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Werkzeugmaschine + Schleifdorn = [Tool]Prep

Zwei Jungunternehmer treffen bei der Schneidkantenpräparation den Nagel auf den Kopf

von Tilo Michal

Eingebettet in die GrindTec Themenwelt „Factory“ hat das junge Unternehmen [Tool]Prep ein Verfahren mittels modifiziertem Schleifdorn zur gezielten Schneidkantenverrundung vorgestellt, das dank seines praktischen Engineerings auch für kleine Unternehmen wirtschaftlich ist. Im Kern der Technologie steht der modifizierte Schleifdorn, welcher durch eine Funktionserweiterung die Präparation durchführt.

Versierte Bauhandwerker treffen den Nagel auf den Kopf indem sie ihn zunächst umdrehen und die Spanfläche/Schneide mit dem Hammer etwas anstumpfen bevor sie ihn einnageln. Was einen vielleicht stutzen lässt ist ganz klar, wenn man den anschließenden Vorgang beleuchtet. Der Nagel spaltet „leicht abgestumpft“ nämlich nicht so sehr das Brett, vermeidet also Längsrisse und sorgt dadurch an der Fixationsstelle für mehr Haltekraft. In der Präzisionsfertigung werden Schneidkanten geometrisch sehr gezielt und auf die Funktionalität hin verrundet, weshalb der Vorgang dort komplexer und aufwändiger als auf der Baustelle ist. Definierte Ziele sind in der industriellen Fertigung eine höhere Prozesssicherheit, bessere Qualitäten am Werkstück und wesentlich längere Werkzeugstandzeiten.


Abb. 1: Starterset: Schleifscheibenaufnahme mit Wechselelement (Foto: Aliona Kardash/TU Dortmund).

„Eine Schneidkantenverrundung von Bohrern, Fräsern und Reibwerkzeugen, die leicht und dabei präzise umsetzbar und eingebettet in die Herstellungskette von Zerspanwerkzeugen ist, war die Motivation von [Tool]Prep“, berichtet Dr.-Ing. Timo Bathe, einer der beiden Unternehmensgründer. Ein Starterset (Abb.1) macht es möglich. Alexander Ott, Mitgründer ergänzt: „Die Idee war es ein Verfahren zu designen, das bereits beim Kunden vorhandene Systeme und
Werkzeuge nutzt, dabei hochwirkungsvoll und hochwirtschaftlich gleichermaßen ist.“ Nebenbei bemerkt: Die beiden Gründer sind auch Beispiele für die gelungene Symbiose zwischen Hochschule und Wirtschaft – bei der [Tool]Prep UG handelt es sich um eine Ausgründung des Instituts für Spanende Fertigung (ISF) der TU Dortmund.

[Tool]Prep konkret

„Um eine Werkzeugpräparation umzusetzen sind zumeist ergänzende Maschinen erforderlich. Trotz vergleichsweise hoher Maschinenstundensätze kann mit unserem Ansatz aber eine kostengünstigere Schneidkantenverrundung innerhalb bestehender Fertigungsketten erreicht werden“, erklärt Timo Bathe. Daraus resultiert enormes Potential zur Reduzierung der Fertigungskosten. Durch die Implementierung in angepasste Schleifscheibenaufnahmen hat jeder Nutzer einer Werkzeugschleifmaschine die Möglichkeit, die Schneidkantenpräparation durch das [Tool]Prep-Verfahren günstig im eigenen Unternehmen durchzuführen. Wir liefern die Hülse, die Technologie und das Knowhow bei ganz niederschwelligen Einstiegskosten noch weit im dreistelligen Eurobereich pro System“, berichtet Bathe. Die Integration eines austauschbaren Wechselelementes in den Schleifdorn einer Schleifscheibenaufnahme (zum Beispiel HSK-50) erweitert erheblich die Funktionalität der Maschine. Damit kann man auch Prozesswissen über die Werkzeugpräparation bei günstigen Präparationskosten aufbauen. Aufgrund der Integration in den Schleifdorn behält die Schleifscheibenaufnahme ihre ursprüngliche Funktion, die Möglichkeit der Montage des Schleifscheibenpaketes. Bedingt durch den begrenzten Bauraum ist diese Variante auf Werkzeugdurchmesser bis d = 10,5 mm beschränkt. Weitere Varianten zur Präparation von Werkzeugen der Durchmesser d > 10,5 mm können nach Absprache und genauer Auslegung der Anforderungen ermöglicht werden.

Praxiserfahrung

[Tool]Prep hat schon einige Praxistests bestanden, darunter beim Spannmittelspezialisten GDS in Ofterdingen. Geschäftsführender Gesellschafter Thomas Löhn: „Die Funktion des Schleifdorns oder der Werkzeugaufnahme wird nicht gemindert und ist natürlich auch für die bisherigen Aufgaben gewappnet. Selbst im unwahrscheinlichen Fall, dass [Tool]Prep nicht genutzt werden soll, kann die Aufnahme so eingesetzt werden, wie es der aktuelle Standard bereits bietet. Dadurch besteht das wirtschaftliche Risiko lediglich in der Bestellung eines Startersets und der Erstellung eines einfachen Programms. Der überschaubare Aufwand wird sich auszahlen, da jeder erstaunt sein wird, wie einfach ein gutes Ergebnis bei der Schneidkantenverrundung erreicht werden kann“.
Durch die Kooperation zwischen GDS und [Tool]Prep war sichergestellt worden, dass das langjährige Fertigungs-Knowhow und die Praxiskompetenz der Firma GDS mit der Expertise aus dem Bereich der Schneidkantenpräparation eine innovative und wirtschaftliche Symbiose gleichermaßen eingehen. Neben der einfachen Kinematik, die mit einem Bohrprozess identisch ist, zeichnet sich der Prozess durch absolute Wiederholgenauigkeit aus. „Bei korrekter Einstellung der Prozessparameter liegen wir bei Abweichungen von ca. zwei μm und somit im Bereich der Messungenauigkeit von verschiedenen Messgeräten. Gleichzeitig sind wir unabhängig von Losgrößen, da wir die Präparation auch einfach für das nächste Los zu einem späteren Zeitpunkt fortführen können. Die vergleichsweise hohen Stundensätze einer Werkzeugschleifmaschine fallen aufgrund der extrem kurzen Prozesszeit für die Schneidkantenpräparation von unter zehn Sekunden pro Werkzeug nicht ins Gewicht. Dabei ist es irrelevant, ob wir Werkzeug 1, 27 oder 78 präparieren. Das Ergebnis bleibt stets das gleiche,“ wie [Tool]Prep-Mitbegründer Alexander Ott erklärt.


Abb. 2: Eine Schneidkantenpräparation mittels Werkzeugaufnahme/Schleifdorn bietet gerade für kleine Unternehmen wirtschaftliche Möglichkeiten zur Verkürzung von Prozesszeiten (Foto: [Tool]Prep).


Abb. 3: Bedeutung und Stellung der Schneidkantenpräparation im gesamten Fertigungsprozess (Grafik: [Tool]Prep).

    
Abb. 4a bis 4c zur Schneidkantenpräparation von neuen Werkzeugen (Fotos: [Tool]Prep)
a) Schliffscharfer Zustand: Im schliffscharfen Zustand weisen die Schneidkanten Defekte in Form von Ausbrüchen und Gratbildung auf.


b) Präparierter Zustand: Infolge der Schneidkantenpräparation wird eine defektfreie und anwendungsorientierte Mikrogestalt der Schneidkante erreicht und die Substratrandzone konditioniert.


c) Beschichteter Zustand: Keine Beeinflussung der Beschichtung und Ausbildung einer gleichmäßigen, homogenen Schicht entlang der präparierten Schneidkante.