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Leistungssteigerung durch Werkzeugsysteme mit Innenkühlung

: ARNO-Werkzeuge


Neue Zerspanungswerkzeuge und Komplettsysteme mit Innenkühlung versprechen verbesserte Prozesse und gesteigerte Werkzeugstandzeiten von bis zu 100 %. Unter der Voraussetzung, auch prozesssicher zu fertigen, widmet sich der Werkzeughersteller Arno Werkzeuge, in Österreich durch Arno-Kofler verteten, der möglichst perfekten Umsetzung – nicht nur beim Ein- und Abstechen auch beim Längs- und Kopierdrehen.

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An vielen Parametern wird gefeilt, um optimale Ergebnisse bei Zerspanungsoperationen im Stechdrehen sowie im Ein- und Abstechen zu erhalten. Prozesse werden unter Berücksichtigung der Produktionsmenge hinsichtlich Werkzeugauswahl und richtiger Stechstrategie optimiert. Neben den richtigen Geometrien, Beschichtungen und Schnittparametern gewinnt dabei zunehmend die eingesetzte Kühlung an Bedeutung.

Der Wandel in den letzten Jahre hinsichtlich der eingesetzten Materialien hin zu schwerer zu bearbeitenden, setzt ein Umdenken bei der Zerspanung und den verwendeten Werkzeugen voraus. Hinzu kommt, dass Standzeitenerhöhungen oft ein Muss sind, um sich gegen Wettbewerber zu behaupten. Diese gehen aber nicht selten auf Kosten der Prozesssicherheit. Um diesem Dilemma entgegenzutreten, wird vermehrt auf eine zielgerichtete Kühlung und einen höheren Kühlmitteldruck geachtet. Das wirkt sich zudem positiv auf die Spanbildung und Späneabfuhr aus. Werden diese Parameter verbessert, lässt sich im Umkehrschluss die Schnittgeschwindigkeit steigern und die Produktionszeiten verringern.

Faktor Zielsicherheit

Betrachtet man die meisten Stechdreh-, Ein- und Abstechbearbeitungen in Unternehmen, sieht das Bild meist folgendermaßen aus: Hauptsächlich werden Überflutungskühlschmierungen eingesetzt. Das Problem dabei ist, dass gerade beim Ein- oder Abstechen die Schnittzone seitlich vom Werkstück und darüber vom Span abgedeckt wird. Die Kühlung erreicht die eigentliche Wirkstelle nicht und die Bildung von Aufbauschneiden oder der frühzeitige Verschleiß des Werkzeugs ist vorprogrammiert. Besonders bei tiefen Nuten reduziert sich der Kühl- und Schmiereffekt
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Außer Monoblockhaltern sind noch Module und Klingen mit der patentierten Kühlung Arno-ACS cooling system erhältlich.

Außer Monoblockhaltern sind noch Module und Klingen mit der patentierten Kühlung...

enorm. Späne werden nur erschwert abtransportiert und können die bearbeiteten Flächen beschädigen.

Der Hersteller Arno-Werkzeuge hat sich dieser Problematik im Zerspanungsprozess sowie im gestiegenen Zeit- und Kostendruck gestellt und vor einiger Zeit ein neues System zur Kühlung für Ein- und Abstechoperationen auf den Markt gebracht: das Arno-ACS cooling system. Beim angebotenen System verläuft der Kühlmittelstrahl direkt durch den Plattensitz und gelangt so ohne Hindernisse zur Schnittzone. Das Kühlmittel unterspült an der Schnittzone den Span sicher und sorgt für eine geringere Wärmebildung an der Schneide. „Durch den zielgerichteten Kontakt mit der Kühlung wird der Span schneller gekühlt und der Spanbruch extrem verbessert“, so der Technische Leiter von Arno Werkzeuge. Bildung von Aufbauschneiden oder die Gefahr von Ausbrüchen an der Schneidkante werden nahezu verhindert. Dadurch verlängert sich die Nutzdauer der Schneideinsätze und die Prozesse werden sicherer. Verstärkt wird dieser Effekt noch durch höhere Kühlmitteldrücke, doch auch bei weniger Druck lassen sich Standzeitverbesserungen von bis zu 100 % verzeichnen.

Zusätzliche Modul- und Klingenvarianten, die konstruktiv so ausgelegt sind, dass ein weiterer Kühlmittelstrahl von unten die Freifläche der Stechplatte kühlt, ermöglichen es, die Schnittparameter weiter zu erhöhen. Das neue Kühlungssystem hat sich beim Arno SA-Stechsystem bereits vielfach bewährt. Auf Anfragen des Marktes hat sich der Hersteller inzwischen auch mit den Kühlungsanforderungen beim radialen Einstechen, Längs- und Kopierdrehen intensiv beschäftigt. Um die ACS-Kühlung hier effektiv nutzen zu können,
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wurden neben der zielgerichteten Kühlung die Voraussetzungen für einen prozesssicheren und optimalen Einsatz untersucht. Nur ein in sich abgestimmtes Werkzeug garantiert Höchstleistungen für den Nutzer.

Faktor Prozesssicherheit

Gegenüber dem normalen NC-Stechdrehsystem, setzte Arno Werkzeuge alles daran, mehr Bearbeitungsmöglichkeiten zu erreichen und das SA-Stechsystem zum Ein- und Abstechen sinnvoll zu ergänzen. Das Entwicklungsteam des schwäbischen Unternehmens tüftelte und testete und betrachtete die unterschiedlichen Anforderungen der Bearbeitungsgänge. Wurden tiefe und breite Nuten erstellt, löste man die Aufgabe mit Mehrfacheinstichen. Schnell wurde dem Hersteller klar, dass hier vor allem eine konstruktive Anpassung des Halter-Kopfes notwendig ist, um eine gute Zugänglichkeit zu erreichen. Flache und breite Nuten hingegen wurden durch Längsstechdrehen hergestellt. Dabei waren die auftretenden axialen Kräfte jetzt um ein Vielfaches höher. Der neue Halter musste also auch hinsichtlich stabiler Verhältnisse angepasst werden.

Die Herausforderung beim Kopierdrehen bestand hingegen aus den seitlich wirkenden Kräften und der zusätzlichen, ziehenden Kraft auf die Schneidplatte während des Zerspanungsprozesses. Die sichere Klemmung des Schneideinsatzes war also eine Voraussetzung für die Neuentwicklung des Halters.

Letztendlich musste noch die Kühlmittelübergabe entsprechend der Marktanforderungen
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Der Kopf des neuen HSE-Monoblockhalters wurde konstruktiv angepasst, um eine bessere Zugänglichkeit zu erreichen. Der Halter des SA-Systems (hier links) ist zum Ein- und Abstechen geeignet.

Der Kopf des neuen HSE-Monoblockhalters wurde konstruktiv angepasst, um eine...

modifiziert werden. Zum einen am Halter selbst, zum anderen über die Werkzeugaufnahme. Kühlmittelanschlüsse über die Seite waren ebenso gefordert wie von hinten. Doch für welches Gewinde entscheiden? Genauso bei den Werkzeugaufnahmen: Welche Form ist die richtige? Wie verläuft die Kühlung? Welche Größe darf die Werkzeugaufnahme haben, um reibungslos auf Stern- und Scheibenrevolvern zu funktionieren? Keine einfache Aufgabe.

Leistungsstark und kundenfreundlich

Entwickelt wurde am Ende ein leistungsstarkes und trotz Innenkühlung prozesssicheres Werkzeug. 336 Artikel groß ist das umfangreiche Startprogramm des Arno SE-Stechsystems. Mit Einstechbreiten von 2 bis 6 mm bei wählbaren Einstechtiefen von 12 mm bzw. 21 mm, sind robuste Monoblockhalter mit Schaftgrößen von 16 x 16 mm, 20 x 20 mm und 25 x 25 mm erhältlich. Alle Halter sind aufgrund ihrer vernickelten Oberfläche bestens vor Rost geschützt. Der technische Leiter von Arno Werkzeuge ist überzeugt: „Das neue Kopfdesign garantiert einen verbesserten Zugang zwischen den Schultern und verringert bauteilbezogene Störkanten.“

Kundenfreundlich präsentiert sich das SE-System insbesondere bei den Möglichkeiten der Kühlkanalanschlüsse. Zusätzlich zu den Standardmöglichkeiten von hinten, unten und der Seite, kann der Kühlmittelanschluss auch auf der Gegenseite gewählt werden. Auf Wunsch kann eine kundenspezifische Kürzung des gesamten Halters ebenfalls realisiert werden. Um äußerste Stabilität auch bei Zugkräften zu garantieren, hat Arno Werkzeuge den Plattensitz als Doppelprisma mit Schraubenklemmung ausgelegt, der dank eines Fixanschlags zur exakten Wiederholgenauigkeit bei der Positionierung des Schneideinsatzes führt. Kompakt und dennoch sicher können die unterschiedlichen
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Das neue SE-System (hier im Bild) ergänzend auch zum Längs- und Kopierdrehen.

Das neue SE-System (hier im Bild) ergänzend auch zum Längs- und Kopierdrehen.

Schneidplatten gespannt werden. Diese sind durch die zweiseitige Nutzbarkeit in der präzisionsgesinterten Ausführung auch wirtschaftlich interessant. Neben bewährten Geometrien –T1 (Stahl- und Rostfreibearbeitung) und –ALU (geschliffene Ausführung für die Bearbeitung von Aluminium und NE-Metallen) aus dem SA-System bietet Arno Werkzeuge ein neue Geometrie (-M2) speziell zum Einstechen/Längs- und Kopierdrehen in fünf unterschiedlichen Sorten an.

Faktor Maschine

Nicht unerheblich in der Gesamtkonzeption effektiver Werkzeugauswahl mit zielgerichteter Innenkühlung ist die Schnittstelle zur Maschine. Um Schläuche oder ähnliche, störende Spänefänger im Maschinenraum zu vermeiden, sollten nicht nur die Werkzeuge sondern auch die Werkzeugaufnahmen mit Innenkühlung ausgestattet und optimal auf die Werkzeugkühlung abgestimmt sein. Nur so kann die Leistung einer Maschine ausgereizt und Werkzeuge in der Serien- oder Massenproduktion rentabel eingesetzt werden.

Arno Werkzeuge hat für das neue SE-System spezielle VDI-Werkzeugaufnahmen mit Innenkühlung von unten konzipiert, um den Druck und die Zielgenauigkeit durchgängig halten zu können. So kann die Prozesssicherheit am besten gewährleistet und Einstellungsparameter gespeichert werden. Um die Werkzeugaufnahme einfach bei Scheibenrevolvern nutzen zu können, ist der Monoblockhalter mit Kühlung von unten standardmäßig bereits im Längenmaß angepasst und muss nicht noch umständlich gekürzt werden. Zusätzlich kann der Monoblockhalter auf die passende Auskraglänge
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Speziell konzipierte VDI-Werkzeugaufnahmen mit Innenkühlung von unten für höchste Effektivität.

Speziell konzipierte VDI-Werkzeugaufnahmen mit Innenkühlung von unten für...

in der VDI-Aufnahme verschoben werden ohne die Kühlmittelversorgung zu beeinträchtigen. So entsteht ein zuverlässig funktionierendes Komplettsystem, bei dem alle Vorteile einer zielgerichteten Kühlung genutzt werden können.

Konzept durchgängig abgestimmt

Die Bedeutung des störungsfreien Kühlmittelflusses ist bereits in die Entwicklung unterstützender Direktaufnahmen des SA-Systems zum Ein- und Abstechen geflossen. Arno Werkzeuge hat sich zum Ziel gesetzt, ein durchgängig abgestimmtes Konzept von der Maschinenschnittstelle bis zur Schnittzone anzubieten. Bei diesen Direktaufnahmen hat der Hersteller Wert darauf gelegt, die Halter optimal auf den vorhandenen Maschinenraum anzupassen und etwaige Störkonturen gegenüber dem Werkstück zu eliminieren. Das vielfältige Programm enthält Direkthalter für Module, die auf Maschinen der Hersteller Daewoo/Doosan, Index, Mazak, Miyano, Mori Seiki, Biglia, Hardinge und Nakamura eingesetzt werden. Die Rüstzeiten verkürzen sich bzw. entfallen die Installationszeiten der Kühlungsschläuche – ein weiterer wirtschaftlicher Aspekt, der die Anschaffungskosten für die Werkzeugaufnahmen relativiert.

Zwei speziell konzipierte Direktaufnahmen mit Göltenbodt-Schnittstelle bzw. MS-Index-Schnittstelle sind auf die anspruchsvollen Anforderungen von Tornos oder Index Mehrspindel-Drehmaschinen (Baureihe MS22 bis MS52) ausgelegt. Die hohe Produktivität und Wirtschaftlichkeit verbunden mit Präzision und Flexibilität verlangt nach optimalen Werkzeughaltern, um Massenbauteile kostengünstiger produzieren zu können. Standzeiten, Späneabfuhr und Oberflächengüten spielen hier eine zentrale Rolle.
Eine zielgerichtete Kühlung trägt maßgeblich dazu bei, dies zu erreichen.

Aber nicht nur beim Ein-/Abstechen, Längs- und Kopierdrehen ist die Innenkühlung von Bedeutung. Weniger komplex, aber dennoch leistungssteigernd, sind die neuen Langdrehhalter mit Innenkühlung von Arno Werkzeuge. Auch hier werden verschiedene Varianten der Kühlmittelzuführung angeboten und bessere Zerspanungsergebnisse versprochen. Selbst bei den meisten Problemwerkstoffen wird eine verbesserte Spankontrolle erreicht und die Bearbeitungszeiten durch höhere Schnittgeschwindigkeiten verkürzt.

Fazit

Zusammengefasst sind die Verbesserungsmöglichkeiten dank direkter Innenkühlungstechnologie sehr vielschichtig, die angebotenen Werkzeuge vielseitig und bei Arno Werkzeuge im Detail aufeinander abgestimmt. Je prozesssicherer und wirtschaftlicher die Lösungen sind, desto interessanter werden Systeme mit Innenkühlung in Zukunft sein.



Außer Monoblockhaltern sind noch Module und Klingen mit der patentierten Kühlung Arno-ACS cooling system erhältlich.
Der Kopf des neuen HSE-Monoblockhalters wurde konstruktiv angepasst, um eine bessere Zugänglichkeit zu erreichen. Der Halter des SA-Systems (hier links) ist zum Ein- und Abstechen geeignet.
Das neue SE-System (hier im Bild) ergänzend auch zum Längs- und Kopierdrehen.
Speziell konzipierte VDI-Werkzeugaufnahmen mit Innenkühlung von unten für höchste Effektivität.
Komplettlösung für Mori Seiki Maschinen.
Selbst anspruchsvolle Anforderungen von Mehrspindler-Drehmaschinen können z. B. mit der Göltenbodt-Schnittstelle erfüllt werden.


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