Der Pneumatik- und Elektrogerätehersteller Festo produziert in seinem Produktionswerk in St. Ingbert unter anderem eine Vielzahl an Fittings, Schrauben und Hülsen. Aufgrund von Gefahren für die Gesundheit und daraus resultierender gesetzlicher Vorgaben sind dafür zunehmend Werkstofflegierungen ohne Anteile an Blei – bleifreie Legierungen – einzusetzen. Bei Festo betrifft dies vor allem Aluminium und Messing. Aktuell sind beispielsweise Hohlschrauben für Maschinen und Geräte in der Lebensmittelindustrie herzustellen. Diese bestehen nunmehr aus der bleifreien Aluminiumlegierung E754-3 25AA 2033T8.
Stark verschleißend
Allerdings lassen sich bleifreie Aluminiumlegierungen, vergleichbar mit bleifreiem Messing, nur bei optimierten Fertigungsprozessen produktiv und wirtschaftlich bearbeiten. Beim spanenden Bearbeiten – Drehen, Bohren, Fräsen – bilden sie nur schwierig die bisher üblichen Spanformen. Meist entstehen unregelmäßig brechende und bröckelnde Späne, die sich schlecht vom Werkstück ablösen. Das führt allerdings dazu, dass übliche Schneiden spanender Werkzeuge vorzeitig verschleißen oder sogar ausbrechen.
Optimierte und beschichtete Schneiden
Die Gewinde der Hohlschrauben für Ventile aus der bleifreien Aluminiumlegierung fertigen die Spezialisten bei Festo hoch produktiv auf einer Rundtaktmaschine Piccola des italienischen Maschinenherstellers Gnutti. Dies erwies sich zunächst als wenig prozesssicher. Die ehemals eingesetzten Gewindeschneideisen verschlissen zu rasch und unplanbar.
Um dennoch wirtschaftlich fertigen zu können, benötigen die Fertigungstechniker bei Festo geeignete Gewindeschneideisen mit innovativen Schneidengeometrien und Beschichtungen. Dafür nutzten sie ihre über viele Jahre bestehende, Zusammenarbeit mit den Werkzeugexperten des Herstellers JBO Johs. Boss GmbH & Co. KG, Albstadt.
Es wurden und werden verschiedene Geometrien, Schnittwerte und Beschichtungen getestet. Inzwischen fertigen Gewindeschneideisen aus HSS mit speziell auf Aluminium abgestimmten Schneidengeometrien und einer Diamond-Like-Carbon (DLC-) Beschichtung die Gewinde G3/8 an den Hohlschrauben.
Leicht schneidend mit guten Gleiteigenschaften
Wie die Werkzeugexperten bei JBO bestätigen, sorgt die DLC-Beschichtung auf den Schneiden der Gewindeschneideisen dafür, dass Späne deutlich leichter abgleiten. Zudem schützt die harte Beschichtung gegen Verschleiß. Die Rundtaktmaschine bei Festo fertigt die Gewinde auf den Hohlschrauben bei einer Drehzahl von 900 1/min, entsprechend 47 m/min Schnittgeschwindigkeit. Die nunmehr optimierten Gewindewerkzeuge von JBO erreichen Standzeiten von ca. 30.000 Gewinden. Somit erweisen sie sich als besonders beständig gegen Verschleiß. Wie die Fertigungstechniker bei Festo in St. Ingbert bestätigen, erreichen sie entsprechend lange Standzeiten, um wirtschaftlich bearbeiten zu können. Nach internen Aussagen ist dies ein Meilenstein, da Hersteller von anderen Werkzeugen nach wie vor mit den niedrigen Standzeiten oder den reduzierten Schnittwerten kämpfen.
Durch diesen Umstand bei allen anderen Bearbeitungen erhöht sich die Taktzeit signifikant, die Ausbringung reduziert sich maßgeblich.
Energieeffizient und prozesssicher
Die HSS-Gewindeschneideisen sind mit Aluminium Geometrie und DLC Beschichtung versehen, so dass sie weniger Drehmoment erfordern und einen höheren Verschleißschutz aufweisen. Das sorgt bei Festo für höchste Prozesssicherheit und effizientes Fertigen der Aussengewinde. Ehemals eingesetzte, nicht optimierte Gewindewerkzeuge erforderten unregelmäßig hohe Drehmomente und verursachten häufig die Überlastung einzelner Spindeln der Rundtaktmaschine. Letztere standen in Folge dessen still, die Fertigungsabläufe auf der Rundtaktmaschine mussten zeit- und arbeitsaufwendig erneut gestartet werden.
Wesentlich besser arbeiten dagegen inzwischen die optimierten Gewindewerkzeuge von JBO. Sie benötigen nur etwa 70 bis 80 Prozent der Antriebsleistung beziehungsweise des Drehmoments der ehemaligen Gewindescheideisen. Stillstände der Arbeitsspindeln werden somit vermieden. Das ist vor allem mit den guten Gleiteigenschaften der DLC-Beschichtungen zu begründen. Somit sorgen die optimierten Gewindewerkzeuge von JBO bei Festo für energieeffizientes und prozesssicheres Fertigen von Bauteilen aus bleifreien Legierungen in großen Serien.
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