Definiertes Fasen ohne Sekundärgrat mit der ersten V-förmigen Schneide Mit dem neuen Burrless Chamfering Cutter entfällt ab sofort das Entfernen von Sekundärgrat nach dem Anfasen

Eine wirkliche Innovation im Bereich der Standard-Entgratfräser auf den Markt zu bringen ist eine Herausforderung, denn für fast jeden Einsatzzweck gibt es bereits eine oder mehrere Lösungen. Dennoch hat es sich der Hersteller für hochqualitative Entgratwerkzeuge Xebec aus Japan zur Aufgabe gemacht, den „Fasenfräser“ auf ein neues Niveau zu heben und eine Schneide entwickelt, die es so bisher noch nicht gab. Mit der weltweit ersten V-förmigen Schneide wird die Entstehung von Sekundärgraten vollkommen vermieden, sodass durch den Einsatz des „Burrless Chamfering Cutters“ nachgelagerte Entgratprozesse entfallen und die Werkzeug- bzw. Produktionskosten von Fasen deutlich reduziert werden. Der Entgratspezialist KEMPF hat das innovative Faswerkzeug selbst auf Herz und Nieren getestet und schon die ersten Kunden mit dem neuen Werkzeug ausgestattet. Die Rückmeldungen sind überwältigend.

Bereits der allererste Kundeneinsatz des Burrless Chamfering Cutters noch vor dem offiziellen Verkaufsstart zeigte das große Potential. Ein plangefrästes Aluminium-Bauteil mit Halbkreiskontur wies entlang der gesamten Werkstückkontur einen leichten Flittergrat auf. Obwohl die Vorbearbeitung mit PKD-Planfräser schon relativ gut war und keine großen Grate entstanden, war dennoch Grat zu erkennen, der letztlich entfernt werden sollte. Der unbeschichtete und damit etwas schärfere Fräser Typ 06N, der sich perfekt für die Aluminiumbearbeitung eignet, wurde daraufhin ausgewählt, um die gewünschte Fase mit 0,75 x 45° entlang der Kontur anzubringen. Schon nach der ersten Bauteilbearbeitung war klar – der neue Burrless Chamfering Cutter arbeitet auf einem neuen Niveau.

Die Wirkungsweise der patentierten V-förmigen Schneide ist entscheidend für das sekundärgratfreie Endergebnis. Im Prinzip lässt sich der Ablauf in 3 Stufen unterteilen und veranschaulichen:
1. Der äußere Bereich der Schneide schert die Oberkante des Materials ab und drückt den Span in Richtung Zentrum der Fase.
2. Der innere Bereich der Schneide kommt anschließend zum Einsatz und drückt den Span nach oben in Richtung Zentrum der Fase.
3. Schließlich wird der Span im Zentrum der Fase vom Werkstück abgeschert und das Werkzeug verlässt den Kontaktpunkt zum Werkstück.

V-förmige Schneiden bringen den kleinen aber feinen Unterschied

Trotz der zunehmenden Automatisierung in den letzten Jahren hat sich nach wie vor das Entgraten als Problembereich für Produktions- und Betriebsingenieure, insbesondere in der Massenproduktion herausgestellt. Als letzter Schritt im Bearbeitungsablauf wird das Entgraten oft noch von Hand, daher arbeitsintensiv und nicht prozesssicher, bewerkstelligt. Xebec und KEMPF verfolgen seit Jahrzehnten gemeinsam das Ziel, Kundenbauteile #gratfrei von der Maschine zu bekommen und Produktionsmitarbeiter von den lästigen manuellen Entgratarbeiten zu entlasten. Mit Erfolg: Ein großes Portfolio innovativer Entgratwerkzeuge steht mittlerweile bereit, um verschiedenste Konturen, darunter auch komplexe Verschneidungen von Kreuzbohrungen, zu entgraten.

Für die Entgratung einfacher Kanten hingegen, schienen bereits Lösungen am Markt etabliert. Eine gängige Methode, um Kanten zu bearbeiten und Grate zu entfernen, ist das Anfasen mit einem Fas- bzw. Entgratfräser. Das Anfasen mit herkömmlichen Fas- bzw. Entgratwerkzeugen mit geraden Schneidkanten führt jedoch dazu, dass sich an der Ober- und Unterkante (Aus- und Eintrittsseite der Fase) bereits nach kurzer Standzeit der Werkzeuge kleine Sekundärgrate bilden. Dies passiert dann, wenn ein stumpfer Schnitt das Material beim Spanbruch an die Fasenaußenkante fließen lässt. Der Ablauf ähnelt der Art und Weise, wie ein Schneepflug Schnee von einer Straße räumt. Schnee sammelt sich vor der Schaufel und fließt zu den Rändern ab. Während die sich bildenden Sekundärgrate für manche Anwendungen toleriert werden können, erfordern andere Anwendungen die Nachbearbeitung dieser Sekundärgrate. Eine durchgeführte Kundenumfrage ergab sogar, dass über 80 % der Anwender nach dem Anfasen noch zusätzlich den Sekundärgrat entfernen müssen. Eine gängige Praxis also, für die Xebec mit Keramikfaser-Bürsten bereits Entgratlösungen anbietet, aber das Problem eben nicht sprichwörtlich „an der (Grat-) Wurzel“ packt.

2017 kam dann die Idee auf, den Gesamtprozess des Anfasens grundlegend zu überdenken und wenn möglich, den zweiten Schritt des Entgratens nach dem Anfasen zu eliminieren. Hauptaugenmerk galt dabei den Schneiden, denn nicht nur die Schärfe ist ausschlaggebend, sondern auch Anordnung und Form haben einen erheblichen Einfluss auf das Sekundärgratbild. Die Grundüberlegung lautete: Sekundärgrate entstehen immer, wenn eine Schneide Werkstoffmaterial im Bereich der Werkstückkante abschert. Wie muss dann eine Schneidenform aussehen, die das Werkstoffmaterial eben nicht im Bereich der Werkstückkante abschert? V-förmige Schneiden erwiesen sich am erfolgreichsten und sind eine echte Weltneuheit, da der Fräser erstmals ohne Sekundärgratbildung anfast und dabei auch höhere Vorschübe ermöglicht. Nur durch diese recht unübliche Formgebung der Schneiden ist es möglich, unabhängig von einem leichten Versatz des Eingriffspunkts, eine einheitliche, definierte Fase zu erzeugen und gleichzeitig dem entstehenden Sekundärgrat vorzubeugen und diesen abzuscheren.

Ein weiterer Kundeneinsatz fand an einem recht komplexen Bauteil aus Edelstahl statt. Zu Versuchszwecken wurde die Gratentstehung bei der Vorarbeit maximiert – aber auch diesen heftigen Grataufwurf entfernte der Burrless Chamfering Cutter in einem Durchlauf sekundärgratfrei und eine gleichmäßige Fase wurde erzielt.

Quantensprung in der Fasen-Qualität

Egal welcher Fräser-Typ zum Einsatz kommt – durch die patentierte V-Form der Schneiden sind bisher nicht erreichte Fasen-Qualitäten erzielbar. In Sachen Prozesssicherheit, Prozessgeschwindigkeit und Standzeit setzt der neue Burrless Chamfering Cutter ebenfalls sicherlich neue Maßstäbe. KEMPF, der Entgratspezialist aus Reichenbach-Fils und Partner von Xebec, konnte das Werkzeug bereits kurz nach Markteinführung bei den ersten Kunden einsetzen und selbst Erfahrungswerte sammeln. Überzeugungsarbeit war hierbei kaum von Nöten, denn auch hier zeigte sich nach den ersten Einsätzen das große Potential und die Vorteile des patentierten Fasenfräsers. Das neue Werkzeug agierte dabei so gut, dass bei einer Kundenanwendung im Vergleich zu den bisher eingesetzten Fasenfräsern eine mehr als 10fache Standzeit in anspruchsvoll zu zerspanenden Werkstoffen (Edelstähle und hoch legierte Werkzeugstähle) erreicht wurde. Das bisher eingesetzte Werkzeug war nach etwa 50 Bauteilen schon so verschlissen, dass nicht erlaubter Sekundärgrat entstand. Ein einziger Burrless Chamfering Cutter bearbeitete daraufhin die restlichen 550 Stück und damit auch das letzte Bauteil der Serie ohne einen sichtbaren Verschleiß und ohne Sekundärgrat in Material 1.4301 vorzuweisen.

Die patentierte Schneidengeometrie mit den Schneiden in V-Form in Nahaufnahme.

Vor Entgratung

Verschiedene Fräser-Typen für unterschiedliche Anwendungsfälle und Materialien

Um möglichst viele Anwendungsfälle und Materialgruppen abdecken zu können, wird der Burrless Chamfering Cutter in beschichteter und unbeschichteter Version, sowie mit zwei unterschiedlichen Schneiden-Durchmessern angeboten. Die Fräser-Typen mit der hochwarmfesten AlTiCrN-Beschichtung eignen sich für ein breites Materialspektrum und sogar für Superlegierungen. Die unbeschichteten Fräser hingegen weisen extrem scharfe Schneiden ohne Kantenverrundung auf und bieten sich deshalb bestens für den Einsatz in NE-Metallen, Kunststoffen und Composite-Materialien an. Darüber hinaus sind Varianten mit abgesetztem Schaft und drei Schneiden sowie mit durchgängigem Schaft und vier Schneiden erhältlich.

Gratfrei direkt von der Maschine – ohne lästige, zeitintensive und teure Nacharbeit ist das Ziel von KEMPF. Mit dem Burrless Chamfering Cutter wurde das ohnehin breiteste Entgratwerkzeug-Sortiment am Markt um eine weitere innovative Entgratlösung ergänzt.