Mit PKD zur ersten Million
  • Firma: MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG
  • Land: Deutschland
  • Autor(en): MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG
  • Artikel vom: 20 November 2017
  • Seitenaufrufe: 83
  • Artikel Nummer: 063-006
  • Kategorie(n): WERKZEUG ANWENDUNGEN
  • Mit PKD zur ersten Million

    Mit PKD-Bohrern lassen sich Aluminiumlegierungen präzise und prozesssicher bearbeiten. Spiralisierte Bohrer stechen dabei ihre Pendants mit gerader Nut wegen der besseren Spanabfuhr klar aus. Daher setzt Sapa, Spezialist für Aluminiumprofile, diese PKD-bestückten Bohrer von Mapal in der Weiterverarbeitung ein. Mit Erfolg: Trotz Minimalmengenschmierung verzeichnet das Unternehmen eine Standmenge von über einer Million Bohrungen pro Werkzeug.

    Bearbeitung von Aluminiumknetlegierungen mit einem niedrigen Siliziumanteil eignen sich Vollhartmetallwerkzeuge nicht, weil das Material stark zum Verschmieren neigt“, sagt Thomas Kuner, der als Anwendungstechniker bei Mapal schon öfter dieses Problem bei Kunden angetroffen hat. „Bei Legierungen mit einem Siliziumanteil von unter sieben Prozent empfehlen wir deshalb aus Gründen der Prozesssicherheit generell den Einsatz von PKD-Bohrern.“

    So sprach sich Thomas Kuner als zuständiger Kundenbetreuer auch gegenüber Walter Diplich für den Einsatz eines PKD-bestückten Werkzeugs aus. Diplich hatte sich in seiner Funktion als Leiter der Weiterverarbeitung am Produktionsstandort Offenburg der Sapa Gruppe mit einer entsprechenden Bearbeitungsaufgabe an Mapal gewandt.

    Präzise Rasterlochung

    Es ging dabei um Komponenten für einen standardisierten Baukasten für Robotergreifer, der von mehreren deutschen Automobilherstellern in größerem Umfang verwendet wird. Die Basis des Systems bilden oktogonale Träger aus stranggepressten Aluminiumprofilen mit Schlüsselweiten von 30, 40, 50 und 80mm. Die Profile sind auf allen Seiten und über die gesamte Länge mit einer eng tolerierten Rasterlochung versehen. Durch diese lassen sich die Träger mit Hilfe entsprechender Verbindungs- und Anbaukomponenten flexibel zu maßgeschneiderten Robotergreifern zum Handling von Automobilkomponenten verschrauben.

    Die Realisierung der Rasterlochung ist dabei alles andere als einfach. Die verwendete Standardaluminiumknetlegierung für Profile weist nur einen Siliziumanteil von 0,5% auf. Daher neigt das Material zum Verschmieren und es bilden sich eine Aufbauschneide oder ein Grat. Zudem müssen die Bohrungen für die Lochung mit hoher Präzision und Effizienz eingebracht werden. Bei den von Sapa in Offenburg gefertigten über vier Meter langen Trägern mit den Schlüsselweiten 50 und 80mm sind auf einer Universal-Portalbearbeitungsmaschine mit feststehendem Maschinentisch immerhin 1.088 Bohrungen der Toleranzklasse 11 d9 im Abstand von 30mm mit geringer Abweichung (+/- 0,04mm) über die gesamte Länge auszuführen. Dabei beträgt die Profildicke 8mm. Die vielen Bohrungen führen zu einer gewissen Destabilisierung des Werkstücks. Bei nicht optimaler Spannung und zu schlechten Rundlaufeigenschaften der Werkzeug-Spannmittel-Maschinenspindel-Kombination besteht also die Gefahr, dass die vorgegebene Toleranz der Bohrungen nicht eingehalten werden kann. Erschwert wird die Bearbeitung zusätzlich durch den Verzicht auf konventionelle Kühlschmierstoffe, damit neigt das Material noch mehr zum Verschmieren. „Wir hatten uns schon im Vorfeld für die Minimalmengenschmierung entschieden, da wir diese bevorzugt in unserer Fertigung einsetzen“, erläutert Walter Diplich. „Ein Aspekt ist die Umweltfreundlichkeit des Verfahrens. Der andere mindestens genauso gewichtige Grund ist, dass die Werkstücke quasi fettfrei sind. Die Reinigung vor einer eventuell erforderlichen Weiterbearbeitung kann entfallen.“

    Mehrstufiger PKD-Bohrer für hohe Prozesssicherheit

    Nachdem sich die Experten von Mapal mit der Aufgabenstellung und ihren Randbedingungen vertraut gemacht hatten, schlug Thomas Kuner Sapa einen zweischneidigen PKD-Vollbohrer mit Vorschneid-, Aufbohr- und Fasstufe vor. Dieses Werkzeug erlaubt eine Komplettbearbeitung der Bohrung in einem Schuss. Die Vorschneidstufe verhindert in Verbindung mit einer Aufbohrstufe sicher eine Gratbildung auf der Austrittsseite des Bohrers. Das Öl-Luft-Gemisch für die Minimalmengenschmierung wird über speziell angeordnete, interne Kühlkanäle direkt an die Schneiden geführt.

    „Die Bohrungen waren auf Anhieb sehr gut“, blickt Walter Diplich zurück. „Es stellte sich aber heraus, dass die langen Späne, charakteristisch für weiche Aluminiumlegierungen, mit dem Bohrer teilweise mitliefen. Sie hinterließen auf der eloxierten Oberfläche der Profile einen sichtbaren, unerwünschten Ring, ähnlich dem, der nach dem Festziehen und Lösen einer Schraubverbindung zu sehen ist. Auch hierfür fand Mapal eine Lösung.

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