Spanende Fertigung Zahn um Zahn mehr Span

Bimetall-Sägeband erhöht beim Bearbeiten großer Querschnitte die Zerspanungsrate und die Standfläche. In der Metall verarbeitenden Industrie besteht seit langem der Wunsch, die Wirtschaftlichkeit...

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Aachener Maschinenbau GmbH

Schages GmbH & Co.KG

Mikron Switzerland AG, Division Tool

In der Metall verarbeitenden Industrie besteht seit langem der Wunsch, die Wirtschaftlichkeit bei der Bearbeitung von großen Werkstückquerschnitten zu verbessern. Sägequerschnitte über 1 m2 Fläche haben gegenwärtig lange Schnittzeiten und blockieren dadurch die Verfügbarkeit der genutzten Aggregate. Große Werkstücke mit Gewichten bis zu 100 t und einer zu sägenden Fläche von bis zu 10 m2 pro Schnitt erfordern spezielle Großbandsägemaschinen, die hohe Investitionskosten erfordern und aufgabenbedingt eine sehr große Raumforderung haben.In den vergangenen Jahren hat die Anzahl der Sägeschnitte an großen Werkstücken kontinuierlich zugenommen. Umformarbeit wurde reduziert, so dass dicke Bleche und Langware immer häufiger vom Block hergestellt werden. Dabei wird von den Verarbeitern zusätzlich die deutlich flexiblere Wahl der Mate-rialdicke geschätzt. Immer größer werden die Dimensionen der Ge-senke und Formen aus Werkzeugstahl, die in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Dementsprechend groß sind die Werkstücke solcher Teile, deren erster zerspanender Fertigungsschritt häufig das Sägen ist. In der Anwendung von korrosionsbeständigen Stählen und Nickelbasislegierungen stellen Schweißnähte immer noch einen kritischen Punkt dar. Daher sind umgeformte Bauteile aus diesen Werkstoffen ebenfalls stetig in ihrer Dimension gewachsen, was zu deutlich längeren Schnittkanälen (Eingriffslänge des Sägebandes) und damit länger werdenden Sägezeiten bei diesen schwer zerspanbaren Materialien führt.Spezielle Schneidengeometrie erhöht ZerspanungsvolumenDen Produktentwicklern und Anwendungstechnikern der Wikus-Sägenfabrik im nordhessischen Spangenberg ist es mit dem Bimetall-Sägeband Gigant gelungen, die Zerspanungsrate und die Standfläche bei der Bearbeitung großer Querschnitte deutlich anzuheben. Die gezielte Kombination von optimaler Schränkfolge und speziell ausgeprägter Schneidengeometrie lässt ein deutlich größeres Zerspanungsvolumen pro Zeit und Zahn zu, wodurch eine wesentlich höhere Zerspanungsleistung [cm2/min] und kürzere Schnittzeiten möglich werden. Die superscharfen Schneidkanten und eine sehr genaue Vergütung des Schnellarbeitsstahles auf eine Härte von etwa 69 HRC wirken dem Verschleiß wirksam entgegen. Dadurch verlängert sich die Lebensdauer der Schneiden, das Maß dafür ist die zerspante Oberfläche, trotz einer höheren Zerspanungsleistung.Zur optimalen Anpassung an den zu sägenden Werkstoff wurden die Zahnformen HV und VA kreiert. HV steht für Werkstoffe mit hoher Härte und Festigkeit sowie für vergütete oder hoch vergütete Werkstoffe. Bewährt hat sich die Zahnform HV bei vergüteten Werkzeugstählen für Warm- und Kaltarbeit bis zu einer Festigkeit von maximal 1400 N/mm2. Die Bezeichnung VA kennzeichnet die bevorzugte Anwendung dieser Zahnform bei den so genannten VA-Stählen, also den korrosionsbeständigen, und hier besonders bei den austenitischen Stählen. Ebenfalls kommt die Zerspanungsleistung der Zahnform VA bei den Nickelbasis-Legierungen wie Inconell, Hastelloy oder Nimonic zum Tragen. Allgemein gültig eignet sich die Zahnform VA für alle langspanigen Metalle sowie für Stähle mit hohem Legierungsgehalt an Nickel und Chrom mit einem geringen Kohlenstoffgehalt.Bei dem Gummersbacher Stahlhandel Eschmann-Stahl reicht die zu sägende Werkstoffpalette vom Warmarbeitsstahl über Kaltarbeitsstahl bis zum Kunststoffformenstahl in der gesamten Breite dieser Werkstoffgruppen. Eingriffslängen für die Sägebänder bis zu 1800 mm mit Schnittflächen von 8 m2/Schnitt und mehr sind Tagesgeschäft. Auf einer horizontalen Kasto-Bandsägemaschine mit einer Bandabmessung von 14 960 mm x 80 mm x 1,6 mm) wurde überwiegend der Warmarbeitsstahl 1.2714 in geglühter Ausführung gesägt. Es wurden Sägeschnitte mit Eingriffslängen von 1000 bis 1800 mm durchgeführt. Bei großen Querschnitten wurde Standfläche verdoppeltIm unmittelbarem Vergleich zu Gigant M42 in der Zahnform VA und der Zahnteilung 0,75 bis 1,25 ZpZ stand das Sägeband Marathon M42 von Wikus in der gleichen Abmessung mit der Zahnform Klauenzahn (positiver Spanwinkel) und weiterhin in der Sonderausführung PD (besonders stark positiver Spanwinkel). Beide Produkte setzt Eschmann-Stahl seit vielen Jahren ein und verfügt über große Erfahrungen. Die Versuchsreihe sollte aufzeigen, wie sich die Zerspanungsleistung und die Lebensdauer der Schneiden von Gigant M42 VA mit größer werdender Eingriffslänge bei zunehmender Werkstückgröße verändert. Im Bild 1 ist der Verlauf der Zerspanungsleistung in cm2/min und die gesägte Oberfläche in m2 über der Schnitthöhe aufgezeigt. Wie zu erwarten erzielt Marathon M42 PD eine höhere Standfläche als das Standardband. Bei beiden Bändern nimmt die Zerspanungsrate mit zunehmender Eingriffslänge ab, wobei auch der positivere Spanwinkel von PD im Vorteil ist. Überzeugend ist jedoch die Standfläche des Gigant M42 VA. Sie erreicht bei größten Querschnitten mehr als das Doppelte der Vergleichsbänder. Auch bei der Zerspanungsrate ist im Vergleich zum Standard bei größten Querschnitten eine Erhöhung auf das 2,5fache möglich, wodurch erheblich Zeit eingespart werden kann. Bei Gigant M42 VA zeigt die Auswertung der vielen Schnittversuche, dass die Zerspanungsrate mit größer werdendem Querschnitt ansteigt. Bei kleineren Eingriffslängen ist daher noch mit deutlichen Reserven in der Zerspanungsrate zu rechnen, sodass über 70 cm2/min bei Querschnitten bis 1000 mm Eingriffslänge zu erwarten sind.Eine alternative Nutzung dieser Eigenschaft wäre es, bei unterschiedlich großen Sägequerschnitten mit Eingriffslängen zwischen 600 und 1600 mm mit einer konstant hohen Zerspanungsrate, die auf die großen Abmessungen abgestimmt ist, zu sägen. Dadurch würden aufwändige Parameteranpassungen für den Bediener entfallen.Großbandsägen bearbeiten Blöcke bis 140 t GewichtDie Edelstahlwerke Buderus AG mit Sitz in Wetzlar zählt zu den namhaften deutschen Stahlproduzenten für hochwertige Edelstähle. Feinkornbaustähle, Werkzeugstähle, Edelbaustähle, verschleißfeste nichtrostende und chemisch beständige Stähle sowie hitzebeständige und hochwarmfeste Stähle werden erschmolzen und verarbeitet. Besonders bei Schmiedeprodukten werden Blockgewichte bis zu 140 t erreicht und in der Prozessfolge auch auf Großbandsägeanlagen bearbeitet.Auf der horizontal arbeitenden Bandsägemaschine HBP 1800 (Bandabmessung 14 300 mm x 80 mm x 1,60 mm) der Firma Behringer wurde überwiegend der Kaltarbeitsstahl 1.2738 mit einer Festigkeit von 1100 bis 1200 N/mm2 gesägt. Im Vergleich zum üblichen Sägeband Marathon M51 kam das neue Sägeband Gigant M51 in der Zahnform HV und der Zahnteilung 0,75 bis 1,25 ZpZ zum Einsatz. In Bild 2 zeigt die grafische Darstellung das Resultat einer Vielzahl von Sägeanwendungen im Schnittbereich von 1000 bis 1800 mm.Wie erwartet nimmt bei Marathon M51, dass Buderus hier standardmäßig einsetzt, die Standfläche [m2] und die Zerspanungsleistung [cm2/min] mit steigender Eingriffslänge ab. Das Band verschleißt schneller, und die Schnittzeit steigt mit größer werdenden Sägequerschnitten an. Mit Gigant M51 HV wird generell eine deutlich höhere Standfläche erreicht, die sich mit zunehmendem Sägequerschnitt nur geringfügig ändert. Auch fällt die Schnittleistung, die auf höherem Niveau liegt, mit zunehmendem Sägequerschnitt nicht ab, sondern konnte im Verlauf des Versuches bei großen Querschnitten noch gesteigert werden. Dies bedeutet, das Gigant M51 HV bei dieser Sägeanwendung die gleichen Reserven aufweist wie Gigant M42 VA, um die Schnittzeit bei kleineren Eingriffslängen noch weiter zu verkürzen.Neues Sägeband spart Zeit und WerkzeugkostenDer Einsatz bei Buderus macht deutlich, welches Vermögen in dem neuen Sägeband steckt. Das Sägen großer Werkstücke wird durch Gigant erheblich kostengünstiger in Bezug auf Zeiteinsparung und Werkzeugkosten, denn der Mehrpreis des Bandes wird durch die Ergebnisse bei weitem gerechtfertigt. Durch die kürzeren Schnittzeiten schafft es auf den sehr teuren Großbandsägemaschinen eine zusätzliche Sägekapazität. Gegenwärtig steht Gigant in den HSS-Ausführungen M42 (68,8 HRC) und M51 (69,5 HRC) mit den Zahnformen HV und VA in den Bandabmessungen 54 mm, 67 mm und 80 mm x 1,60 mm zur Verfügung. Eine Ausweitung des Produktprogramms auf die Zahnteilung 1,4 bis 2 ZpZ ist in Vorbereitung und wird kurzfristig verfügbar sein. Das Sägeband wird dann auch für den Schnittbereich von 250 bis 600 mm zur Verfügung stehen.