Werkzeuge Wechselkopfwerkzeuge senken Kosten für Werkzeug und Prozess

Redakteur: Rüdiger Kroh

Werkzeuge aus Vollhartmetall sind sehr leistungsfähig, schlagen allerdings auch mit einem vergleichsweise hohen Preis zu Buche. Um steigenden Werkzeugkosten Einhalt zu gebieten, entwickeln daher immer mehr Werkzeuganbieter modulare Wechselkopfsysteme, die flexibel sind und im Zerspanungsprozess Vorteile bieten.

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Wenige Halter, viele wechselbare Köpfe: Wechselkopfwerkzeuge wie Coromill 316 machen einen kostengünstigen und flexiblen Einsatz in der Werkstattfertigung möglich. (Bild: Sandvik)
Wenige Halter, viele wechselbare Köpfe: Wechselkopfwerkzeuge wie Coromill 316 machen einen kostengünstigen und flexiblen Einsatz in der Werkstattfertigung möglich. (Bild: Sandvik)

Werkzeuge mit Vollhartmetall-Wechselkopf gibt es zum Fräsen, Bohren, Reiben und Drehen. Mit entsprechenden Geometrien werden sie im klassischen Werkzeug- und Formenbau ebenso eingesetzt wie in der Turbinenfertigung. Weil sich die Grundhalter über definierte Schnittstellen mit unterschiedlichen Köpfen ausstatten lassen, bieten die Werkzeugsysteme ein hohes Maß an Flexibilität.

Wechselkopfwerkzeuge für mittlere bis große Losgrößen interessant

Dr.-Ing. Matthias Luik, Leiter Forschung und Entwicklung bei der Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH, bringt den Nutzen von Wechselkopfwerkzeugen auf den Punkt: „Hinsichtlich Substrat, Beschichtung und Geometrie können die Köpfe optimal an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepasst werden.“ Für verschiedene Einsatzzwecke wird also nur ein an die Maschinenschnittstelle angepasster Halter benötigt. „Kurze Wechselzeiten der Köpfe, wenn möglich ohne neues Einmessen, machen diese Art von Werkzeugen für mittlere bis große Losgrößen interessant. Ebenso interessant ist die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe“, so Luik weiter.

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Wechselköpfe reduzieren logistischen Aufwand

Prozessvorteile sieht auch Dr. Markus Groppe, Produktmanager Fräswerkzeuge bei der Sandvik Tooling Deutschland GmbH – Geschäftsbereich Coromant: „Im Werkzeug- und Formenbau wird das verschlissene Werkzeug direkt an der Maschine getauscht und ohne erneutes Vermessen wird weitergearbeitet.“ Auch in der Serienfertigung könne mithilfe von Wechselköpfen der komplette logistische Aufwand – vom Handling übers Einschrumpfen, Vermessen bis zur erneuten Datenübergabe – umgangen werden, betont Groppe.

Verglichen mit Monowerkzeugen besitzen Wechselkopfwerkzeuge eine Schnittstelle mehr. Um die dadurch entstehenden Einschränkungen möglichst gering zu halten, achten die Hersteller von Wechselkopfsystemen auf eine hohe Genauigkeit der Schnittstelle und auf stabile Grundhalter. So weist beispielsweise das Wechselkopfsystem Garant Topcut, das die Hoffmann Group erstmals auf der diesjährigen EMO präsentieren wird, eine Systemgenauigkeit ≤ 0,01 mm auf. Allenfalls bei präzisen Schlichtoperationen und bei großen Schnitttiefen müssen Nutzer von Wechselkopfwerkzeugen mit Einschränkungen aufgrund der zusätzlichen Schnittstelle rechnen. Ansonsten sind die zweiteiligen Werkzeuge mit ihrem einteiligen Pendant absolut vergleichbar.

Je größer der Durchmesser, desto höher das Einsparpotenzial

Weil der Materialkostenanteil bei VHM-Werkzeugen hoch ist, lässt sich das Einsparpotenzial von Wechselkopfwerkzeugen nach einer einfachen Formel ableiten: je größer der Durchmesser, desto höher das Einsparpotenzial. So bieten die Zweiteiler bei Durchmessern ab 16 mm wegen des geringeren Vollhartmetallbedarfs deutliche Kostenvorteile im Vergleich zu Monowerkzeugen. Der Schwerpunkt des Angebots liegt derzeit bei Durchmessern zwischen 15 und 20 mm.

Ab welcher Größe anstelle von Wechselkopfwerkzeugen besser Wendeschneidplatten eingesetzt werden, hängt stark vom Werkzeugtyp, dem jeweiligen Einsatzfall und den Anforderungen an Stabilität und Genauigkeit ab. Wie weit das Spektrum dabei reicht, zeigt das Reibsystem DR von Horn. Die wechselbaren Vollhartmetallköpfe gibt es für stolze Durchmesser bis 140 mm.

Borries Schüler, Produktbereichsleiter modulare Zerspanung bei der Hoffmann Group, sieht gerade große Wechselkopfwerkzeuge mit Durchmessern zwischen 20 und 25 mm in einer Art Brückenfunktion: „Diese Werkzeuge kann man dort einsetzen, wo ein Monowerkzeug schon sehr teuer und ein Wendeplattenwerkzeug technisch noch nicht ganz die ideale Lösung ist.“ Das Einsparpotenzial taxiert er auf 20% und mehr.

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