1. Allgemeine Einführung
Bei der Bearbeitung von Aluminiumbauteilen ist eine wirtschaftliche Fräswerkzeug-Lösung eine nahezu unabdingbare Forderung. Flanschflächen und Taschen müssen überfräst werden, dabei sind hohe Forderungen an die Oberflächengüte, Ebenheit, Welligkeit und Grat zu erfüllen. Darüberhinaus möchte der Anwender ein Werkzeugsystem mit geringem Handlingsaufwand, Wartungs- und Nachschärfkosten einsetzen. Die Sicherheit bei hohen Drehzahlen und eine hohe Verfügbarkeit stehen als weitere Forderungen auf der Wunschliste des Werkzeugplaners.
Mit dem seit 1996 eingeführten und ständig weiterentwickelten HSC-Flex-Cutter trägt Almü diesen Forderungen Rechnung.
2. Vorstellung des Werkzeugs
Es wurde ein Werkzeugsystem entwickelt, dessen Schneiden in axialer Richtung bis auf 1µm einstellbar sind. Bei dem Verstellvorgang werden die Massenträgheitsmomente nicht verändert. Somit bleibt die Wuchtigkeit des Werkzeuges auch nach dem Einstellvorgang erhalten. Die Schneiden sind formschlüssig in den Werkzeugkörper eingebettet, somit ist ein ungehinderter Spänefluß gewährleistet. Jede Schneide wird mit einem separaten Kühlkanal mit Kühlschmierstoff oder einem ölhaltigen Aerosol versorgt. Durch diese Anordnung wird der Schmierstoff an die Stelle gebracht wo er benötigt wird. Die großzügig ausgelegte PKD-Eckenbestückung des in Hartmetall ausgeführten Schneidengrundkörpers erlaubt Spantiefen bis 5 mm.
Durch die Verwendung von ISO-Wechselplatten kann der Tool-Flow auf einem sehr geringen Niveau gehalten werden. Nachgeschärft werden die Wechselplatten immer satzweise. So kann sichergestellt werden, daß der Rundlauf aller Schneiden innerhalb der Toleranz von 0,02 mm liegt.
3. Eigenschaften des Werkzeuges
Bei der Entwicklung von HSC-Werkzeugen ist eine experimentelle Absicherung des Konstruktionsergebnisses eine zwingende Forderung. Bei dem vorliegenden Werkzeugsystem wurde dieser Versuche durch die TU Darmstadt durchgeführt. In Abhängigkeit des Werkzeugdurchmessers können dabei die in Bild 1 dargestellten Drehzahlen erreicht werden. Bei den dargestellten Drehzahlen wurde bereits ein Sicherheitsfaktor von 2,5 berücksichtigt.
Der Werkzeugdurchmesser ist die wesentliche Einflußgröße für die maxiamale Betriebsdrehzahl eines rotierenden HSC-Werkzeuges. Die dargestellten Drehzahlen berücksichtigen bereits einen Sicherheitsfaktor von 2,5 und wurden auf Basis experimenteller Daten berechnet.
4. Vergleich mit Wettbewerb
Im Vergleich zu namhaften Wettbewerbsprodukten erreicht der HSC-Flex-Cutter eine sehr gute Oberflächengüte, Ebenheit und geringe Welligkeit. Die entsprechenden Versuche wurden durch einen unabhängigen Partner durchgeführt.
Aufgrund der breiten Planfase erreicht das Almü-Werkzeug um Vergleich zum Wettbewerb sehr gute Oberflächengüten.
5. Beispiel aus der Praxis
Am Beispiel der Bearbeitung der Flanschfläche eines Ladeluftverteiler-Gehäuses (Abbildung 3) soll der hohe Standweg des Werkzeuges dargestellt werden (Abbildung 4). Die Schnittbedingungen sind als sehr ungünstig zu bezeichnen, da der Schnitt durch die vielen Bohrungen und Öffnungen des Bauteils häufig unterbrochen ist. Die Eckdaten der Bearbeitung sind in Abbildung 5 dargestellt.
- Bearbeitetes Ladeluftverteiler-Gehäuse.
- Bei einer Schnitttiefe von 2 mm erzeugt der Eckmesserkopf die geforderte Oberflächengüte und Ebenheit.
| Bezeichnung: | Ladeluftverteiler-Gehäuse |
| Werkstoff: | GD-AlMgSi7 |
| Maschine: | Stama |
| Spindelaufnahme: | SK 40 DIN 69871B |
| Ausbringung: | 10 Teile pro Stunde |
| Vorrichtung: | Hydraulische Spannung, Schwenkbar |
| Aufmaß: | 2 mm, 1 Schnitt |
| Oberflächengüte (Soll): | Rz 25 |
| Ebenheit ( Soll): | 0,2 mm |
| Werkzeug: | HSC-Flex-Cutter Ø 100 mm, 6 Schneiden, kurze DIN-Aufnahme |
| Wuchtgüte: | in montiertem Zustand gewuchtet, G6,3 |
| Drehzahl: | n = 9000 1/min |
| Schnittgeschwindigkeit: | vc = 2827 m/min |
| Vorschub: | vf = 7000 mm/min |
| Vorschub pro Schneide: | fz = 0,13 mm |
| Oberflächengüte (Ist): | Rz 8 |
| Ebenheit (Ist): | 0,12 mm |
| Vorschubstandweg: | 42 000 m |
Eckdaten der Flanschflächenbearbeitung eines Ladeluftverteiler-Gehäuses.
Der Anwender hat mehrere Werkzeuge des selben Typs im Einsatz. Die Schneiden können untereinander getauscht werden und somit die Lagerkosten reduziert werden. Um eine zu starke Schädigung der Schneidkante zu Vermeiden wurde der Vorschubstandweg auf 42000 m beschränkt. Die Schneidkantenverrundung und die Größe der Microausbrüche bleiben auf ein vertretbares Maß reduziert und die Schneide kann häufiger nachgeschärft werden.