Kennametal präsentiert innovative Spindelanschlüsse auf der IMTS 2018

In einem Interview mit Kennametal auf der IMTS 2018 nehmen wir den Puls der Branche und den Innovationsstand aus Sicht des Schneidwerkzeugherstellers. Wir diskutieren auch eine eigene Innovation von Kennametal im Bereich Spindelanschlüsse.

Die diesjährige International Manufacturing Technology Show war die größte aller Zeiten. Bei fast 130.000 Besuchern stellt sich die Frage: Wo stehen wir in der Metallbearbeitungsbranche derzeit – und wohin geht die Reise? Um das herauszufinden, sprachen wir mit einem Executive eines der größten Schneidwerkzeughersteller der Branche.

„Ich glaube, unsere weltweite Situation in der Fertigung ist sehr stark“, sagt Doug Ewald, Vice President Sales bei Kennametal, der seit 30 Jahren in der Branche ist und einen Hintergrund als Metallurg und Werkstoffingenieur hat. „Die Branche hat sich etwas gereift, man sieht weniger große Durchbrüche, aber kontinuierliche Fortschritte, die unsere Produkte effizienter für Kunden machen und ihnen helfen, Kosten zu senken.“

Ewald leitet eine globale Gruppe, die sich auf Werkzeugmaschinenbauer konzentriert – die Unternehmen, die fortschrittliche CNC-Maschinen bauen, die Schneidwerkzeuge aufnehmen. Er begann seine Karriere bei Kennametal in einer Fertigungsanlage, arbeitete aber auch an Forschung zu Metallsorten und Sortenentwicklung.

Für unsere gesamte Berichterstattung von der Show: Better MRO bei IMTS 2018.

Die Verbindung zwischen Maschine, Schneidwerkzeug und Spindel: Werkzeugspannen

In einer Konferenz-Session auf der IMTS hielt Ewald einen technischen Vortrag zur Maximierung der Produktivität, mit dem Fokus, dass der Spindelanschluss das „schwächste Glied“ sei.

Wie nimmt man die Fähigkeiten heutiger Maschinen und kombiniert sie mit optimierten Schneidwerkzeugen für maximalen Output und Profitabilität? Drei Elemente: Werkzeugmaschine, Schneidwerkzeug und Spindelschnittstelle – die Ewald als oft übersehenen Aspekt bei der Produktivitätslösung betrachtet.

„Man muss die richtige Werkzeugmaschine wählen und sicherstellen, dass man das richtige Schneidwerkzeug hat, und wir wollen hervorheben, was diese beiden Dinge wirklich verbindet: die Spindelschnittstelle bzw. die Spannung in der Spindel dieser Maschine“, sagt Ewald. „Wir sind fest davon überzeugt, dass unsere Kunden, um ihre Effektivität zu maximieren, auf all diese Aspekte achten müssen.“

Zu beachten: Steifigkeit ist wichtig, um Biegung zu widerstehen, ebenso ob lange Auskragungen zwischen Teil und Schneidwerkzeug bestehen und ob anspruchsvolle Oberflächenanforderungen vorliegen. Grundlegend: Können Sie das Material mit dem Drehmoment und der Leistung einer gegebenen Maschine abtragen? Und je nach Werkstoff gibt es die Spindeldrehzahl zu beachten, erklärt Ewald.

„Eine große, große Überlegung ist der zu bearbeitende Werkstoff“, sagt Ewald. „Ein Werkzeug für Titan wird ganz anders aussehen als eines für Gusseisen.“

Eine der jüngsten Innovationen von Kennametal ist die Harvi Ultra 8X Werkzeuglinie mit einer brandneuen Sorte, KCM40, fokussiert auf Titan-Luftfahrtbearbeitung. Es handelt sich um eine beidseitige Wendeschneidplatte mit acht Schneiden.

„Die Sorte selbst hat sehr spezielle Eigenschaften mit einer speziellen Legierung im Teil, die sehr gute Verformungseigenschaften bei höheren Temperaturen bietet – was man bei Titan tendenziell sieht, weil Titan das Schneidwerkzeug heiß macht“, sagt Ewald. „Titan hat schlechte Wärmeleitfähigkeit, die Späne werden sehr heiß, daher braucht man eine Sorte mit sehr guter thermischer Verformungsbeständigkeit.“

Die Eigenschaften im Schneidwerkzeug verdoppeln und verdreifachen die Zeitspanvolumen und erhöhen gleichzeitig die Standzeit um bis zu 100 %, sagt Ewald.

Biegesteifigkeit und Drehmomentfähigkeit in Zerspanungsapplikationen ausbalancieren

Warum ist Biegesteifigkeit beim Metallschneiden wichtig? Manche Anschlüsse können erhebliches Drehmoment aufnehmen, aber die Schneidkräfte, die solch hohes Drehmoment erzeugen, erzeugen auch große Biegemomente am Werkzeug.

„Wenn man in Eckfräsoperationen kommt, besonders mit langen Auskragungen, haben viele Spindelanschlüsse eine recht ernste Begrenzung des Biegemoments, das sie tragen können“, sagt Ewald. „Es gibt viele Fälle, in denen man eine sehr steife Werkzeugmaschine, ein super Schneidwerkzeug, aber eine schwache Spindelschnittstelle hat – dann wird man wirklich nicht die gleiche Performance auf dieser Maschine erreichen wie mit einer optimierteren, stabileren Spindel.“

Die von Ewald genannten Beispiele fokussieren auf Luftfahrt, wo die Materialien für Zeitspanvolumen Hochleistungs-Werkzeuge und Maschinenleistung erfordern. Um Drehmoment und Biegemomente mit der Fähigkeit zu „aggressiven Schnitten“ zu balancieren, bewirbt Kennametal sein KM4X-Spindelanschlusssystem, das laut eigenen Tests geringere Lastdurchbiegung als Wettbewerber aufweist.

„Da steckt viel Wissenschaft hinter diesem Design. … Durch die Kombination der Kräfte, die wir mit dem Verriegelungssystem bereitstellen, erhalten wir einen mechanischen Vorteil von fast Faktor 5“, erklärt Ewald. „Wenn die Maschine mit 10 Pfund Zugkraft am Zugbolzen zieht, gibt das System durch seinen geometrischen Fortschritt 50 Pfund Spannkraft.“

KM4X ist ein frontbeladenes Spannsystem und designed für drei Flächenkontaktpunkte: zwei Bereiche am Kegel und einer an der Stirnfläche der Verbindung. Der erste Kontakt ist im Lehren-Durchmesser-Bereich zwischen Werkzeugkegel und Spindelkegel. Beim Einziehen des Werkzeugs in die Spindel entsteht Kontakt in beiden Kegelbereichen – und wegen des Presssitzes besteht noch kein Stirnflächenkontakt.

In unabhängigen statischen Durchbiegetests zwischen eigenen Produkten (KM4X63 vs. HSK63) entdeckte Kennametal, dass KM4X unter gleicher Last und Betriebsbedingungen ca. 40 % weniger durchbiegt als das HSK-Produkt – bei identischer Maschine und gleichem Schneidwerkzeug. Zudem ergab sich eine 50 % bessere Oberflächenqualität und 20 % längere Standzeit.

„Durch diesen sehr stabilen Kontakt kann man die Spindel viel schneller drehen“, sagt Ewald. „Und es ist auch designed, um Kühlmittel sehr, sehr effizient zu handhaben.“

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