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Iscar Germany GmbH: Von großen Bauteilen und hohen Schnitttiefen

Für Iscar ist die Schwerzerspanung ein wichtiges Feld, für das man regelmäßig neue Werkzeuge entwickelt und bewährte weiteroptimiert. Beispielsweise gibt es in der Eisenbahn- und der Windkraftbranche gerade in der DACH-Region einige Hidden Champions mit großem Potenzial, die maßgeschneiderte Lösungen benötigen.

Der Begriff Schwerzerspanung ist nicht ganz exakt definiert. Für Iscar umfasst diese sowohl die Zerspanung großer Bauteile als auch die Zerspanung mit hohen Schnitttiefen. Die Anforderungen an Präzisionswerkzeuge für die Schwerzerspanung sind dagegen klar festgelegt: Sie müssen eine sehr gute Performance bieten, lange Standzeiten ermöglichen und zuverlässig arbeiten. Die beiden letzten Punkte sind besonders wichtig. Ein verschlissenes Werkzeug mitten im Prozess zu ersetzen oder ein Werkzeugbruch während der Zerspanung sind inakzeptabel.

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Das Zusammenspiel von effektiver Prozessplanung, geeigneten Werkzeugmaschinen, einer optimalen Aufspannung und minimalem Bauteilwechsel kann solche Herausforderungen meistern. Zerspanungswerkzeuge spielen dabei eine besondere Rolle. Zulieferer aus Branchen wie Energieerzeugung, Luft- und Raumfahrt, Eisenbahn-, Werkzeug- und Formenbau sowie der Schwerindustrie benötigen große, meist auswechselbare Werkzeuge für die Schwerzerspanung, für das Schruppen, Schlichten und Vorschruppen, das Drehen und Bohren.

Iscar führt deshalb eine ganze Reihe effizienter und zuverlässiger Präzisionswerkzeuge im Portfolio, mit denen die wirtschaftliche Fertigung der großen Brocken zuverlässig gelingt.

ISO-Turn-WSP für die Schwerzerspanung

Beispielsweise hat Iscar sein Angebot an ISO-Turn-Wendeschneidplatten (WSP) für das Drehen ausgebaut. Neu sind die CNMG und SMNG 16 und 19 mit R3P-Spanformer zum Schruppen. Ihre geschliffene Oberfläche sorgt für stabilen Halt im Plattensitz und leitet die entstehende Wärme optimal ab. Die WSP verfügen über eine verstärkte Schneidkante und sind dank positivem Spanwinkel äußerst weich schneidend. Ihre innovative Ergometrie reduziert Reibung und Hitze und verbessert die Spanabfuhr.

Eine Weiterentwicklung in der ISO-Turn-Familie sind die LNMX-19/30-Schneideinsätze. Diese hat Iscar speziell für das Schruppen und Schlichten beim Nachdrehen von Schienenrädern designt. Je nach Aufgabe sind unterschiedliche Spanformer für eine gute Spanbildung erhältlich. Das neue F3P-Design ist für das Schlichten von weichen Materialien bis zu 1,5 Millimetern vorgesehen. Für das Schruppen unter instabilen Bedingungen gibt es die WSP mit WKR-Spanformer.

Was mit den Werkzeugen möglich ist und welche kniffligen Aufgaben Anwender mit ihnen lösen können, beweisen jene regelmäßig im Praxiseinsatz. Ein Kunde ist beispielsweise Wankmüller Präzisionsmechanik. Die Aufgabe: Aus einem 500 Kilogramm schweren Rohling aus dem anspruchsvollen Baustahl ST 52 sollte ein Bauteil für Großwellen entstehen. Dafür müssen 340 Kilogramm Material abgetragen werden. Wegen des hohen Schnittdrucks und der hohen Abspanrate war ein leistungsstarkes Werkzeug gefragt. Deshalb setzt Wankmüller Präzisionsmechanik auf Dove IQ Turn von Iscar mit doppelseitigen, rhombischen 80-Grad-Wendeschneidplatten für die Schwerzerspanung von Stahl. Dank der Werkzeuge fürs Schruppdrehen erzielt das Unternehmen hohe Abspanraten und Schnittgeschwindigkeiten. Mit dem Werkzeug fährt Wankmüller durchschnittliche Schnittgeschwindigkeiten von 220 Metern pro Minute, Vorschübe von 0,7 Millimetern pro Umdrehung und Schnitttiefen bis zu sechs Millimeter. Das Zeitspanvolumen liegt bei 924 Kubikzentimetern pro Minute.

Um bei großen Komponenten für die Windenergiebranche mehr als 300 Stufenbohrungen einzubringen, setzt Logaer Maschinenbau auf ein Duo aus Iscars Wechselkopf-Bohrerserie Logiq 3 Cham. Die Bearbeitungszeit verringerte sich so von 21 auf 12 Minuten. Im Vergleich zu Bohrwerkzeugen mit zwei Schneiden erlaubt Logiq 3 Cham um bis zu 100 Prozent höhere Vorschubwerte, was die Produktivität deutlich steigert. Sein Bohrkopf-Klemmsystem ist einfach und sicher zu handhaben und benötigt keine weiteren Ersatzteile. So entstehen selbst in der Maschine nur minimale Rüstzeiten beim Bohrkopfwechsel. Die radiale und axiale Klemmkraft wird ausschließlich in der schwalbenschwanzähnlichen Passung erzeugt. Sie bietet im Zusammenspiel mit den großen Anlageflächen eine sehr hohe Sicherheit auch bei unregelmäßigen Schnittkräften, die beispielsweise bei Anbohrprozessen auf schrägen Flächen oder Querbohrungen entstehen. Die H3P-IQ-Bohrkopfgeometrie mit den geschwungenen Hauptschneiden wurde für den Einsatz bei ISO-P- und ISO-K-Werkstückstoffen entwickelt und ermöglicht ein weiches Schnittverhalten mit kurz brechenden Spanlocken.

Zentrierfähig bei hoher Stabilität

Iscar konzipierte das Bohrkopfzentrum mit den drei spitz zulaufenden Schneiden im Hinblick auf eine gute Zentrierfähigkeit bei möglichst hoher Stabilität. Daraus resultieren geringe Axialkräfte und Drehmomentwerte während des Anbohrens sowie eine hervorragende Eigenzentrierfähigkeit – selbst unter schwierigen Einsatzbedingungen. Alle Bohrkörpervarianten besitzen eine innere Kühlmittelzufuhr an jede Schneide sowie große, polierte Spankammern, die durch variable Spiralwinkel den Spanfluss zusätzlich verbessern. Auf die Logiq-3-Cham-Bohrkörper lassen sich zehn verschiedene Bohrkopfdurchmesser montieren. Mit dieser Auslegung ist der Anwender nicht nur flexibler, er spart auch Lagerhaltungskosten. Die Werkzeuge sind in den Ausführungen 3 × D-, 5 × D und 8 × D für Durchmesser von 12 bis 25,9 Millimetern erhältlich.

Damit sind deutlich kürzere Bearbeitungs- und Rüstzeiten möglich. Dies stieß beim Werkzeugverantwortlichen Michael Gerke und bei Schichtführer Carsten Voß, beide Logaer Maschinenbau, auf großes Interesse. „Wir wussten sofort, wo wir das Bohrsystem einsetzen wollten – bei einer großen Komponente für die Windkraftenergie, die wir regelmäßig auf der Maschine haben“, so Voß. „Hier müssen wir zwölf Lochkreise mit jeweils 26 Stufenbohrungen einbringen, wo später die Stellmotoren montiert werden. Bisher verwendeten wir dafür ein zweischneidiges Werkzeug und benötigten damit 41 Minuten, um alle Löcher zu bohren. Da war also in Sachen Bearbeitungsgeschwindigkeit noch sehr viel Luft nach oben.“ Im Frühjahr bot sich schließlich die Möglichkeit, die dreischneidigen Werkzeuge zum ersten Mal in der Praxis zu testen.

Das Iscar-Team, bestehend aus Claus Mackenstedt, Christian Buck (technische Beratung und Verkauf) und Martin Berlin (Regional Sales Manager North) hatte zusammen mit dem Logaer-Duo eine Stufenbohrung mit zwei Logiq-3-Cham-Bohrern mit 25 und 21 Millimetern Durchmesser ausgeknobelt. „Das sind Standardwerkzeuge, die Logaer ohne großen Programmieraufwand einsetzen kann“, stellt Buck einen der großen Vorteile heraus. Wie schon bei der alten Lösung sollten diese die 100 Millimeter tiefe Bohrung in zwei Schritten einbringen – aber mit deutlich höheren Schnittwerten. Deshalb wurde das groß dimensionierte Windkraftbauteil auf einer Portalfräsmaschine mit 13,5 Metern Verfahrweg bearbeitet. „Die Anlage ist nicht auf hohe Drehzahlen ausgelegt, sondern auf Drehmoment. Sie besitzt die notwendige Kraft für die Bearbeitung mit den hohen Werten“, erklärt Martin Berlin.

Bearbeitungszeit reduziert sich von 21 auf 12 Minuten

Im ersten Schritt wurde mit dem 25-Millimeter-Bohrer die 57 Millimeter tiefe Stufe gesetzt. „Mit dem Logiq 3 Cham konnte Logaer hier mit einem Vorschub von 0,93 Millimetern pro Umdrehung oder umgerechnet 1.400 Millimetern pro Minute arbeiten – etwa doppelt so hohe Werte wie bei der alten Lösung“, erklärt Christian Buck. Dementsprechend verringerte sich auch die Bearbeitungszeit für diesen Prozessschritt von bisher 21 auf 12 Minuten. Mit dem Logiq 3 Cham (21 Millimeter) folgte dann die zweite Bohrung mit einer Tiefe von 43 Millimetern. Auch hier spielte der Bohrer seine Trümpfe voll aus: Ein Vorschub von 0,82 Millimetern pro Umdrehung oder umgerechnet 1.300 Millimetern pro Minute waren problemlos möglich. Nur zehn statt bisher 21 Minuten standen für die zweite Bohrung auf der Uhr. „So benötigten wir für die mehr als 300 Bohrungen mit den Logiq-3-Cham-Bohrern insgesamt nur 22 Minuten“, freut sich Voß. „Wir konnten die Bearbeitungszeit also glatt halbieren.“ Gerhard Müller ergänzt: „Und das hat ja nicht nur Auswirkungen auf die Bearbeitungskosten – viel wichtiger ist, dass wir so Kapazitäten auf unseren Anlagen freischießen können, denn einfach eine weitere solche Anlage hinzustellen, geht nicht.“ „Wir haben nach rund 4.000 Bohrungen aus Sicherheitsgründen die Bohrköpfe getauscht, arbeiten aber noch immer mit den ersten Bohrkörpern“, so Voß.

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