Prozessstabilität in der Zerspanung: High-Feed-Fräser ersetzt Radialstechen

Die Bearbeitung einer Edelstahlwelle mit grosser Einstichtiefe brachte bei Metaxon lange instabile Prozesse und hohen Werkzeugverschleiss. Erst der Wechsel vom Radialstechen zum High-Feed-Fräsen brachte die gewünschte Stabilität und reduzierte den Bearbeitungsaufwand deutlich.

Komplexe Bauteile verlangen oft nach unkonventionellen Lösungen. Genau diesen Ansatz verfolgt die Metaxon AG im nordrhein-westfälischen Herzogenrath. Das 2017 gegründete Unternehmen hat sich auf die Fertigung von Kleinserien und Prototypen spezialisiert – Aufträge also, bei denen Standardstrategien in der Zerspanung häufig an ihre Grenzen stossen.

Mit inzwischen zehn Mitarbeitenden und sechs Zerspanungsmaschinen hat sich das Unternehmen schnell entwickelt. Begleitet wird Metaxon seit der Gründung vom Werkzeugexperten David Willing und seiner Firma ZE, einem Vertriebspartner von Walter. Neben Werkzeugen liefert er vor allem eines: Zerspanungsstrategie.

Grosse Materialmengen bei tiefer Einstichkontur

Die Herausforderung ergab sich bei der Bearbeitung eines Messtechnik-Bauteils aus Edelstahl. Dabei müssen je nach Variante rund 20 Kilogramm Material entfernt werden – etwa die Hälfte des Bauteils.

Ein Grossteil des Materialabtrags entfällt auf eine Einstichkontur mit 90 Millimetern radialer Bearbeitungstiefe. Diese Geometrie führte in der ursprünglichen Bearbeitungsstrategie zu erheblichen Schwierigkeiten.

Instabiler Prozess beim Radialstechen

Zunächst setzte Metaxon auf ein Radialstechverfahren. Doch der Prozess erwies sich als wenig stabil. Die hohen mechanischen Belastungen entlang der Werkzeugbreite erzeugten starke Vibrationen, die Bearbeitung war laut und die Wendeschneidplatten verschlissen schnell.

Thomas Lomoth beschreibt das Problem so: «Mit Radialstechen bekommt man das schon hin. Man muss aber in fünf einzelnen Schritten arbeiten und mehrfach die Werkzeuge wechseln. Lauter Fehlerquellen und Zeitfresser.»

Neben der Prozessstabilität spielte deshalb auch die Wirtschaftlichkeit eine Rolle. Der hohe Schneidplattenverschleiss machte die Strategie langfristig unattraktiv.

Strategiewechsel zum High-Feed-Fräsen

Gemeinsam mit David Willing analysierte das Team mögliche Alternativen. Schnell wurde klar, dass eine grundlegende Änderung der Bearbeitungsstrategie notwendig war. Die Entscheidung fiel auf den High-Feed-Fräser Xtra·tec XT M5008 von Walter, der für grosse Zerspanvolumen in tiefen Kavitäten entwickelt wurde.

David Willing erinnert sich: «Es war schnell klar, dass wir bei dieser Herausforderung mit einzelnen Veränderungen am Prozess dessen grundsätzliche Instabilität nicht gelöst bekommen. Deswegen haben wir versucht, das Ganze von Grund auf neu zu denken.»

Hohe Vorschübe bei stabilen Schnittkräften

Das Konzept des High-Feed-Fräsers kombiniert geringe Schnitttiefen mit hohen Zahnvorschüben. Dadurch lassen sich hohe Materialabtragsraten erzielen. Der Einstellwinkel von 10 Grad sorgt dafür, dass vor allem axiale Schnittkräfte entstehen. Diese wirken sich stabiler auf den Prozess aus als radiale Kräfte, die häufig Vibrationen verursachen.

Zum System gehören doppelseitige rhombische Wendeschneidplatten mit vier Schneidkanten. In Verbindung mit den Tiger·tec Schneidstoffen lassen sich hohe Schnittdaten und gute Standzeiten erreichen.

Weniger Werkzeugwechsel, stabiler Maschinenlauf

Ein zusätzlicher Vorteil für Metaxon: Der Fräser gehört zum Standardprogramm des Herstellers. Werkzeugdaten sind verfügbar, Lieferzeiten kurz und das Einrichten der Werkzeuge unkompliziert.

Heute läuft der Bearbeitungsprozess deutlich stabiler. Thomas Lomoth sagt: «Mit dem Walter Xtra·tec XT M5008 läuft der Prozess jetzt sehr stabil und auch in weniger Schritten. So lassen wir jedes Teil einfach durchlaufen, ohne dass ständig jemand ein Auge auf die Maschine hat.»

Fazit

Der Anwenderbericht zeigt, dass nicht jede Prozessoptimierung über kleinere Anpassungen gelingt. Gerade bei grossen Materialabträgen und tiefen Konturen kann ein Strategiewechsel entscheidend sein.

High-Feed-Fräser bieten in solchen Anwendungen eine Möglichkeit, hohe Abtragsraten mit stabilen Schnittbedingungen zu kombinieren – vorausgesetzt, Maschine, Werkzeug und Bearbeitungsstrategie sind aufeinander abgestimmt.