Drehen statt schleifen

Die Fertigung von qualitativ sehr hochwertigen Gebinden aus Weiß- und Stahlblech läuft bei Muhr & Söhne mit einem sehr hohen Automatisierungsgrad – so kann man auch vom Produktionsstandort Deutschland aus erfolgreich im weltweiten Wettbewerb agieren. Hochqualifizierte Mitarbeiter stellen auf ausgereifter Technik beispielsweise im Werk im thüringischen Ohrdruf Eimer aus Weißblech her, wie sie etwa in der Farben- und Lackindustrie verwendet werden.

Zur Fertigung der runden Deckel und Böden kommen komplexe Stanz-Zieh-Kombiwerkzeuge zum Einsatz, die die Deckel aus dem Blech ausstanzen und in Form bringen. „Dabei entsteht eine scharfkantige Stanzkante, die nach dem Einspritzen einer Dichtung eingerollt werden muss“, erklärt Meik Pfestorf, Meister in der Instandhaltung bei Muhr & Söhne in Ohrdruf. „Hierfür haben wir spezielle Rollwerkzeuge entwickelt, mit denen sich ein sauberer gerollter Rand erzeugen lässt.“

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Die Halbzeuge laufen durch die Nut. Die beim Drehen entstandenen Strukturen sind in Fließrichtung des Platinenmaterials.

Hochfeste legierte Werkzeugstähle
Diese Rollenwerkzeuge müssen speziell für die Stahlblechbearbeitung aus hochfestem Material sein. In Ohrdruf bestehen sie aus hochfesten legierten Werkzeugstählen mit Härten zwischen 55 und 65 HRC. Klassisch werden solche Materialien geschliffen. „Schleifarbeiten müssen wir in der Regel nach außen geben, außerdem sind sie sehr zeitaufwändig“, erläutert Pfestorf. „Eine eigene Schleiferei aufzubauen lohnte sich ebenfalls nicht – die Maschinen wären zu 80 bis 90 Prozent gestanden. Deshalb versuchen wir auch in der Aufarbeitung der Rollen, möglichst viel der relevanten Bearbeitungen aufs Hartdrehen zu verlagern.“

Mit klassischen Hartmetallwerkzeugen lassen sich Werkstoffe dieser Härte kaum bearbeiten. Werkzeuge aus kubischem kristallinem Bornitrid (CBN) oder aus Keramik waren indes schlicht zu teuer und damit unwirtschaftlich.

Das sagt die Redaktion

Kleine Hersteller punkten passgenau in der Nische
Flexibel und phantasievoll schließen innovative Werkzeughersteller jene Lücken, in denen Kataloganbieter oft nicht mithalten können. Hier ist die Chance für Spezialisten, vor Ort und mit exakt auf die Bedürfnisse des Anwenders zugeschnittenen Lösungen zu punkten. Kemmer geht den Weg mit leistungsfähigen Technologiepartnern wie dem Beschichtungsexperten Cemecon. Bei Muhr & Söhne konnten die Zerspanwerkzeugexperten neben dem Stechdrehen beispielsweise auch beim Hartfräsen mit einer an sich schon sehr guten Kyocera-Platte punkten, die mit einer Beschichtung exakt auf den gewünschten Einsatzzweck hin veredelt wurde. Denn das ist auch eine Stärke des Standorts Deutschland – die kleinen, aber sehr feinen Nischenanbieter mit ihren punktgenauen Problemlösungen.
Richard Pergler

Auf Anraten eines Technologiepartners sahen sich die Instandhaltungsspezialisten von Muhr & Söhne beim Hartmetallwerkzeugspezialisten Kemmer um. „Speziell die Nut in den Rollwerkzeugen, in der das Blech der Halbzeuge gerollt werden soll, stellt sehr hohe Ansprüche an die Oberfläche“, erläutert Pfestorf die Herausforderung. „Schleifen ist eigentlich ein Prozess, der sehr glatte Oberflächen produziert. Trotzdem war in einigen Fällen spürbar, dass die Schleifstrukturen, die aus produktionstechnischen Gründen quer zur späteren Fließrichtung der gerollten Blechkante verläuft, in der Blechbearbeitung nicht optimal sind.“

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Schicht für sehr harte Werkstoffe
Die Technologieexperten von Kemmer empfahlen eine Drehstechplatte RTNX mit einer Hardlox-2-Beschichtung. Diese Nanocomposite-AlTixN-Schicht, die Kemmer in Zusammenarbeit mit den Labors der Beschichtungsexperten bei Cemecon entwickelt hat, empfiehlt der Hersteller insbesondere für Dreh- und Fräsoperationen in Materialien ab 50 HRC. Die RTNX-Serie von Kemmer umfasst Vollradiusplatten mit horizontaler Schneide, die in den Radien 1,1, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 4,0 und 5,0 mm ab Katalog erhältlich sind. Sie verfügen über wirkungsvolle Spanbrecherrippen und sind gleichermaßen fürs Schruppen und Schlichten geeignet.

„Zusätzlich zu den RTNX-Platten aus dem Katalog sind bei uns auch OTX-Platten im Einsatz, die wir für spezielle Radien – beispielsweise 0,9 oder 1,15 mm – einsetzen“, berichtet Pfestorf. „Das rechnet sich für uns. Wir haben zwar immer Ersatzrollwerkzeuge parat, unser Lager ist diesbezüglich gut bestückt. Aber wenn einmal dringend ein Ersatz konfiguriert werden muss oder vorhandene Rollen anzupassen sind, können wir das sehr schnell erledigen.“

Trends µ-genau

Titanaluminiumnitrid
Werkzeugbeschichtungen wie die nanocomposite AlTixN-Variante Hardlox 2 erreichen Mikrohärten im Bereich zwischen 2600 bis etwa 3300 HV0,05. Sie verfügen über eine sehr gute Phasenstabilität bis zu einer Temperatur von 850 °C und eine um rund 300 K höhere Oxidationsbeständigkeit als klassische TiN-Schichten. Sie haben eine geringere elektrische Leitfähigkeit und damit auch eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als TiN. Typische erzielbare Dicken für derartige meist im PVD-Verfahren abgeschiedene Schichten liegen bei etwa 1 bis 7 µm.

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Meik Pfestorf, Meister in der Instandhaltung bei Muhr & Söhne: „Je nach Werkstoff und gewünschter Oberflächengüte arbeiten wir mit Vorschüben zwischen einem Hundertstel- und einem Zehntelmillimeter. Das ist angesichts der Härte der bearbeiteten Materialien sehr beachtlich.“

Einfache Drehoperation genügt
Mussten früher die Radien in komplexen Schleifprozessen ausgeschliffen werden, reicht dafür jetzt eine einfache Drehoperation. Das spart Zeit – ein großer Vorteil, denn wenn eine Maschine in der Produktionslinie etwa aufgrund eines fehlenden Rollwerkzeugs steht, kann das in der Stunde schon ein paar tausend Euro kosten. Deshalb war es den Verantwortlichen bei Muhr & Söhne auch sehr wichtig, dass ihr Werkzeugpartner sehr flexibel ist und auch bei Sonderlösungen sehr kurzfristig liefern kann.

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Stechdrehen im Harten: Bis HRC 65 reicht die Härte der zu bearbeitenden Materialien.

In der Hartbearbeitung sind die verwendeten Parameter bei Weitem nicht so progressiv wie beim Schnitt ins Weiche: „Beim Drehen fahren wir bis maximal 1 mm Spantiefe bei einer Schnittgeschwindigkeit zwischen 40 und 60 m/min“, erklärt Pfestorf. „Je nach Werkstoff und gewünschter Oberflächengüte arbeiten wir mit Vorschüben im Bereich zwischen einem Hundertstel- und einem Zehntelmillimeter. Das ist angesichts der Härte der bearbeiteten Materialien sehr beachtlich.“

Problemlos auch ins Weiche
Positiver Nebeneffekt der Drehbearbeitung: Die beim Drehprozess entstehenden Strukturen liegen exakt in Fließrichtung der Platine, das verringert den Widerstand beträchtlich. „Ein nicht zu unterschätzender Vorteil, wenn man bedenkt, dass bei uns pro Stunde mehrere tausend Halbzeuge durchs Werkzeug laufen“, betont der Instandhaltungsleiter. „Und die Platte verträgt auch den Wechsel vom Harten ins Weiche problemlos – gerade im Werkzeugbau sind die Komponenten oft nicht durchgehärtet. Wir können dann einfach mit den gleichen Parametern wie im Harten weiterarbeiten. Und zwar mit sehr guten Ergebnissen.“