Präzisionswerkzeuge

Auf komplexe Teile eingestellt

Der chinesische Werkzeugspezialist Worldia nutzt die EMO zur Präsentation seiner Produktpalette, bei der Nachhaltigkeit, Mikrobearbeitung und neue Schneidstoffe im Fokus stehen. Das Hartfräsen von Kugelgewindespindeln mit beschichtetem PCBN belegt die Kompetenz.
8. September 2023
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Für Prozesse zur Fertigung anspruchsvoller Bauteile wie dieser im Wirbelverfahren hart fertiggefrästen Kugelgewindespindel hat Worldia wirtschaftliche Werkzeuglösungen im Portfolio© Worldia
Einen erheblichen Aufwand zur Vorbereitung auf die EMO hat der chinesische Präzisionswerkzeug-Spezialist Worldia nach eigenem Bekunden getrieben. Nun gilt es, die Früchte dieses Tuns zu ernten, indem den kundigen Fachbesuchern die ganze Leistungspalette des Herstellers veranschaulicht wird. Viel habe man beizutragen, wenn es gilt, das diesjährige Motto der Messe ‘Innovative Manufacturing‘ mit Leben zu erfüllen. Dabei stehen dem Unternehmen zufolge drei grundsätzliche Themen im Fokus: nachhaltiges Fertigen, die Mikrobearbeitung und innovative Schneidstoffe.
Die Produktpalette von Worldia ist breit, die Innovationskraft hoch. Als Beispiel für die Möglichkeiten, die sich mit der Anwendung besonders fortschrittlicher Werkzeugtechnik des Herstellers für den Anwender ergeben, verweist man auf das Hart-Fertigfräsen von Kugelgewindespindeln mit beschichtetem PCBN.
Für hohe Leistung und Präzision zugleich ausgelegt: Beschichtetes PCBN-Formwirbelmesser von Worldia© Worldia

Hartdrehen oder Hartfräsen ersetzt vielfach das Schleifen

Wegen ihres hohen Wirkungsgrades, der geringen Reibung und der langen Lebensdauer sind Kugelgewindetriebe zur Umwandlung von rotatorischen in lineare Bewegungen weit verbreitet. Sie begegnen uns zum Beispiel auf Flughäfen, im Schienenverkehr, in der Automation und in Werkzeugmaschinen. Allerdings stellt die erforderliche Präzision hohe Anforderungen an die Fertigung. Früher waren mehr als 20 Bearbeitungsschritte notwendig, um sie zu erzeugen, wobei die Wärmebehandlung und die Hartfeinbearbeitung in mehreren Stufen erfolgten und somit hohe Fertigungskosten entstanden.
Aufgrund ihrer großen Härte und ihrer hervorragenden thermischen Stabilität bieten Werkzeuge mit Schneiden aus polykristallinem kubischen Bornitrid (PCBN) ein hohes Potenzial, die Gesamtkosten entscheidend zu senken, indem Schleifprozesse durch Hartdrehen oder Hartfräsen ersetzt werden. Das bietet folgende Vorteile:
  • Hohe Effizienz. So lässt sich bei Stahl bis zu einer Härte von 62 HRC die Bearbeitungszeit bis auf ein Zehntel gegenüber dem Schleifen reduzieren.
  • Hohe Präzision. Die Oberflächengüte beim Fertigfräsen ist vergleichbar mit dem Schleifen und erreicht sicher die häufig geforderten Qualitäten C3−C5. Bei der Bearbeitung wirken niedrigere Schnittkräfte als beim Schleifen.
  • Umweltfreundlich. Kein Kühlschmierstoff, kein Schleifschlamm.
  • Hervorragende Gesamtwirtschaftlichkeit. Niedrigere Maschinen- und Werkzeuginvestitionen, keine Kühlmittelaufbereitung und Schleifschlammentsorgung, Reduzierung des Aufwandes für die Teilereinigung.
Neben dem Hartdrehen ist das Hartfräsen mittels sogenannter Wirbelwerkzeuge im Innen-Rotationsfräsverfahren (‘Wirbeln‘) eines der kritischsten Verfahren in der Prozesskette. Die Hartbearbeitung der Kugellaufbahn lässt sich damit auf folgende Verfahrenskombinationen reduzieren: erstens Hart-Vorfräsen und Fertigschleifen, zweitens Hart-Vorfräsen und Hart-Fertigfräsen im Wirbelverfahren sowie drittens nur Hart-Fertigfräsen im Wirbelverfahren (effektivstes Verfahren).
Diese Werkzeuge stehen beispielhaft für ein weiteres von Worldia definiertes Schwerpunktsegment: die Mikrobearbeitung© Worldia
Das Letztere ist weitgehend Stand der Technik. Dabei kommen PCBN-bestückte Schneidkörper, die die komplette Form der Kugellaufbahn inklusive der Einlaufradien erzeugen (sogenannte Formwirbelmesser), zum Einsatz. Die Herstellung dieser Schneidkörper mit einer Profilgenauigkeit von wenigen Mikrometern aus dem extrem harten PCBN-Material stellt höchste Anforderungen an ihre Fertigung.
In enger Zusammenarbeit mit Herstellern von Rotationsfräsmaschinen und Endkunden hat Worldia ein komplettes Produktportfolio an hochpräzisen PCBN-Schneidkörpern entwickelt, das die vielfältigen Spezifikationen beim Hart-Fertigwirbeln von Kugelgewindespindeln abdeckt und die hohen Präzisionsanforderungen sicher erfüllt.
Mittels Beschichten der Schneidkörper lässt sich deren Oxidations- und Verschleißbeständigkeit signifikant verbessern. Wegen der engen Toleranzen nutzt man beim Hartwirbeln derzeit meist unbeschichtetes PCBN. Worldia ist es jedoch gelungen, durch im eigenen Haus entwickelte und hergestellte Dünnschichten die nötigen Genauigkeiten einzuhalten und die Standzeit um mehr als 30 Prozent zu verlängern. Mit den beschichteten PCBN-Formwirbelmessern konnten Worldia-Kunden schon mehrere 100.000 Euro an Fertigungskosten einsparen, versichert der Hersteller. Aufgrund des hohen Materialanteils an PCBN ist es wirtschaftlich sinnvoll, die Formwirbelmesser mehrfach, je nach Verschleißzustand bis zu achtmal, nachzuschleifen. Den dafür erforderlichen Nachschleifservice bietet Worldia ebenfalls an.
EMO Halle 4, Stand A71