Mit dem Werkzeugkonzept DIXI Cool+ optimiert der Werkzeughersteller DIXI Polytool S.A. die Zufuhr von Kühlmittel bei Mikrowerkzeugen. Das Kühlschmiermittel wird gebündelt, beschleunigt und gerichtet durch die Spannuten direkt an die Schneiden geleitet.

Der Werkzeughersteller in Le Locle präsentiert sein revolutionäres Konzept Dixi Cool+, das zum SMM Award nominiert ist. Die Hochleistungsmikrofräser 7442 sind mit einem Kühlmittelring ausgestattet. Er bündelt den Kühlmittelstrahl, beschleunigt ihn und richtet ihn auf die Werkzeugspitze. So gelangt das Kühlschmiermittel zuverlässig an die Eingriffsstelle der Werkzeugschneiden.

Das Kühlmittel- und Werkzeugkonzept DIXI Cool+ hat zahlreiche Vorteile. Wie Bearbeitungen an Beispielwerkstücken beim Werkzeughersteller gezeigt haben, werden die Schnittkräfte halbiert. Zudem sinkt die Temperatur im Bereich des Schneideneingriffs deutlich. Auch werden die Späne wesentlich besser als bisher bei üblicher Kühlschmiermittelzufuhr aus dem Bereich der Schneiden ausgetragen.

Daraus ergibt sich, dass Werkzeuge kleiner Durchmesser deutlich produktiver arbeiten können. So kann man bei Fräswerkzeugen achsial und seitlich wesentlich mehr zustellen. Die Fräser können bei deutlich höheren Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten sowie grösseren Zahnvorschüben arbeiten. Das sorgt beim Schruppen für grössere Zeitspanvolumina. Speziell schwierig zu bearbeitende Werkstoffe, wie Titan, korrosionsbeständige Stahllegierungen mit hohem Anteil an Chrom und sogenannte Superlegierungen mit hohem Nickel­anteil, lassen sich nunmehr zuverlässig und wirtschaftlich bearbeiten.

Bisher wird beim Mikrofräsen – wie bei jedem üblichen Fräsen – das Kühlschmiermittel einfach von aussen über Strahldüsen zugeführt. Das hat einige Nachteile. Durch die hohen Drehzahlen der Mikrowerkzeuge entsteht rund um die Schneiden und Spannuten durch den «Ventilatoreffekt» ein Luftkissen. Durch dieses kann nur wenig oder – unter ungünstigsten Bedingungen – gar kein Kühlschmierstoff an die Schneiden gelangen.

Zudem bleiben die kleinen Späne im Bereich des Schneideneingriffs. Dadurch wird die aus der Bearbeitung entstehende Wärme nicht abgeführt. Die Schneiden werden zu warm und verschleissen vorzeitig. Das ergibt zunächst schlechte Oberflächen. Die Werkzeugschneiden durchlaufen wiederholt die Späne und werden dadurch zusätzlich beansprucht und verschlissen. Bei weiterem Bearbeiten können die Schneidkanten der Mikrowerkzeuge brechen. Klemmen die Späne, bricht mitunter auch das Werkzeug durch die hohen Drehmomente im genuteten Bereich.

Die Ausführung der speziell präparierten Werkzeuge mit dem von DIXI Polytool entwickelten Kühlmittelring sorgt für deutlich bessere Bedingungen beim Mikrofräsen. Durch den Kühlmittelring wird das Kühlschmiermittel direkt an die Schneiden geleitet. Vom Schaft der Mikrofräser gelangt es durch sechs Kanäle nach vorn zum genuteten Bereich des Werkzeugs. Es durchläuft die Verteilzone zwischen Richtungsdüse und Austritt am Werkzeug. In diesem Bereich wird der Kühlmittelstrahl direkt auf die Bearbeitungszone gerichtet.

Der Düsenwinkel richtet den Kühlmittelstrahl aus. Darüber hinaus verhindert er, dass das Kühlschmiermittel durch Fliehkräfte nach aussen gewirbelt und zerstäubt wird. Dies gelingt auch bei extrem hohen Drehzahlen. Beim Konzept DIXI Cool+ nutzen die Spezialisten zusätzlich den Venturi-Effekt, um das Kühlschmiermittel im Kühlmittelring zu beschleunigen. Der sich verengende Querschnitt des Ringkanals – vom Kühlmittelkanal im Schaft des Werkzeugs zur Austrittsdüse am Werkzeug – beschleunigt das durchströmende Kühlschmiermittel. Durch die Verteilzone und den Austritt aus der Düse gelangt das Kühlschmiermittel in die Spannuten und direkt an die Schneiden des Mikrofräswerkzeugs und zuverlässig in den Bereich des Schneideneingriffs. Es kann dort kühlen, schmieren, die Späne wegspülen und somit für eine prozesssichere Bearbeitung sorgen.

Damit Maschinen, Geräte und Einrichtungen effizienter, komfortabler und länger zu nutzen sind, werden zahlreiche Bauteile zunehmend miniaturisiert und aus hochfesten Werkstoffen hergestellt. Das betrifft die automobile Mobilität, die Luftfahrt, die Medizin- und die Messtechnik, die Uhrenindustrie, die Elektrik und die Elektronik, die Mechatronik und die Antriebstechnik. Beim Bearbeiten kleiner und kleinster Bauteile aus Titan, warmfesten Legierungen und faserverstärkten Kunstharzkunststoffen tragen künftig die Fräswerkzeuge mit dem speziellen Konzept DIXI Cool+ wesentlich dazu bei, prozesssicher und wirtschaftlich bearbeiten zu können. Die Schaftfräser DIXI 7442 als Variante Cool+ stehen bisher mit 0,3 bis 5 mm Durchmesser, bis 2 mm Durchmesser um 0,1 mm gestuft, zur Verfügung. Voraussichtlich werden weitere Mikrowerkzeuge, wie Gewinde- und Stirnradiusfräser sowie Reibahlen, nach dem Konzept DIXI Cool+ ausgeführt werden. Somit können Fertigungsbetriebe bei einer Vielzahl an Bearbeitungsschritten von den umfassenden Vorteilen profitieren. SMM

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