• Firma: Walter AG
  • Land: Deutschland
  • Artikel vom: 10 April 2013
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  • Kategorie(n): WERKZEUG FERTIGUNG
  • Schlüsselbegriffe: PKD-Werkzeuge, Stufenwerkzeuge
  • Viele Einzeloperationen in ein Werkzeug gepackt

    Viele Einzeloperationen in ein Werkzeug gepackt
    Viele Einzeloperationen in ein Werkzeug gepackt
    Fotos: Läpple

    Die Bearbeitung von anspruchsvollen Leichtmetallbauteilen ist ohne PKD-Werkzeuge kaum noch vorstellbar. Der Produktivitätsvorteil des wertvollen Schneidstoffs zahlt sich umso mehr aus, je größer die Zahl der integrierten Bearbeitungsstufen ist. Die Konzeption und Fertigung solcher tannenbaumartigen Stufenwerkzeuge ist eine Spezialität des Engineeringbereichs der Walter AG.

    Der Bedarf an PKD-Werkzeugen steigt fortwährend. Beleg dafür sind besonders Branchen, in denen dieser Schneidstoff erst im Kommen ist. Dazu gehören beispielsweise die Medizintechnik, die Luft- und Raumfahrt, der Schiffbau oder die Energietechnik. Die Nachfrageentwicklung in diesen Sparten hängt nicht zuletzt mit der zunehmenden Verbreitung von Faserverbundwerkstoffen zusammen (GFK, CFK). Denn PKD-Werkzeuge eignen sich nicht nur für die Aluminium-, sondern auch hervorragend für die Composite-Bearbeitung. Ein Paradebeispiel sind die Kabinenteile moderner Flugzeuge. Die Jets der jüngsten Generation bestehen etwa zur Hälfte aus Faserverbundmaterialien. Da die Montage durch Nieten erfolgt, benötigen die Kabinenteile eine Fülle von Bohrungen mit nietkopfgerechten Senkungen. „Anwendungen wie Nietbohrungen, die in großer Zahl zu bohren sind, macht die Konzeption von Standardwerkzeugen sinnvoll“, erklärt Alexander Krause, Geschäftsführer der PKD-Produktionsstätte der Walter AG. „Wir entwickelten daher an unserem Standort für Roundtools in Zell am Harmersbach einen zweistufigen Nietsenker, der das Bohren und Senken in einem Arbeitsschritt ermöglicht. Der Anwender spart damit einen zusätzlichen Arbeitsgang.“ Verwendet der Anwender vom Standard abweichende Nieten, liefert Walter die Werkzeuge auch mit der gewünschten Senkungsform, so der Fachmann weiter.

    Hauptanwender Automobilindustrie

    Auch wenn es derzeit die eher exotischeren Sparten sind, die den Bedarf an PKD-Werkzeugen ankurbeln, findet sich der klassische PKD-Anwender nach wie vor in der Automobilindustrie. Und dort sind auch vorwiegend die komplexeren Werkzeuge mit mehr als zwei Bearbeitungsstufen im Einsatz. Alexander Krause: „Zwar werden in der Automobilindustrie auch Werkzeuge mit wenigen Stufen benötigt, ähnlich unserem Nietsenker, doch machen aufwändigere Werkzeuge ganz klar unser Hauptgeschäft aus. Das sind im Prinzip durchweg maßgeschneiderte Sonderanfertigungen.“ Walter vertreibt diese Werkzeuge unter der Technologiemarke Modco. Da insbesondere für die Automobilindustrie schnelle Verfügbarkeiten immens wichtig sind, liefern die Experten der Walter AG einfachere PKD-Werkzeuge auch über den Walter Xpress Service. Dieser Service basiert auf vorgefertigten Rohlingen und Aufnahmen, die als Semi-Standards bevorratet werden. Der Kunde erhält sein Werkzeug schon nach etwa vierzehn Tagen. Eine so kurze Lieferzeit ist dann möglich, wenn sich ein Werkzeug durch variable Parameter beschreiben lässt. Für den Werkzeughersteller erübrigt sich der Aufwand für eine Neukonstruktion. Der Besteller erhält ein kostengünstiges High-Tech-Wunschwerkzeug. Die Verwendung von Stufenwerkzeugen drückt die Produktionskosten der besonders zerspanungsintensiven, in großen Stückzahlen benötigten Motoren-, Getriebe-, Servo- oder Pumpengehäuse nach unten. Um abgesetzte Wellen, Achsen oder Dichtringe aufzunehmen, verfügen die Gehäuse typischerweise über zahlreiche Stufenbohrungen. Diese lassen sich mit einem ebenso abgestuften Werkzeug in einem Zuge bearbeiten. Der Anwender spart mehrere Werkzeugwechsel und damit Maschinenzeit. Aber auch die Qualität ist auf dem bestmöglichen Level, denn die Bearbeitung der unterschiedlichen Durchmesser erfolgt exakt konzentrisch. Hinzu kommen die allgemeinen PKD-typischen Vorteile wie extrem hohe Schnittgeschwindigkeiten und Standzeiten, teilweise um mehrere hundert Prozent höher als bei Hartmetallwerkzeugen. Bei der Bearbeitung entstehen außerdem kaum Grate, so dass sich auch zusätzliche Entgratoperationen erübrigen.

    „Wir konzipieren sehr häufig drei- und vierstufige Werkzeuge, doch sind auch fünf- und sechsstufige keine Seltenheit und in Einzelfällen sogar noch mehr Stufen“, so Alexander Krause. Es komme auch vor, dass die vorderen Stufen eine Bohrung A bearbeiten, die hinteren Stufen eine Bohrung B an einer anderen Stelle des Werkstücks. Möglichst viele Einzeloperationen in ein Werkzeug zu packen – das ist die Kunst.

    Eine „Kunst“, zu der nicht nur Konstruktions-, sondern auch Anwendungs-Know-how gehört. Das ganze Know-how-Portfolio eben, das von der Ausarbeitung kompletter Bearbeitungskonzepte über die Auslegung der Werkzeuge bis zur Fertigung mit modernsten Technologien und dem Einfahren und Feinabstimmen auf der Werkzeugmaschine beim Anwender reicht. Die PKD-Spezialisten haben sich dieses gesamte Paket auf die Fahnen geschrieben. Besonders stolz sind sie auf den Part, mit dessen Hilfe die Werkzeuge letztendlich entstehen: auf ihre Fertigung. Diese umfasst eine ganze Reihe von High-Tech-Technologien, denn die Bearbeitung des härtesten aller Schneidstoffe ist eine ganz spezielle Herausforderung. Bei Stufenwerkzeugen sind die Anforderungen an die Präzision enorm hoch. Die geforderten Form- und Lagetoleranzen bewegen sich häufig im Bereich von wenigen tausendstel Millimetern. Um das zu realisieren, sind bestens ausgebildetes Personal und eine hochmoderne Betriebsausstattung zwingend notwendig. Um nur einige Aspekte zu nennen: Ohne besonderes Löt-Know-how geht es gar nicht, denn PKD-Schneiden werden zunächst auf die Werkzeuggrundkörper gelötet. Die Präparation der Schneiden geschieht durch Erodieren und Schleifen. Für die Bearbeitung von Aluminiumwerkstoffen mit niedrigem Siliziumgehalt erhalten die Schneiden Spanleitstufen mit Hilfe des Lasers – ein High-Tech-Verfahren ersten Ranges. Exakt dimensionierte Spanleitstufen gewährleisten einen kontrollierten Spanbruch. Das ist wichtig, damit die Späne sicher aus der Schneidenzone gelangen. Späneklemmer können den empfindlichen Schneiden schaden. Last but not least ist eine präzise und – wieder aufgrund der empfindlichen Schneiden – berührungslose Messtechnologie notwendig. Ein sorgfältiges Feinwuchten schließt die Prozesskette ab. Die Werkzeuge laufen später mit hohen Drehzahlen, verbleibende Unwuchten wären für die Schneiden abermals schädlich.

    Anpassung und Wiederverwendbarkeit

    Ein komplexes und damit wertvolles PKD-Stufenwerkzeug, das diese Fertigungsschritte hinter sich hat, wird nicht einfach ausgeliefert und vom Kunden wie ein Standardbohrer ins Werkzeugmagazin der Maschine eingesetzt. Solche Werkzeuge werden in der Regel von erfahrenen Anwendungstechnikern „eingefahren“, um für jede Arbeitsstufe die optimalen Schnittparameter zu ermitteln. Dabei nehmen die Techniker auch die Arbeitsumgebung kritisch unter die Lupe. Der Schneidstoff PKD verlangt stabilste Aufspannverhältnisse. Sind diese nicht vorhanden, kümmern sich die Techniker zuerst darum.

    Doch der Service geht weiter. „Bei hochwertigen PKD-Werkzeugen rechnet sich nach dem Standzeitende eine Wiederinstandsetzung“, meint Alexander Krause. „Wir haben dafür eigens den Walter Reconditioning Service eingerichtet. Dieser übernimmt nicht nur das Nachschleifen der Schneiden, sondern, bei Bedarf, auch das Bestücken der Werkzeugkörper mit neuen Schneidplatten.“ Der Geschäftsführer betont, dieser Service gehe weit über das Nachschleifen hinaus. Darin liege auch ein Unterschied im Vergleich zu anderen Werkzeuggattungen. PKD braucht mehr Zuwendung. Alle von Walter weltweit eingerichteten Recon-Zentren seien in der Lage, diese den Werkzeugen angedeihen zu lassen.