Krisen-Paroli Flexible Zerspanungsstrategien helfen in Krisenzeiten

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Sandvik Coromant gesteht mit Blick auf die Corona-Auswirkungen, dass „Unvorhersehbarkeit das neue Normal“ ist. Wie Zerspaner richtig reagieren können, verrät ein Produktmanager des Unternehmens.

Man übertreibt keineswegs, wenn man sagt, dass Covid-19 auch die Zerspanungsbranche kalt erwischt hat. Tatsächlich war man nirgends auf ein disruptives Ereignis dieser Größenordnung vorbereitet. Es war ein sogenannter „Black Swan Event“ – also etwas, dass alle Beteiligten unerwartet trifft. Fertigungsunternehmen jeglicher Größe sind jetzt mit zwei möglichen Szenarien konfrontiert. Denn während einige Sektoren, wie die Pharmaindustrie oder der Lebensmittelbereich und die Logistik Rückenwind verspüren, kämpfen andere Branchen ums Überleben. Für beide Fälle aber, kann man sich als Zerspaner rüsten. Denn im ersten Szenario helfen Bearbeitungsstrategien und Werkzeuge, die effektiver arbeiten und die Durchlaufzeiten reduzieren. Und im anderen Fall sollte man auf Werkzeugsysteme zurückgreifen, die quasi mehr Bauteile pro Schneidkante fertigen können und die Prozesssicherheit auch im mannlosen Betrieb gewährleisten.

Problemkompensierende Schritte tun – das raten Studien

Egal, zu welcher Kategorie der Betroffenen man zählt, profitabel fertigen kann man nur, wenn man für seinen Fall die besten Werkzeuge einsetzt und von der Maschine bis zur Schneide weiß, wie man es richtig macht. Eine McKinsey-Studie stellt mit Blick auf die künftige Situation für die Fertigungsbranche unter anderem fest, dass man flexibel bleiben sollte, um vor Unvorhergesehenem nicht kapitulieren zu müssen. Eine Studie von Pricewaterhousecoopers liest sich ähnlich. Sie rät aber zusätzlich dazu, dass man in weitere Industriezweige expandieren sollte, um neue Einnahmequellen sprudeln zu lassen. Wie man es also dreht und wendet, Flexibilität ist die Quintessenz. Leicht gesagt!

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Was heißt Flexibilität aber für den Zerspanungsalltag?

Hier spielen verschiedene Faktoren eine Rolle. Etwa Möglichkeiten für schnellere Wechsel zwischen den unterschiedlichen Chargen, ein optimierter respektive reduzierter Lagerbestand sowie die Minimierung von Ausfallzeiten, was durch den rechtzeitigen Austausch verschlissener Wendeschneidplatten machbar ist.

Beispielsweise ist für das Drehen die Wahl der richtigen Bearbeitungsstrategie nebst Wendeschneidplatten von entscheidender Bedeutung. Die meisten wissen zwar, wie wichtig dafür der gewählte Schneidstoff ist. Doch weniger bekannt ist, dass ein alle Aspekte berücksichtigendes Werkzeugkonzept, das von der Wendeschneidplatten-Sorte über den Plattensitz beziehungsweise das Werkzeugdesign bis hin zum Werkzeughalter und zur Werkzeugspannung reicht, dabei helfen kann, den Ausstoß zu erhöhen, Kosten zu senken und prozesssicherer zu zerspanen.

Das gilt speziell dann, wenn man zähe und schwer zu zerspanende Werkstoffe, wie unlegierte und niedrig legierte Stähle, bearbeiten will. Für diese sind etwa die Sandvik-Schneidsorten GC4415 und GC4425 zu empfehlen. Um dabei erfolgreich zu sein, ist es wichtig, die Unterschiede der einzelnen zu bearbeitenden Werkstoffe zu verstehen. Drei der folgenden Ziele sollten dazu erreicht sein: höhere Zerspanungsraten, mehr Bauteile pro Schneidkante, kürzere Durchlaufzeiten, minimierter Abfall, bessere Nutzung des Lagerbestands und/oder die Möglichkeit, mehrere Komponenten mit der gleichen Schneidsorte bearbeiten zu können.

Zerspanung läuft halt anders, als Werkstoffe nur zu zerschneiden

Während die oben genannten Ziele erst einmal einfach klingen, ist es die Bearbeitung von Metallen der ISO-P-Werkstoffgruppe (Stahl und Stahlguss) nicht. Diese Metalle haben einige Eigenschaften, die, wenn sie, wie hier, in einem einzigen Material vereint sind, nicht trivial zu handhaben sind. Was ist zum Beispiel, wenn ein Werkstoff die adhäsiven Eigenschaften eines niedrig legierten Stahls mit einer ungewöhnlichen Wärmeleitfähigkeit kombiniert? Ein einzelnes Zerspanungswerkzeug kann dann nicht allen Eigenschaften gerecht werden –zumindest nicht, ohne über Gebühr zu verschleißen.

Der entscheidende Faktor dabei ist, dass das Zerspanen von Metallen nicht wie das Trennen von Werkstoffen von geringer Festigkeit funktioniert. Es wird durch das Zerspanungswerkzeug eben nicht einfach in zwei Hälften geteilt. Denn es wird bei der Zerspanung so lange Druck auf die Materialoberfläche ausgeübt, bis das Werkzeug eindringt und Späne entstehen. Das funkioniert nicht ohne Reibung und damit ohne Hitze am Ort des Geschehens. Auch chemische Reaktionen, die Diffusions- und Kolkverschleiß verursachen können, spielen eine Rolle. Und der für die Zerspanung nötige Druck in der Spanbildungszone kann von sich aus den Schneidstoff plastisch verformen.

Während die meisten Praktiker versuchen, mindestens drei der oben beschriebenen Ziele zu erreichen, helfen aggressive Schnittparameter alleine nicht, um die Bearbeitungszeit zu verkürzen. Das sollten alle bedenken, die hochpräzise Bauteile für die Luftfahrt- und Wälzlagerindustrie fertigen, oder für Betriebe, die versuchen, ihren Energiebedarf und ihre Emissionen zu reduzieren. Praktisch heißt das, dass es manchmal sehr schwierig ist, allen Parametern gerecht zu werden – dann ist eben Flexibilität gefragt.

Die Inveio-Technologie der zweiten Generation „dreht auf“

Sandvik Coromant investiert deshalb viel in Forschung und Entwicklung, um den Herausforderungen zu begegnen. Ein Resultat davon sind die Scheidstoffsorten GC4415 und GC4425, die ISO-P-Hartmetallsorten für die Drehbearbeitung.

Diese neuen Wendeschneidplatten basieren auf der Inveio-Technologie der zweiten Generation. Die erste Generation markiert den technischen Durchbruch beim Einsatz einer unidirektionalen Kristallorientierung in Aluminiumoxidbeschichtungen. Wegen dieser konnte man die Wendeschneidplatten in Sachen Verschleißverhalten wesentlich robuster machen.

Die zweite Generation nun, hat eine erheblich verbesserte Kristallorientierung zu bieten. Die Verschleißfestigkeit ist damit noch höher und bei der Zerspanungsarbeit kann mit höheren Schnittparametern prozesssicher durchgeführt werden. Letztlich steigt auch die Qualität der Endprodukte. Weil auch die Temperaturbeständigkeit und die Zähigkeit verbessert wurden, können die Wendeschneidplatten in einem breiteren Anwendungsspektrum genutzt werden. Das ist auch unter Flexibilität zu verstehen, denn man meistert die Herausforderungen bei der ISO-P-Drehbearbeitung und gleichzeitig erreicht man viele der oben genannten Ziele. Nicht zuletzt eignen sich die neuen Schneidstoffsorten für die Klein- und Großserienfertigung. Man ist also für beides gewappnet, und braucht je nach Auftragslage meist nur wenige Typen im Lager zu bevorraten.

Harten Zerspanungsmodalitäten die Zähne gezeigt

Sandvik Coromant arbeitet bereits mit einigen Partnern zusammen, die die neuen ISO-P-Sorten in der Außen- und Innendrehbearbeitung eingesetzt haben. Und zwar für das Schruppen bis hin zum Schlichten sowie in Anwendungen mit kontinuierlichen bis unterbrochenen Schnitten.

Getestet wurde die neue Sorte GC4425 unter anderem im allgemeinen Maschinenbau zur Herstellung von Druckwalzen aus einem ISO-P-Werkstoff der Härte 205 HB. GC4425 steht für Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und hält hohen Temperaturen stand. Das erlaubt es, höhere Schnittdaten zu fahren.

Das Werkstück wurde bei einer Schnittgeschwindigkeit (v_c) von 200 m/min, einem Vorschub (f_n) von 0,4 mm pro Umdrehung und einer Schnitttiefe (a_p) von 4 mm einer kontinuierlichen axialen, äußeren Vorschlichtbearbeitung unterzogen. Die Wendeschneidplatte eines Wettbewerbers schaffte dabei 12 Bauteile, bevor sie durch plastische Verformung verschlissen war. Bis der GC4425 an seine Grenzen kam, lagen 18 Bauteile vor.

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