IMTS 2018:Kennametal wird innovativ mit Spindelverbindungen

In einem Interview mit Kennametal auf der IMTS 2018 nehmen wir den Puls der Branche und den Innovationsstand aus der Sicht der Schneidwerkzeughersteller. Wir diskutieren auch eine von Kennametals eigenen Innovationen bei Spindelverbindungen.

Die diesjährige International Manufacturing Technology Show war die größte seit Beginn der Aufzeichnungen. Bei fast 130.000 Besuchern stellt sich natürlich die Frage:Wo stehen wir in der metallverarbeitenden Industrie gerade – und wohin gehen wir? Um das herauszufinden, haben wir mit einer Führungskraft eines der größten Schneidwerkzeughersteller der Branche gesprochen.

„Ich glaube, dass unsere Situation in der Fertigung weltweit sehr stark ist“, sagt Doug Ewald, Vice President of Sales bei Kennametal, der seit 30 Jahren in der Branche tätig ist und einen Hintergrund als Metallurgie- und Werkstoffingenieur hat. „Die Branche ist ein wenig gereift, sodass Sie weniger große Durchbrüche sehen, aber Sie sehen kontinuierliche Fortschritte, die unsere Produkte für unsere Kunden wirklich effizienter machen und ihnen wirklich helfen, ihre Kosten niedrig zu halten.“

Ewald leitet eine globale Gruppe, die sich auf Werkzeugmaschinenhersteller konzentriert, die Unternehmen, die fortschrittliche CNC-Maschinen herstellen, in denen Schneidwerkzeuge untergebracht sind. Er begann seine Karriere bei Kennametal in einer seiner Produktionsstätten, arbeitete aber auch an der Forschung für Metallsorten und an der Sortenentwicklung.

Unsere gesamte Berichterstattung von der Messe finden Sie unter Better MRO at IMTS 2018.

Die Verbindungen zwischen Maschine, Schneidwerkzeug und Spindel:Werkzeugaufnahme

In einer Konferenzsitzung auf der IMTS hielt Ewald eine technische Präsentation, die sich auf die Maximierung der Produktivität konzentrierte, mit dem Winkel, dass die Spindelverbindung das „schwächste Glied“ ist.

Wie nutzt man die Fähigkeiten heutiger Maschinen und passt sie mit optimierten Schneidwerkzeugen zusammen, um die größte Leistung zu erzielen und am profitabelsten zu sein? Es gibt drei Elemente:die Werkzeugmaschine, das Schneidwerkzeug und die Spindelschnittstelle – was laut Ewald ein übersehener Aspekt bei der Lösung für die Produktivität ist.

„Sie müssen die richtige Werkzeugmaschine auswählen und sicherstellen, dass Sie das richtige Schneidwerkzeug haben, und wir möchten hervorheben, was diese beiden Dinge wirklich miteinander verbindet:die Spindelschnittstelle oder das Spannen in der Spindel in dieser Maschine“, sagt Ewald . „Wir sind wirklich der Meinung, dass unsere Kunden all dies beachten müssen, um ihre Effektivität zu maximieren.“

Zu beachtende Dinge:Steifigkeit ist wichtig, um dem Verbiegen zu widerstehen, ebenso wie große Abstände zwischen dem Teil und dem Schneidwerkzeug und ob Sie hohe Anforderungen an die Oberflächengüte haben. Können Sie im Grunde mit dem Drehmoment und der Leistung einer bestimmten Maschine das Metall abheben? Und je nachdem, was Sie schneiden, ist die Spindeldrehzahl zu verstehen, erklärt Ewald.

„Eine große, große Überlegung ist das zu schneidende Material“, sagt Ewald. „Ein Werkzeug zum Schneiden von Titan wird wirklich ganz anders sein als ein Werkzeug zum Schneiden von Gusseisen.“

Eine der jüngsten Innovationen von Kennametal ist die Werkzeuglinie Harvi Ultra 8X, die mit einer brandneuen Sorte, der KCM40, entwickelt wurde und sich auf die Titanbearbeitung in der Luft- und Raumfahrt konzentriert. Es ist eine zweiseitige Wendeschneidplatte mit acht Schneidkanten.

„Die Sorte selbst hat sehr spezielle Eigenschaften mit einer speziellen Legierung innerhalb des Teils, die uns sehr gute Verformungseigenschaften bei höheren Temperaturen verleiht, was man bei Titan eher sieht, weil das Titan das Schneidwerkzeug heiß macht“, sagt Ewald. „Titan hat eine schlechte Wärmeübertragung, sodass die Späne sehr heiß werden, daher benötigen Sie eine Sorte mit sehr guter thermischer Verformungsbeständigkeit.“

Die Eigenschaften des Schneidwerkzeugs tragen dazu bei, das Zeitspanvolumen zu verdoppeln und zu verdreifachen und gleichzeitig die Standzeit Ihres Werkzeugs um bis zu 100 Prozent zu erhöhen, sagt Ewald.

Ausgleich von Biege- und Drehmomentfähigkeiten bei Schneidanwendungen

Warum ist Biegefestigkeit beim Schneiden von Metall wichtig? Einige Verbindungen können ein erhebliches Drehmoment bewältigen, aber die zur Erzeugung eines so hohen Drehmoments erforderlichen Schnittkräfte erzeugen auch große Biegemomente am Werkzeug.

„Beim Schaftfräsen, insbesondere bei längerem Überhang, haben viele der Spindelverbindungen eine ziemlich ernsthafte Begrenzung des Biegemoments, das sie tragen können“, sagt Ewald. „Es gibt also viele Fälle, in denen Sie eine sehr starre Werkzeugmaschine haben, ein Super-Schneidwerkzeug, aber eine schwache Spindelschnittstelle, sodass Sie auf dieser Maschine wirklich nicht die gleiche Leistung erzielen können, als wenn Sie eine optimiertere und stabilere Maschine hätten Spindel.“

Die von Ewald verwendeten Beispiele konzentrieren sich auf die Luft- und Raumfahrt, wo die Materialien für die Metallabtragung Hochleistungswerkzeuge und Maschinenleistung erfordern. Um Dreh- und Biegemomente mit der Fähigkeit zu „aggressiven Schnitten“ auszugleichen, wirbt Kennametal für sein KM4X-Spindelverbindungssystem, von dem es sagt, dass es auf der Grundlage eigener Tests niedrigere Lastverformungsergebnisse aufweist als seine Wettbewerber.

„Hinter diesem Design steckt viel Wissenschaft. … Durch die Kombination der Kräfte, die wir mit dem Verriegelungssystem bereitstellen, erhalten wir einen fast fünffachen mechanischen Vorteil“, erklärt Ewald. „Wenn die Maschine mit 10 Pfund Kraft an der Zugstange zieht, gibt Ihnen das System durch seine geometrische Weiterentwicklung 50 Pfund Spannkraft.“

KM4X ist ein frontbelastetes Klemmsystem und wurde entwickelt, um drei Oberflächenkontaktpunkte zu bieten, darunter zwei Bereiche auf dem Konus und einer auf der Stirnfläche der Verbindung. Der erste Kontakt erfolgt im Bereich des Messdurchmessers zwischen dem Werkzeugkegel und dem Spindelkegel. Beim Einziehen des Werkzeugs in die Spindel entsteht ein Kontakt in beiden Bereichen der Kegel – und aufgrund des Presssitzes noch kein Plankontakt.

Bei unabhängigen statischen Durchbiegungstests zwischen seinen eigenen Produkten (KM4X63 im Vergleich zu HSK63) stellte Kennametal fest, dass sich das KM4X bei gleicher Belastung und gleichen Betriebsbedingungen – d. Es stellte sich außerdem heraus, dass es eine um 50 % bessere Oberflächengüte und eine um 20 % längere Werkzeuglebensdauer erzeugt.

„Durch diesen sehr stabilen Kontakt kann man die Spindel viel schneller drehen“, sagt Ewald. „Und es ist auch so konzipiert, dass es sehr, sehr effizient mit Kühlmittel umgeht.“

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