Präzisionswerkzeuge im Formenbau Hochverschleißfeste Werkstoffe für Formenbau bearbeiten

Autor / Redakteur: Ingo Bernartz / Andrea Gillhuber

Ferro Titanit U oder Böhler M340 gewinnen beim Kunststoffspritzen an Bedeutung. Lefo Formenbau und MMC Hitachi Tool haben Bearbeitungsstrategien entwickelt, mit denen sich schwierig zerspanbare Materialien mit Vollhartmetall-Fräsern wirtschaftlich schruppen und schlichten lassen.

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Die Lefo Formenbau hat gemeinsam mit MMC Hitachi Tool Bearbeitungsstrategien entwickelt, mit denen sich auch schwierig zerspanbare Materialien mit hochwertigen Vollhartmetall-Fräsern wirtschaftlich schruppen und bis auf Fertigmaß schlichten lassen.
Die Lefo Formenbau hat gemeinsam mit MMC Hitachi Tool Bearbeitungsstrategien entwickelt, mit denen sich auch schwierig zerspanbare Materialien mit hochwertigen Vollhartmetall-Fräsern wirtschaftlich schruppen und bis auf Fertigmaß schlichten lassen.
(Bild: Lefo/MMC Hitachi)

Mit komplizierten Teilen kennt sich Lefo Formenbau aus. „Unser Know-how ist vor allem gefragt, wenn es um Werkzeuge für komplizierte Teile geht. Dies erfordert eine Menge Wissen und Erfahrung, weshalb wir etwa 50 % der Werkzeuge bei uns im Haus konstruieren“, erläutert Holger Kieninger, Geschäftsführer von Lefo Formenbau. Als sehr wichtig für den Projekterfolg sieht man bei dem Unternehmen aus Stockach am Bodensee die enge Zusammenarbeit mit Technologiepartnern an, nicht zuletzt bei Präzisionswerkzeugen.

Formenbau für Elektromotoren

So auch im Fall des Mehrkomponentenwerkzeugs zur Umspritzung von Blechpaketen, das als Frästeil aus dem Werkstoff auf der fünfachsigen Hermle C40U bearbeitet werden sollte. In das Werkzeug, das zur Produktion von Rotoren und Statoren von Elektromotoren dient, werden außerdem Magnete eingelegt. Dies erforderte natürlich Formen aus einem Werkstoff, der nicht magnetisch ist – sonst hätte es ein Problem gegeben. Darum hat sich Lefo bei diesem Werkzeug für den nichtmagnetisierbaren Werkstoff Ferro Titanit U entschieden. Bei den ersten Versuchen, dieses mit 48 bis 53 HRC nicht besonders harte, aber dank seines Titankarbid- und Austenitgefüges sehr verschleißfeste Material zu fräsen, kam es allerdings immer wieder zu Werkzeugproblemen, die hauptsächlich auf die extrem schnell verschleißenden Schneiden zurückzuführen waren.

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Deshalb setzte sich der Formenbauer mit MMC Hitachi Tool in Verbindung und setzte letztendlich ein VHM-Werkzeug (Vollhartmetall) des japanischen Herstellers ein. Letztendlich wurde das Werkstück mit nur zwei Torus- und zwei Kugelfräsern komplett geschruppt, dem HGOR in den Durchmessern 10 und 12 mm sowie dem HGOB in den Durchmessern 4 und 6 mm. Bei den Schlichtwerkzeugen wurden ebenfalls vier Torus- und Kugelfräser mit den selben Durchmessern verwendet, ergänzt durch den PN-beschichteten Torus-fräser EPSM-CR, der in den Durchmessern 3, 4 und 6 mm und mit Eckenradien R 0,2 und R 0,5 mm vor allem beim hochpräzisen Fertigschlichten der Innenkonturen zum Einsatz kam.

Sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten wurde mit 10 mm Tiefenzustellung und 2,4 mm Seitenzustellung gefräst, bei sehr moderater Schnittgeschwindigkeit von 15 m/min. Denn Lefo machte bei den Versuchen schnell die Erfahrung, dass sich eine höhere Schnittgeschwindigkeit sofort negativ auf die Prozesssicherheit auswirkt. Schließlich besitzt Ferro-Titanit U gegenüber Werkzeugstahl mehr als doppelt so viele Karbide. Neben Chromkarbiden sind es vor allem die superharten Titankarbide, die sich gegenüber den Werkzeugschneiden als echte Standzeitkiller erweisen. Wenn man aber einmal weiß, wie es geht, ist die prozesssichere Bearbeitung von Ferro-Titanit U problemlos möglich. Voraussetzung ist allerdings die Verwendung von Hochleistungswerkzeugen wie die von MMC Hitachi Tool. Dank abgestimmter Schneidengeometrien, speziellem Feinstkornsubstrat, niedrigster Fertigungstoleranzen und in Verbindung mit den nanokristallinen PVD-Beschichtungen TH45+ und TH60+ (ATH) – ebenfalls eine Entwicklung von MMC Hitachi Tool – lassen sich mit diesen VHM-Fräsern bis zu 72 HRC gehärtete Kalt- und Warmarbeitsstähle ebenso prozesssicher bearbeiten wie pulvermetallurgische Spezialitäten wir Ferro-Titanit.

Hohe Standzeit trotz harter Materialien

Auch die Fertigungskosten sind dank der höheren Standzeit der Werkzeuge gesunken. Denn der Nachteil von VHM-Fräsern ist, dass deren hohe Präzision vor allem bei harten Werkstoffen oft mit niedriger Standzeit erkauft wird. Dieses Problem ist laut MMC Hitachi Tool mit der Evolution-Reihe dank neuer Schneidengeometrien, neuem Feinstkornsubstrat und ebenfalls neuer ATH-Beschichtung (TH60+) weitgehend beseitigt worden. Hinzu kommt, dass die Werkzeuge der Evolution-Serie gegenüber den vergleichbaren Typen, die man bisher von MMC Hitachi Tool bezogen hat, zum Teil deutlich weniger kosten. „Die gute Zusammenarbeit mit MMC Hitachi Tool hat stark dazu beigetragen, dass wir technologisches Neuland und damit neue Geschäftsfelder weitgehend ohne größere Risiken erschließen konnten“, zieht Holger Kieninger ein positives Fazit. „So haben wir uns beim Umspritzen von Blechpaketen mit magnetischen Teilen inzwi-schen eine führende Position erarbeitet.“

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