cross- Hole-Bürste sämtliche Querbohrungen entgratet. Die dafür konzipierte Bürste steuert dabei die Flanken der Keramikfasern durch die entstehende Fliehkraft an die Bohrungswand und kann so feine Grate bis 0,1 mm effizient entfernen, ohne dabei die Bohrung zu beschädigen. Mit unterschiedlichen Werkzeuglängen können mit dieser Lösung nicht nur „normale“ Bohrungen, sondern auch Tieflochbohrungen bis zu 370 mm bearbeitet werden. Für die Fläche des Anbauflansches des etwa 100 mm langen Bauteils aus hochfestem Titan wurde eine Oberflächenbürste mit Durchmesser 15 mm eingesetzt, die bestens dafür geeignet ist, um Planflächen zu entgraten ohne eine zu große Kantenverrundung zu erzeugen. Verschiedene Keramikschleifstifte mit flexiblem Schaft und speziellem Keramik-Werkstoffkopf sorgen schließlich für das nötige Finish und realisieren punktgenau die letzten Feinstentgratungen an Konturen und Bohrungen im Bereich unter 10 mm Durchmesser. Es zeigt sich, Auch die Schleifstifte mit pantentiertem Keramik-Stein aus abrasivem keramischen Fasermaterial machen sich die einzigartigen Eigenschaften zu Nutze und eignen sich perfekt für Entgratungen und Polierarbeiten. Die im Bild gezeigten Varianten mit flexiblem Schaft sorgen zusätzlich für einen sanften und flexiblen Kontakt zum Werkstück und erlauben somit Feinstentgratungen ohne Verspringen des Werkzeugs, vor allem bei Bearbeitungen von Querbohrungen. Die Xebec-Keramikfasern in Nahaufnahme – Die einzelnen Keramikfaser-Stäbe bestehen selbst aus ca. 1.000 gebundenen Keramikfasern, die jeweils nur einige µm dick sind. Die Spitzen der Keramikfasern sind gleichzeitig die Schneidkanten, die aufgrund der besonderen Keramikwerkstoff-Eigenschaften Temperaturen von bis zu 150° C standhalten. Darüber hinaus schärfen sich die Schneidkanten während der Bearbeitung selbst nach, sodass stets eine gleichmäßige Schleifwirkung ermöglicht wird und hervorragende Oberflächengüten bzw. Entgratergebnisse erzielt werden. Da die Keramikfasern im Gegensatz zu Drahtbürsten immer wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, wird die Werkstückoberfläche nicht verletzt und die geometrische Form nicht verändert. Somit eignet sich der Einsatz der Keramikfaser-Werkzeuge auch dann, wenn ein spezielles Oberflächenfinish erzielt werden soll. dass Keramik einer der vielfältigst einsetzbaren Schneidstoffe ist. Der älteste künstliche Werkstoff der Welt spielte in der Menschheitsgeschichte schon immer eine Rolle und wird mit dem Einsatz als „technische Keramik“ gefragter denn je, denn sie lässt sich mittlerweile der High-Tech-Sparte zuordnen und bietet weiterhin sehr viel Potenzial. Auch im Bereich der Zerspanung bietet Keramik, beispielsweise durch die höhere Materialhärte im Vergleich zu Hartmetall, wesentliche Vorteile und wird dennoch oft unterschätzt. Dabei zeigen die aufgeführten Beispiele, dass Werkzeuge aus Keramikfaser bzw. Keramikstein genau dann ihre Vorteile ausspielen, wenn konventionelle Werkzeuge an ihre Grenzen stoßen und Bauteile dann trotzdem manuell nachgearbeitet werden müssen. KEMPF als Entgratspezialist stellt dabei die Werkzeuglösung zur Verfügung, die genau diese unnötigen Prozesse eliminieren und dem Kunden damit Zeit, Geld und Nerven erspart und die Fertigung optimiert. Weitere Infos: www.kempf-tools.de dihw 13 · 4 2021 9

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