Schichtwechsel bei Dathan Verzahnungswerkzeuge: Der Nachschleifspezialist schützt die Schälräder, Wälzfräser und Stoßräder seiner Kunden nun mit Balinit Alcrona Evo, wie der Anbieter Oerlikon Balzers. Die Allround-Beschichtung ist mittlerweile in dritter Generation erhältlich. So ist es auch beim Familienunternehmen Dathan, das in England unlängst sein 100-jähriges Bestehen feierte und in Deutschland viel Know-how für das Wälzschälen mitbringt.
Wälzschälen profitiert von Fortschritten in der CNC-Technik
Dieses Zerspanungsverfahren erlebt seit einiger Zeit dank fortschreitender CNC-Technik eine Renaissance. Unter dem Begriff Skiving mischt es etablierte Verzahnungsverfahren auf: Wird etwa Wälzfräsen vorwiegend für Außen- und Räumen für Innenverzahnungen genutzt, so lässt sich Wälzschälen für beides gut verwenden. Das kontinuierlich abwälzende Verfahren eignet sich wegen seiner Flexibilität für die vielfältige Bearbeitung von Verzahnungsteilen, auch mit Störkonturen. Durch seine hohe Wirtschaftlichkeit und Produktivität ist diese Fertigungstechnik gerade bei kleinen und mittleren Losgrößen die bevorzugte Wahl für immer mehr Anwender und Hersteller.
„Als der Trend vor fast 20 Jahren losging, war Dathan dafür Werkzeuglieferant der ersten Stunde“, beschreibt Jonathan Zimmermann, Geschäftsführer und Teilhaber von Dathan Verzahnungswerkzeuge in Neukirchen-Vluyn. Er brachte selbst viel Wälzschäl-Know-how aus der Anwendungstechnik ein, als er die Führung der 2019 startenden deutschen Tochter von Dathan Tool and Gauge Ltd. übernahm. Das Mutterunternehmen aus dem englischen Holmfirth bei Manchester wurde schon 1924 gegründet und bedient mit meist individuell angefertigten Verzahnungswerkzeugen internationale Kunden aus Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Robotik, Automotive, Landwirtschaft, Energieerzeugung, Bau, Öl und Gas.
Leistungssprung beim Wälzschälen
Beim Nachschärfen von Wälzschälrädern, Stoßrädern und Wälzfräsern – der Kernkompetenz am deutschen Standort – ist Oerlikon Balzers nach eigenen Angaben bevorzugter Beschichtungspartner. Das AlCrN-basierte Schichtmaterial für die Zerspanungswerkzeuge wird per Lichtbogenverdampfen aufgetragen. Als Schichthärte HIT gibt der Hersteller ungefähr 44 Gpa (±4) an, gemessen durch Nanoeindringung nach ISO 14577, wobei der Wert abhängig von der jeweiligen Anwendung sowie den Umgebungs- und Testbedingungen ist. Die Eigenspannung liegt bei –3.5 Gpa (±1), gemessen mittels Röntgendiffraktion beziehungsweise Biegeverfahren (Stoney-Gleichung). Die berechnete thermische Belastung wurde abgezogen. Die maximale Anwendungstemperatur liegt nach Herstellerangaben bei etwa 1100 °C, ist allerdings auch vom Druck abhängig.
Beim Wechsel von der nun abgelösten AlCrN-Schicht Balinit Alcrona Pro auf die neue Generation Alcrona Evo durfte Zimmermann einen deutlichen Fortschritt erleben. Beide Beschichtungen kamen in Vergleichstests auf Wälzschälrädern eines deutschen Dathan-Kunden zum Einsatz. Prozessbedingungen, Vorschübe und Standzeiten für die dortige Bearbeitung von Nockenwellen-Kettenrädern blieben dabei unverändert. Das Ergebnis zeigte: Allein der Schichtwechsel erbrachte eine um 20 bis 30 % geringere Verschleißmarkenbreite und entsprechend verlängerte Lebensdauer. Das liegt daran, dass das Nachschleifvolumen sinkt und das Werkzeug sich öfter wiederaufbereiten lässt – inklusive weniger Neuwerkzeugkosten.
Dabei spielte Balinit Alcrona Evo ihre im Vergleich zu der Vorgängerin nochmals gesteigerte Schichthärte und Zähigkeit aus wie auch ihre bessere Homogenität und Kantenstabilität, heißt es in der Pressemitteilung von Oerlikon Balzers. „Wir arbeiten auch bei der Schneidkantenverrundung der Schneidräder für unsere Kunden mit Oerlikon Balzers zusammen, denn die Beschichtung soll sich so homogen wie möglich über die Schneidkanten verteilen“, ergänzt der Dathan-Deutschland-Firmenchef. Er empfiehlt die Schichten besonders für den Einsatz bei hohen Schnittgeschwindigkeiten mit großer Wärmeentwicklung.
Von 12.000 auf 16.000 Kettenräder in der Spitze
Ihre Eigenschaften zeigte die neue Schichtgeneration auch bei einem Hersteller von Kettenrädern für die Zweiradindustrie. Nacheinander wurden dort acht Wälzfräser mit beiden Schichten getestet, am Ende war auch dieser Dathan-Kunde überzeugt. Denn mit Balinit Alcrona Evo gelang der Sprung von 12.000 auf eine Stückzahl von in der Spitze 16.000 Kettenräder, unterm Strich eine Standzeitsteigerung um 20 bis über 30 %. „Solche Versuche sind nicht zuletzt eine gute Gelegenheit für alle Beteiligten, Prozesse auf einen aktuellen Stand zu bringen“, urteilt Zimmermann.
Für Oerlikon Balzers bestätigte sich nach eigenen Angaben damit, dass die vor über 20 Jahren eingeführte Universalschicht Balinit Alcrona auch in dritter Generation die Qualitäten eines Allrounders zeigt und in ihrer Leistung noch zulegen kann. „Die Schicht punktet nicht nur beim Verzahnen, sondern auch auf Schaftwerkzeugen oder beim Stanzen und Umformen, bei verschiedenen Werkzeugsubstraten, Schnittgeschwindigkeiten und Bauteilgrößen. Die Ausrollung bei Kunden läuft, und das Feedback ist durchweg positiv“, erläutert Klaus Springer, Kundenberater bei Oerlikon Balzers. Und dass die Schicht bereits in allen Balzers-Kundenzentren von über 30 Ländern in Europa, Nord- und Südamerika sowie Asien verfügbar ist, gefällt auch Zimmermann: „Da Dathan international aufgestellt ist, schätzen wir zuverlässige Partner, die weltweit liefern können – ob nun aus Deutschland oder China.“