MMC Magazine

Kotaro Sakaguchi: Maschinenbediener Prototypen / 1998 eingetreten
Toshiya Matsumoto: Maschinenbediener Produktion (ehemals Maschinenbediener Prototypen) /
2004 eingetreten
Takayuki Azegami: Mitarbeiter Entwicklung / 2006 eingetreten
Takahiro Misono: Mitarbeiter Produktionstechnik / 2006 eingetreten

Schaftfräser mit austauschbarem Schneidkopf「iMX」

Innovative Werkzeugtechnik von engagierten Craftsmen

Die Entwicklung von Schaftfräsern mit austauschbaren Schneidköpfen begann bereits 2001. Wie bei jedem Entwicklungsprojekt fiel auch hier das Endprodukt ganz anders aus als der erste Prototyp. Für die Ingenieure von Mitsubishi Materials war die gleichzeitige Kegel und Plananlage des Hartmetallkopfs des Systems ein zentraler Aspekt, um die Anforderungen an höchstmögliche Stärke, Festigkeit und Zuverlässigkeit zu erfüllen. Dies erforderte jedoch neue Technologien. Für diesen Beitrag haben wir mit vier Ingenieuren gesprochen, die an dem Prozess beteiligt waren: zwei Experten für Entwicklungs- und Produktionstechnologien und zwei Bedienern von Prototypen.

Q: Erzählen Sie doch mal, wie es zu der Entwicklung kam.

Azegami: „Es gibt zwei verschiedene Arten von Schaftfräsern: VHM-Fräser und Fräser mit austauschbaren Köpfen. Schaftfräser mit austauschbaren Köpfen sind wirtschaftlich, da sie  unterschiedliche Anforderungen erfüllen und sich somit für viele Anwendungsbereiche eignen. Wie der Name schon sagt, bestehen VHM-Fräser aus einem Hartmetallblock, was hohe Festigkeit und Präzision gewährleistet. 2001 kam uns der Gedanke, die Vorteile beider Typen zu kombinieren, um den Ansprüchen unserer Kunden gerecht zu werden. – Bei dem ursprünglichen Verschlussmechanismus wurde der Kopf nur durch den Kontakt mit der konischen Oberfläche gehalten, was nicht die erforderliche Stärke und Festigkeit bot. Nach wiederholtem Ausprobieren sind wir zu dem Schluss gekommen, dass der Einsatz eines zweiseitigen Kontakts von Hartmetallteilen und Verschlussmechanismus die Leistung des Werkzeugs erheblich verbessern würde. Dies war ehrlich gesagt eine richtige Herausforderung, und wir hatten zu dem Zeitpunkt keine Ahnung, ob aus unserer Idee jemals wirklich ein marktreifes Produkt wird.“ 

Misono: „Wir stellten fest, dass Hartmetallgewinde beim Anziehen oft zerbrachen. Wir mussten also eine Technologie entwickeln, die es uns ermöglichen würde, Stahlgewinde in Hartmetall einzufügen.“

Q: Ist ein zweiseitiger Kontakt mit den Hartmetallteilen wirklich so schwierig?

Azegami: „Ja. Der zweiseitige Kontakt bei der iMX-Serie entsteht dadurch, dass die elastischen Verformungseigenschaften in den konischen Teilen einen starken Kontakt zwischen der Stirnfläche des Kopfs und dem Halter bilden können. Während Hartmetall superhart ist, kann es gleichzeitig auch spröde sein. Das bedeutet, dass Hartmetall, das bei der Zerspanung eingesetzt wird, sich kaum verformt; es ist also sehr wahrscheinlich, dass der Halter bricht, wenn der Kopf angezogen wird. Um dieses Problem zu lösen, haben wir eine zähere Hartmetallsorte gewählt, die langlebig ist, aber bei Zerspanungswerkzeugen in der Regel nicht eingesetzt wird.“ 

Matsumoto: „Bei der Herstellung des Prototyps für den Halter wurde die Stirnoberfläche des Halters graduell in Abstufungen von 1 μm geschliffen, um so die perfekte Toleranz zu ermitteln. Nach Fertigstellung des Halters führten wir ein Verschlussexperiment durch, in dem bestätigt wurde, dass sich die radiale Verformung durch den zweiseitigen Kontakt, um nur wenige μm vergrößerte. Wir waren überwältigt von den Ergebnissen.“

Misono: „Für die Massenfertigung des Verschlussmechanismus mit dem zweiseitigen Kontakt mussten wir eine neue Technologie entwickeln, die uns ermöglichen würde, die genauen erforderlichen Maßtoleranzen einzustellen – dies galt damals als unmöglich für die Massenfertigung. Wir analysierten die unterschiedlichsten Bereiche, unter anderem Kontrollvorrichtungen und Messgeräte, Werkzeugmaschinen und die gesamte Prozessmethode, bevor wir schließlich die erforderliche Massenfertigungstechnologie einführten.“

Sakaguchi: „Bei der ersten Einführung des Massenfertigungssystems mussten wir auf immer anspruchsvollere Anforderungen der Entwicklungsabteilung eingehen. Die Beziehung zwischen der Fertigungsabteilung und der Entwicklungsabteilung war einige Zeit angespannt.“

Everyone: (lachen)

Q: Erzählen Sie uns bitte mehr über die Verschraubungstechnik.

Misono: Bei der Serie iMX wird eine spezielle Verschraubung aus Stahl und Hartmetall eingesetzt, bei der die Merkmale beider Werkstoffe genutzt werden. Für die Hersteller von Hartmetall und HSS-Werkzeugen war es von jeher das Ziel, eine Technologie einzuführen, die eine stabile und starke Verbindung zwischen Hartmetall und Stahl ermöglichen würde. Die Technologie für die Verbindung von Schäften und Schneidköpfen aus unterschiedlichen Werkstoffen für die Massenfertigung von Zerspanungswerkzeugen wurde zwar bereits eingesetzt, aber es war für uns eine extreme Herausforderung, die bestehende Technologie anzupassen. Am Standort Akashi begann alles mit neuen Maschinen und der Einrichtung einer Infrastruktur, mit der wir wenig Erfahrung hatten. Die reibungslose Massenfertigung forderte außerdem die Modifizierung vorhandener Maschinen, was einen erheblichen Aufwand bedeutete.

Azegami: „Wir haben ein "Versuch-und-Irrtum-Verfahren" eingesetzt. Wir suchten verschiedene Werkstoffe für die Bauteile aus Stahl und Hartmetall aus und führten wiederholt Torsions- und Zugprüfungen an Hunderten von Einheiten aus, bevor wir die erforderliche Stabilität hervorbringen konnten. Es war ein tolles Gefühl, als der Testbediener schließlich die Produktleistung abzeichnete.“

Sakaguchi: „Es war wichtig, nach all den Phasen eines langen Entwicklungsprozesses etwas Neues und Innovatives auf der JIMTOF 2012 einzuführen. Wir sind der Meinung, dass das Endprodukt dieses innovative Ziel erfüllt hat – denn wir haben eine Werkzeugserie geschaffen, die unseren Kunden wirklichen Nutzen bringt.“

Q: Möchten Sie unseren Kunden noch etwas mitteilen?

Azegami: „Seit der Markteinführung der Serie iMX im Jahr 2012 sind unsere Kunden, die von VHM-Fräsern auf Schaftfräser mit austauschbarem Schneidkopf umgestiegen sind, mit den Ergebnissen sehr zufrieden. Dank der ausgezeichneten Stabilität und dem Bedienkomfort der Technologie bin ich überzeugt, dass immer mehr Kunden an dem Einsatz der iMX-Serie interessiert sein werden.“ 

Misono: „Wir werden weiter an der Entwicklung von Präzisionsfertigungstechnologien arbeiten, um die Bedürfnisse unserer Kunden durch hochwertige Produkte zu übertreffen. Unsere Produkte zeichnen sich durch fortschrittlichste Technologie aus. Ich bin sicher, dass sie am Markt immer mehr an Popularität gewinnen werden.“

Sakaguchi: „Bei der Weiterentwicklung der iMX-Serie konzentrieren wir uns nun darauf, auf die Bedürfnisse unserer Kunden einzugehen. Ich weiß, dass der Markt sich auf unsere neuen Produkte freut.”

Matsumoto: „Dank unserer schnellen Reaktion auf die Kundenwünsche nach speziellen und Standardprodukten wird die iMX-Serie mit Sicherheit an Beliebtheit zulegen.”