Der Spanbrecher als Gamechanger

Die Herausforderungen der modernen Zerspanung

Ein Blick auf die neuartigen Einstech-Drehwendeschneidplatten genügt und es ist klar: Hier wurde kreativ mit der Spanbruchgeometrie umgegangen, um eine der grössten Herausforderungen der Branche zu lösen – kontrollierten Spanbruch bei anspruchsvollen Werkstoffen.

Auf den neuen Wendeschneidplatten sind vier dreifingerartige Spanbrecher hintereinander zu sehen – mit leicht abgewandelter Form für die Variante zum Schruppen und Vorschlichten (RYe) und die Variante zum Schruppen und Schlichten (RY).

Die Spanbruchgeometrie wurde speziell für rostfreie Stähle und hochwarmfeste Legierungen optimiert. Sie ermöglicht erstmals eine Schnittkontrolle, die konventionelle Geometrien nicht bieten können.

Einigen mag der dreifingerartige Spanbrecher bekannt vorkommen. Der Grund: «Wir haben mit unserer VCGT-Platte, die vor vier Jahren mit einem speziellen dreifingerartigen Spanbrecher herausgebracht wurde, grosse Erfolge gehabt. Dann kam die Idee: Warum nicht diese drei Finger leicht anpassen und für eine gerade Stechdrehgeometrie in einer Reihe verwenden?», erklärt Michael Zuber.

Von der Idee bis zur Umsetzung

Doch Innovation in der Zerspanung entsteht nicht über Nacht. Die 500er-Linie ist das Ergebnis jahrelanger Entwicklung, intensiver Tests und enger Zusammenarbeit mit Anwendern.

Trotz der etablierten VCGT-Platte erwies sich die Umsetzung als komplex. Die Geometrie musste nicht nur funktionieren, sondern auch in der Serienproduktion realisierbar sein. Vom ersten Prototyp bis zur finalen Marktreife dauerte es fast anderthalb Jahre – mit zahlreichen Anpassungen bei Presswerkzeugen, Schleifprozessen und Beschichtungen.

Ausserdem findet die wahre Bewährungsprobe für ein neues Werkzeug nicht im Labor statt, sondern in der Praxis. Erst wenn es unter realen Produktionsbedingungen eingesetzt wird, zeigt sich, ob es den Erwartungen standhält. Die ersten Tests der 500er-Linie verliefen aber durchgehend vielversprechend – so vielversprechend, dass die Kunden am liebsten sofort grössere Mengen bestellt hätten.

Zuber erinnert sich: «Die Kunden waren mit den Prototypen so zufrieden, dass sie am liebsten sofort grössere Mengen bestellt hätten. Aber wir mussten ihnen klarmachen, dass es ein paar Monate dauert, bis die Werkzeuge serienreif sind.»

Neue Geometrien und Beschichtungen

Die 500er-Linie zeichnet sich nicht nur durch ihre präzise Spanbruchgeometrie aus, sondern auch durch fortschrittliche Beschichtungen, die speziell auf anspruchsvolle Materialien abgestimmt sind.

Diese Kombination ermöglicht es, auch schwer zerspanbare Werkstoffe wie hochwarmfeste Legierungen und rostfreie Stähle effizient zu bearbeiten. Doch in den Feldtests zeigte sich schnell: Die Zerspaner tüftelten auf der immerwährenden Suche nach besseren Standzeiten auch mit anderen, noch schwerer zu zerspanenden Werkstoffen herum. Sie fragten sich also, warum sollte diese so spezielle Spanbruchgeometrie nicht auch helfen, Titan sowie Nickellegierungen besser zu zerspanen als die konventionellen Alternativen? Und tatsächlich: «Testkunden beteuerten, dass die neue Geometrie auch bei diesen Werkstoffen eine deutlich verbesserte Standzeit bringt», sagt Zuber.

Breites Spektrum an Werkstoffen bearbeiten

Mit der 500er-Linie können Anwenderinnen und Anwender daher ein breites Spektrum an Werkstoffen bearbeiten. Im Fall von Stahl empfiehlt Bimu Schnittgeschwindigkeiten zwischen 80 und 160 m/min bei Vorschüben von 0,1 bis 0,2 mm/U. Wer rostfreien Stahl bearbeitet, bewegt sich bei Schnittgeschwindigkeiten von 50 bis 140 m/min und einem Vorschub zwischen 0,08 und 0,2 mm/U. Bei Titan hingegen steigt die Herausforderung aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit; hier nennt Bimu Schnittgeschwindigkeiten von 30 bis 80 m/min und Vorschübe von 0,04 bis 0,16 mm/U. Am kritischsten sind natürlich Nickellegierungen, für die bei 15 bis 30 m/min und 0,02 bis 0,1 mm/U gearbeitet werden sollte, um einer übermässigen Erwärmung und Gratbildung vorzubeugen.

Die Bedeutung der Innenkühlung

Die beste Wendeschneidplatte bringt oft wenig, wenn die Späne nicht kontrolliert gekühlt werden. Besonders bei Materialien wie rostfreiem Stahl oder Nickellegierungen kann eine unzureichende Kühlung zu Problemen führen.

Gerade bei automatisierten Fertigungsprozessen, bei denen Maschinen oft mehrere Stunden unbeaufsichtigt laufen, kann eine optimierte Kühlmittelzufuhr verhindern, dass sich Späne verklemmen oder die Qualität der Bauteile schwankt. «Seitlich eingebrachte Kühlung funktioniert oft nicht optimal», meint Zuber. «Der Kühlaustritt sollte möglichst rechtwinklig zur Werkzeugachse liegen, aber gleichzeitig so gestaltet sein, dass das Werkzeug nicht übersteht und man es gut einspannen kann.»

Bimu hat bei der 500er-Linie daher gezielt darauf geachtet, dass die Kühlung direkt in die Schnittzone gelenkt wird. Das Ergebnis: eine stabilere Bearbeitung mit weniger Unterbrechungen – und am Ende wirtschaftlichere Prozesse für den Anwender.

Wohin geht die weitere Entwicklung?

Die 500er-Linie ist ein Meilenstein, aber sie ist nur der Anfang. Die Entwicklung neuer Geometrien und Materialien geht weiter, denn die Anforderungen an Präzisionswerkzeuge steigen stetig. «Ich denke, wir werden sowohl kleinere Varianten für schmale Stechbreiten entwickeln, etwa 1,2 mm, als auch grössere Varianten mit 2,7 mm Breite», sagt Zuber. Damit könnte die Linie noch breiter aufgestellt und für weitere Anwendungen optimiert werden.

Ein weiteres Thema ist die Bearbeitung der Platten mit Lasertechnologie. Sie ermöglicht es, Sondergeometrien flexibel zu fertigen. «Der Vorteil beim Lasern ist, dass man sehr schnell und flexibel reagieren kann, besonders bei Sonderwerkzeugen», erklärt Zuber. Nebst einer gelaserten Standardlinie für die Bearbeitung von NE-Metallen, setzt Bimu jedoch vorwiegend auf gesinterte und geschliffene Varianten, weil sie kosteneffizienter und in grossen Volumina einfacher umzusetzen sind.

Fazit: Die 500er-Linie von Bimu macht eindrucksvoll deutlich, dass in der Zerspanung noch viel Potenzial steckt. Die Kombination aus innovativer Spanbrecher-Geometrie, angepassten Beschichtungen und durchdachter Innenkühlung sorgt für eine stabilere Bearbeitung und längere Standzeiten – gerade bei herausfordernden Materialien wie rostfreien Stählen, Titan oder Nickellegierungen.