Fachartikel: Wirtschaftliche Wirbeltechnologie

Das Wirbelverfahren erfand der deutsche Karl Burgsmüller im Jahr 1942. Achtzig Jahre später setzt die zerspanende Industrie immer noch auf dieses Verfahren, da es bedeutende Vorteile gegenüber den herkömmlichen Gewindeherstellungsverfahren bietet. Die Werkzeuge haben sich in dieser Zeit ständig weiterentwickelt. Die Firma Paul Horn aus Tübingen stellte im Jahr 2018 mit dem Jet-Wirbeln beispielsweise ein innengekühltes Wirbelverfahren vor - ein weiterer Meilenstein in der Wirbeltechnologie. Mit dieser Entwicklung zeigte Horn sein Knowhow im Wirbelprozess.
Das Highspeed-Wirbeln bietet eine hohe Produktivitätssteigerung durch die parallele Dreh- und Wirbelbearbeitung.
Das Highspeed-Wirbeln bietet eine hohe Produktivitätssteigerung durch die parallele Dreh- und Wirbelbearbeitung.Bild: Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH – Nico Sauermann

Hohe Zerspanraten, lange Gewinde mit hohen Oberflächengüten, tiefe Gewindeprofile, kurze Späne, mehrgängige Gewinde und geringe Werkzeugbelastungen sind wichtige Vorteile des Wirbelprozesses. Neben den genannten Vorteilen stehen dem Anwender aber auch technische Herausforderungen gegenüber. Ein wichtiger Aspekt sind die eingesetzten Werkstoffe, etwa bei Knochenschrauben. Die Werkzeugschneiden der Wirbelplatten sind bei der Zerspanung von Titan, nicht rostenden Stählen und anderen Superlegierungen sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Um dem Schneidkantenverschleiß bei dem gewünscht hohen Spanungsvolumen und kurzer Bearbeitungszeit entgegenzuwirken, müssen Werkzeughersteller die eingesetzten Werkzeuge und Prozesse ständig optimieren und weiterentwickeln.

Mit dem Jet-Wirbeln zeigt Horn sein Knowhow in der Gewindebearbeitung. In einer Kooperation mit dem Unternehmen W&F Werkzeugtechnik aus Großbettlingen entwickelten die Süddeutschen gemeinsam ein Wirbelsystem mit innerer Kühlmittelzufuhr. Das System gestattet hohe Standzeiten durch die direkte Kühlung der Schneiden. Des Weiteren erreicht das System in Verbindung mit dem stabilen Wirbelaggregat bessere Oberflächengüten am Werkstück und verringert das Risiko eines Spänestaus zwischen den Schneidplatten. Die Oberflächengüte spielt bei der Herstellung von Knochenschrauben eine große Rolle. Jede Riefe oder Grataufwürfe können den Platz für Keimherde darstellen.

Mit dem Jet-Wirbeln zeigen Horn und W&F Werkzeugtechnik das Know-how im Wirbeln.
Mit dem Jet-Wirbeln zeigen Horn und W&F Werkzeugtechnik das Know-how im Wirbeln.Bild: Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH – Nico Sauermann

Wenig Platz

Für die Fertigung von Präzisionsschrauben kommen meist Langdrehmaschinen zum Einsatz. Diese Maschinentechnik ist besonders produktiv und platzsparend. Eine Herausforderung sind jedoch die engen Platzverhältnisse im Maschineninnenraum. Die Wirbelaggregate müssen hierfür eine hohe Bediener- und Rüstfreundlichkeit aufweisen. Durch das Zusammenspiel von der Kegel- und Plananlage erreicht der Horn-Wirbelkopf eine hohe Wechselgenauigkeit und ein bedienerfreundliches Wechseln mit nur drei Schrauben. Die Wechselzeit des Wirbelkopfes an der Schnittstelle des Wirbelaggregats liegt bei unter einer Minute. Die Schnittstelle bietet einen Rund- und Planlauf von 0,003mm. Die maximale Drehzahl liegt bei 8.000U/min.

Ein weiteres Verfahren zeigt Horn mit dem High-Speed-(HS)-Wirbeln. Diese Technologie ist in einer Kooperation mit dem Maschinenhersteller Index-Traub entstanden. Das HS-Wirbeln bietet eine hohe Produktivitätssteigerung durch die parallele Dreh- und Wirbelbearbeitung. Bei dem Verfahren ist die Drehzahl so hoch, dass vor dem Wirbeln ein Drehprozess erfolgen kann. Das vor dem Wirbelwerkzeug angestellte Drehwerkzeug reduziert das Materialvolumen, das sonst von dem Wirbelwerkzeug abgetragen werden müsste. Dies erlaubt höhere Standzeiten und führt zu verbesserten Oberflächengüten. Die Wirbelköpfe gleichen sich mit den konventionellen Wirbelköpfen. Nur die Schneideinsätze unterscheiden sich in der Geometrie. Die Herstellung von ein- und mehrgängigen Gewinden ist mit nur einem Schneidsatz möglich.

… und noch mehr Wirbeltechnologien

Horn bietet neben dem Jet- und High-Speed-Wirbeln noch weitere Wirbeltechnologien. Die universellste Technologie ist das Standard-Wirbeln. Der Wirbelkopf kann an jedes Wirbelaggregat angeschlossen werden. Für ein schnelleres Wechseln des Wirbelkopfes und der Schneidplatten außerhalb der Maschine hat Horn das modulare Wirbelsystem entwickelt. Durch die Präzisionsschnittstelle muss das Personal den Wirbelkopf nach dem Entnehmen aus der Maschine nicht wieder neu justieren. Des Weiteren kann durch Zwischenringe das Wirbelwerkzeug an unterschiedliche Schnittstellen adaptiert werden. Eine hohe Produktivität verspricht das Horn-Turbowirbeln. Durch die Schnittaufteilung von Schrupp-, Vor- und Fertigschneider verringert sich die Belastung auf die Profilschneidplatten des Wirbelwerkzeugs. Somit bietet das System schnellere Prozesszeiten sowie verringerte Werkzeugkosten.

www.phorn.de

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

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