Drehen von gummierten Laufrollen mit Diamant-Drehwerkzeugen

Seit April 2022 arbeitet TCM Austria an einem Toolmanagement-Projekt Level 3 für einen bekannten österreichischen Hersteller von sicherheitsrelevanten Aufzugskomponenten. An diesem Standort werden Sicherheitskomponenten, Türmechanismen und Fahrkorbrahmen mit hohen Qualitätsanforderungen hergestellt. Ein Teil dieser Produktion umfasst die Bearbeitung von verschiedenen Dimensionen von Laufrädern, die zur sicheren Führung des Aufzuges im Fahrkorbrahmen dienen.

Die Laufräder bestehen aus einem Aluminiumguss-Grundkörper, auf dem die eigentliche Lauffläche aufgummiert wird. Die Mittenbohrung, Planflächen und gummierte Lauffläche müssen auf der CNC-Drehmaschine in einer Aufspannung gedreht werden, um einen optimalen Rundlauf im Betrieb zu gewährleisten. Die Drehbearbeitung der Aluflächen ist problemlos, aber das Drehen der Gummilaufflächen der Laufrollen mit herkömmlichen Drehwerkzeugen war aufgrund des weichen Zustands der Gummioberfläche nicht möglich. Selbst bei Verwendung von hoch positiven, scharfen Hartmetallschneiden und polierten Spanflächen konnte kein befriedigendes Ergebnis erzielt werden. Um das Zerspanungsproblem zu lösen, wurde TCM aufgrund des hohen Einsparungspotenzials im Rahmen der Werkzeugoptimierungen hinzugezogen.

Das TCM-Toolexperten-Team entwickelte ein neues Werkzeugkonzept, das den Einsatz von polykristallinem Diamant (PKD) als Schneidstoff vorsah. Die Schneiden wurden mittels Laser für höchste Schneidenschärfe bearbeitet und mit einem extremen Span- und Freiwinkel für höchste Schnittigkeit und geringsten Spandruck ausgestattet. Der Drehhalter wurde als Monoblock für höchste Stabilität konzipiert, und die polierte Oberfläche des PKD-Schneidsegments verhindert Spanaufklebungen. Außerdem wurde ein kleiner Eckenradius zum Schutz der scharfen Schneidecke hinzugefügt. Nach der Konstruktion des Werkzeugs wurde der Drehhalter in unserem Zerspanungslabor hergestellt. Die PKD-Schneiden wurden bei TCM-Partner DIBO Diamantwerkzeuge eingelötet und gelasert.

Nach dem Eintreffen der Werkzeuge wurden die ersten Drehversuche auf einer zyklengesteuerten Drehmaschine durchgeführt und dann auf die Produktions-CNC-Drehmaschine übernommen. 
Dank des innovativen Werkzeugkonzepts und angepasster Schnittwerte lässt sich naturharter Gummi mühelos zerspanen, ohne dass ein aufwendiges einfrieren der Rollen notwendig ist. Dies ist möglich, da die gelaserten PKD Schneiden aufgrund ihrer Schärfe und polierten Spanfläche weder Stauchungen noch Verbrennungen des Gummis verursachen. Zudem gibt es beim weichen Schnitt keine unerwünschten Vibrationen oder Schattierungen auf der bearbeiteten Lauffläche. Da  beim Drehen von Gummi kein Spanbruch herbeigeführt werden kann, entsteht beim Drehen lediglich ein dünnes Endlos-Band, das durch die speziell geformten Spankammern des Sonderdrehhalters abgeführt wird.

Im TCM Zerspanungslabor wurde außerdem eine Oberflächenprüfung mit dem Alicona Messmikroskop durchgeführt. Hierbei wurden die Drehriefen, die sich im Gummi exakt abbilden, durch eine 3D Messung der Oberflächenstruktur sichtbar gemacht. Indem der Spitzenradius an der PKD Schneide variiert und der Vorschub beim Drehen angepasst wird, können nun gezielt die vom Kunden gewünschten Oberflächen erzeugt werden.
Die PKD Schneiden der Drehwerkzeuge können problemlos getauscht und bei DIBO Diamantwerkzeuge GmbH mehrmals wiederaufbereitet werden.