Langlebiges Werkzeug verkürzt Zykluszeiten bei anspruchsvollen Drehschäl-Operationen

Weingärtner kombinierte einen Drehschälkopf an seiner Vario+ 700 Werkzeugmaschine mit neun Schruppwendeschneidplatten und einer Schlichtwendeschneidplatte – alle in Kennametals KCU25B Hartmetallsorte. Da Werkzeugausfälle oder starke Standzeitabfälle sowohl Werkstück als auch Kopf beschädigen können, musste die Bearbeitung in einer einzigen Aufspannung ohne Werkzeugwechsel abgeschlossen werden.

Fast 60 mm austenitischen Edelstahl 1.4435 von einem 3.900 mm langen Teil abzuschälen ist bereits anspruchsvoll. Ohne Werkzeugwechsel nahezu unmöglich. Doch ein Kunde von Weingärtner, ein österreichischer OEM für Werkzeugmaschinen für komplexe Rotationsbauteile, kam genau mit dieser Aufgabe.

Hervorgehobener Inhalt

Die Drehschäl-Herausforderung

Daniel Weber, Prozessforscher in Weingärtners Softwareentwicklung, erklärt: Das Unternehmen stolziert auf Komplettlösungen – Kundenberatung, modularer Maschinenkatalog, hauseigenes CAD/CAM (WeinCAD) für Helixkomponenten, Service u. v. m. Als der Kunde, der Vario+ 700 mit Drehschälkopf für 60 Exzenter-Schneckenpumpenrotoren gekauft hatte, Teile liefern musste, bevor seine eigene Anlage bereit war, sprang Weingärtner ein: Teilefertigung & Prozessdesign.

WeinCAD lieferte Simulationsmethode für Helixkomponenten wie Pumpenrotoren – ermöglichte risikofreies Testen der Prozesslösung.

Teile wurden vorgedreht auf 160 mm Durchmesser, 3.900 mm Länge. Haupt-Drehschäloperation erzeugt exzentrischen Kontur auf Rotor, Enddurchmesser 100,5 mm. Drehschälung greift in gestaffelter Folge mehrerer Schrupp- und einer Schlichtwendeschneidplatte ein – fördert kurze, leicht brechende Späne, die Werkzeug nicht stören bei 150 min Zykluszeit. Exzentrische Form erforderte sowohl unterbrochene als auch kontinuierliche Schnitte sowie außermittige Position des Drehschälkopfs – erschwerte Zugang, Werkzeugwechsel ~30 min. Werkzeugwechsel beeinträchtigen Oberflächengüte, ganz abgesehen von Werkzeugbruch oder Standzeitabfall, der Werkstück & Schäkopf beschädigt.

Schneidwerkzeuge & Wendeschneidplatten mussten also gesamte Zykluszeit pro Teil durchhalten – erschwert durch Werkstoff 1.4435 (austenitisch, schlechte Wärmeleitfähigkeit, Neigung zur Kaltverfestigung – strenge Anforderungen an Schneidwerkzeug). Viele getestete Werkzeuge erfüllten Standzeitanforderungen nicht → Partnerschaft mit Kennametal für passende Werkzeuglösung.

Jeder Rotor wird vorgedreht auf 160 mm, bevor er in Vario+ 700 zum Drehschälen geht. Prozess entfernt fast 60 mm Material über gesamte 3.900 mm Länge.

Eine solide (Hartmetall-)Lösung

Nach Analyse der Schneiddaten & Geometrieanpassung empfahl Kennametal KCU25B Hartmetallsorte. Diese nutzt dreilagige KENGold PVD-Beschichtung – verbessert Widerstand gegen thermische Verformung, Schneidkantenverschleiß, allgemeinen Verschleiß → höhere Werkzeugstandfestigkeit.

„Standzeit beeindruckend von Beginn an, Oberflächenqualität konsistent, Spankontrolle zuverlässig“, so Weber. Werkzeug erfüllte zuverlässig nötige 150 min Standzeit. Anwendung: 9 Schruppplatten (axiale Schnitttiefe 5,5 mm) + 1 Schlichtplatte (2,0 mm).

Erreichte Oberflächen: Ra 2,2 µm, Rz 9,5 µm – reduziert späteren Schleifbedarf. Werkzeuge so langlebig, dass aggressivere Schnittparameter möglich waren. Markus Pleyer, Kennametal Vertriebsingenieur: „Durch Prozessoptimierung Bearbeitungszeit von 150 auf 126 min reduziert – bei durchgehend exzellenten Ergebnissen.“