Spritzen & Giessen

Kernkompetenz Formenbau

22.09.2009

Schneidplatten: Bei Horn liegt die Produktentstehung von Schneidwerkzeugen von der Entwicklung bis zur Auslieferung in einer Hand. Deshalb stehen im Formenbau die neuesten technischen und organisatorischen Möglichkeiten zur Verfügung, um Strangpress- und Spritzgießwerkzeuge für Schneidplatten herzustellen.

Horn_1Als die Horn-Zwei- und Dreischneider-Werkzeuge Mitte der 90er-Jahre immer mehr gefragt wurden, musste auch die Herstellung der Werkzeuge zum Strangpressen und Spritzgießen neu strukturiert werden. Im Strangpressverfahren entstehen Produkte der Reihe Supermini, mittels Spritzgießen die Zwei- und Dreischneiderwerkzeuge mit Spanformgeometrie.

Trotz der hohen Produkt- und Variantenvielfalt müssen die Werkzeuge schnell und wirtschaftlich bereitgestellt werden. Diese Vorgabe erleichtert unter anderem ein modulares Konzept mit typenbezogenen Grundgestellen und geometriespezifischen Einsätzen. Damit ist beispielsweise für die Formen von 60 verschiedenen Abmessungen eines Werkzeugtyps nur ein Gestelltyp erforderlich.

Schwindmaß berücksichtigen

Bereits bei der Entwicklung der für das Radial-Einstechdrehen konzipierten Schneidplatten des Systems Mini prüfen die Spezialisten vom Werkzeugbau die Geometrie des Schneidplattenrohlings im Hinblick auf ihre fertigungstechnische Realisierung. Ihre besondere Aufmerksamkeit gilt dabei den Auswirkungen des Schwindmaßes von etwa 22 Prozent sowie der Lage der Trenn­ebene und der Anspritzung in der Spritzgießform.

Eine Einschneider-Platte vom Typ Mini besteht aus einem zylindrischen Teil und der Horn_2keilförmigen Schneide. Trotz der asymmetrischen Form muss sich in den unterschiedlichen Hohlräumen eine gleichmäßige Werkstoffstruktur bilden – eine Herausforderung für die Formenbauer, die sie, da der rotationssymmetrische Formteil überwiegt, mit einem speziell geformten Schirmanguss durch die Bohrung lösen.

Die Konstruktion des Spritzgießwerkzeuges und die Entwicklung der Spanformgeometrie erfolgen zeitgleich. Bei Neuentwicklungen wird ein „begreifbares“ Kunststoffmuster der Schneidplatte angefertigt, das von allen Beteiligten begutachtet und eventuell modifiziert werden kann. Währendessen beginnen die Arbeiten am Spritzgießwerkzeug, von der Herstellung bis zur Mehrfachprüfung der Musterteile.

Im ersten Prüfdurchgang, der Formabmusterung, gilt das Augenmerk der Gleichmäßigkeit der Befüllung, dem Fließverhalten in der Kavität und – ausgehend von einem Mittelmaß – den Teileabmessungen. Wichtigstes Kriterium ist dabei die eng tolerierte Verzahnung sowie der 0,1 mm breite Spalt zwischen Schaft und Schneidplatte. Die Verzahnung sichert später die hochgenaue Verbindung zwischen Schneidplatte und Hartmetallschaft, und der Spalt verhindert ihren direkten Kontakt.

Ausführliche Tests

Die zweite Abmusterung gilt der Bewertung der bis zu acht Geometrien, der Senkung für die Verschraubung und deren Anlagefläche. Bei der dritten Abmusterung werden die Wirksamkeit der Feinkorrekturen an der Spanformgeometrie sowie die Maßnahmen zum Verzugsausgleich beim Sintern geprüft. Erste Ergebnisse zum Spanverhalten und Verschleiß liefert dann der Test von durchschnittlich fünf Schneidplatten auf einer CNC-Drehmaschine. Gegebenenfalls muss danach der Formeinsatz ein weiteres Mal korrigiert werden.

Aus langjähriger Erfahrung kennt Dieter Hermes, Leiter Werkzeugbau, die Überraschungen, die ihn beim Bewerten der Musterteile immer wieder erwarten. So können die Abmessungen von IO-Werkzeugrohlingen nach weiteren Abspritzungen um etwa ein Prozent differieren. Bei einem Maß von 10 ±0,03 mm ergibt sich damit bei der Spangeometrie ein Wert, der deutlich außerhalb des Zulässigen liegt. Um die vom Spritzgießmaterial (Feedstock) beeinflussten Abweichungen zu egalisieren, werden die Schneidplatten dreimal abgemustert und das Spritzgießwerkzeug mit den zeitlich versetzt ermittelten Messergebnissen nachgearbeitet.

Erfahrung ist nicht ersetzbar

Horn_3Die derzeit aktuellsten Simulationsprogramme werden von Dieter Hermes und seinen fünf Mitarbeitern nur bei größeren Teilen genutzt, bei kleinsten Schneidplatten führen sie aufgrund des unterschiedlichen Fließverhaltens in den Kavitäten leicht zu falschen Werkzeugauslegungen. Wegen unterschiedlicher Druck- und Temperatureinstellungen beim Spritzgießen variiert auch die Dichte der Hartmetallmischung in der Kavität, was sich nach dem Sintern als mehr oder weniger starker Verzug am Rohling auswirkt. Deshalb sind oft mehrere Versuche erforderlich, um sich an die geeignete Formgestaltung heranzutasten – ein Vorgang, der ganz entscheidend vom Wissen und der Erfahrung der Formenbauer abhängt.

Zum Fräsen der Elektroden und Geometrieeinsätze stehen mehre CNC-Fräsmaschinen von Primacon, für die Grundgestelle und verschiedene Formrohlinge ein Hermle-Bearbeitungszentrum zur Verfügung. Komplizierte Durchbrüche werden auf einer Agie-Schneiderodiermaschine hergestellt. Beim Senkerodieren kommen Maschinen von Zimmer und Kreim zum Einsatz.

Wegen der vielen Einzelteile ist der Rüstzeitanteil an den Maschinen relativ hoch. Deshalb ist neben dem Einsatz von Spannsystemen das Know-how der hochqualifizierten Facharbeiter, die mehrheitlich im Hause Horn ausgebildet wurden, auch bei der Fertigungsorganisation einschließlich Mehrmaschinenbedienung unabdingbar. Zusammen mit den Spezialisten anderer Abteilungen wurden so auch die Vorraussetzungen geschaffen, dass Horn als weltweit erster Werkzeughersteller eigene Wendeschneidplatten im Spritzgießverfahren prozesssicher herstellen konnte.


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