Um in der heutigen globalen Wirtschaft wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Formenbauer weiterhin qualitativ hochwertige Produkte in extrem kurzen Zeitzyklen produzieren. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen fortschrittliche Fertigungstechnologien und Schneidwerkzeugmaterialien entwickelt werden, um die Wettbewerbsfähigkeit der Formenbauer zu sichern. Das Hartfräsen, eine dieser fortschrittlichen Fertigungstechnologien, hat sich kontinuierlich weiterentwickelt.
In den letzten Jahren konnten Formenbauer das Hartfräsen aufgrund der damaligen Einschränkungen bei Werkzeugmaschinen und Schneidwerkzeugen nicht wirklich umsetzen. Moderne Bearbeitungszentren mit hochsteifen Hochgeschwindigkeitsspindeln und modernen Prozessoren eignen sich heute jedoch hervorragend für die Bearbeitung harter Materialien. Gleichzeitig verfügen moderne CAM-Softwarepakete über spezielle Bearbeitungszyklen für das Hartfräsen und Werkzeugwegfunktionen zur Optimierung der Werkzeugstandzeit.
Auswahl an Hartfräswerkzeugen
Formenbaubetriebe verwenden typischerweise drei Arten von Fräswerkzeugen: Vollhartmetall-Schaftfräser, Wendeschneidplatten aus Hartmetall und die neuere Entwicklung von Wendeschneidplatten aus Keramik. Jedes dieser Werkzeuge hat seine eigenen Vor- und Nachteile bei unterschiedlichen Bearbeitungsanwendungen.
Vollhartmetall-Schaftfräser werden üblicherweise präzisionsgeschliffen und beschichtet, was recht teuer ist. Wenn das Werkzeug stumpf wird, muss es nachgeschliffen und neu beschichtet werden. Die Schneidleistung eines überholten Schaftfräser ist oft nicht so gut wie die eines neuen Werkzeugs.
Der zweite Typ von Hartfräswerkzeugen ist mit Wendeschneidplatten aus Hartmetall ausgestattet. In den meisten Fällen sind die Hartmetallsorte und die Geometrieparameter dieser Wendeschneidplatten nicht für Hartfräsoperationen ausgelegt, sodass sie bei der Bearbeitung gehärteter Werkstoffe keine optimale Standzeit und Produktivität bieten.
Der dritte Hartfräsertyp verwendet Wendeschneidplatten aus Keramik, insbesondere whiskerverstärkte Keramikplatten. Der Einsatz eines Werkzeugsystems mit Wendeschneidplatten aus Keramik bietet viele Vorteile, darunter schnellere Bearbeitungszyklen und weniger Bearbeitungsvorgänge pro Werkstück. Der Einsatz dieses Werkzeugsystems erfordert jedoch von Programmierern und Bedienern ein Umdenken im Bearbeitungsprozess und die Beachtung von Details, die bei anderen Werkzeugen möglicherweise nicht berücksichtigt werden.
Mithilfe eines umfassenden Sortiments an Hartfräswerkzeugen mit whiskerverstärkten Keramikplatten (einschließlich Wendeschneidplatten zum Fräsen von Oberflächen, Hohlräumen und Konturen) können Formenbauer gehärtete Rohlinge in einer einzigen Aufspannung zu einem Teil schruppen und fertigstellen. Keramikfräser (vom großen Planfräser bis zum Schaftfräser mit kleinem Durchmesser und keramischen Wendeschneidplatten) ermöglichen sicheres Hochgeschwindigkeitsfräsen. Beim Einsatz von Keramikfräsern für das Hartfräsen bei hohen Geschwindigkeiten ist auf eine sichere Klemmung der Platten zu achten.
Hochgeschwindigkeitsfräser basieren auf der Sicherheit und Reproduzierbarkeit von Keramikeinsätzen bei Fräsgeschwindigkeiten. Der Schmelzpunkt der aktuell verwendeten whiskerverstärkten Keramik liegt bei über 2000 °C. Dadurch können Keramikeinsätze mit Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet werden, die weit über der Bruchgrenze von Hartmetalleinsätzen liegen. Whiskerverstärkte Keramikeinsätze können sogar bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunkts von Hartmetalleinsätzen normal eingesetzt werden. Kühlmittel wird beim Hartfräsen mit Keramikeinsätzen nicht empfohlen. Luftkühlung ist jedoch empfehlenswert, insbesondere beim Hohlraumfräsen, um Nachschnitte zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Keramikeinsätzen beim Hartfräsen ist die Reduzierung des Kühlmittelverbrauchs und der Entsorgungskosten.
Reduzieren Sie die Bearbeitungskosten mit Keramikeinsätzen
Hartfräsen mit Keramikeinsätzen kann Formenbauern auf vielfältige Weise helfen, die Produktionskosten zu senken. Erstens können mehrere Prozesse durch einen einzigen ersetzt werden. Beim Hartfräsen mit Keramikeinsätzen kann der Stahl zunächst gehärtet und das Werkstück anschließend im gehärteten Zustand gefräst werden. Dadurch entfallen die drei bisherigen Prozesse Zerspanen, Abschrecken und Nachbearbeiten. Durch die Reduzierung der Rüst- und Transportzeit des Werkstücks in den verschiedenen Bearbeitungsphasen kann der Bearbeitungszyklus verkürzt und der Bearbeitungsablauf optimiert werden. Darüber hinaus kann durch das Schruppfräsen gehärteter Werkstücke mit Keramikeinsätzen die teure und zeitaufwändige Funkenerosion (EDM) vermieden werden, da keine Elektroden mehr hergestellt werden müssen.
