JetSleeve der Problemlöser im Formenbau, in der Mikrozerspanung und der Serien-Produktion

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1 JetSleeve der Problemlöser im Formenbau, in der Mikrozerspanung und der Serien-Produktion Jet Sleeve Innovation des Jahres An der AMB 2008 wurde JetSleeve von der Firma Helmut Diebold Gmbh & Co zum ersten mal vorgestellt und vor der EMO als Innovation des Jahres geadelt. Durch Herrn Jürgen Röders vom gleichnamigen Spezialisten für Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschinen erhielt JetSleeve den Ritterschlag, denn seine Tests haben gezeigt, dass viele Fräsprozesse ohne den Einsatz von JetSleeve nicht machbar sind. Man kennt das Problem schon seit Erfindung der CNC Technik, aber es gab keine optimale Lösung. Das Wegblasen oder Wegspülen der Späne mit Emulsion oder Druckluft. Wenn dies geregelt ist, dann gibt es deutlich verbesserte Standzeiten und Oberflächengüten. Fräserbruch und geringe Fräserstandzeit sind zu einem großen Teil den entstehenden Spänen geschuldet, die immer wieder die Bahn des Fräswerkzeugs kreuzen. Aus diesem Grund wird mit mehr oder weniger großem Erfolg versucht, mittels KSS-Schwallspülung dem Übel zu Leibe zu rücken. Teilweise wird KSS gar mit Hochdruck an die Arbeitsstelle gepumpt, um diese von Spänen freizuhalten. Der Nachteil ist, dass der Erfolg nicht garantiert ist. Insbesondere im Fall tiefer Kavitäten stößt diese Methode an ihre Grenzen. Ganz zu schweigen von den Kosten durch den eingesetzten KSS, der beschafft, gepflegt und entsorgt sein will. Darüber hinaus sind die durch schnelldrehende Spindeln in die Umgebungsluft zerstäubten KSS-Aerosole alles andere als gesundheitsfördernd für das Maschinenpersonal. Anwenderberichte: Fehlanzeige! Warum?

2 Die Kunden, die JetSleeve erfolgreich einsetzen sind ziemlich einsilbig geworden, so Hermann Diebold, der Inhaber von Diebold Goldring Werkzeuge. Wir haben eigentlich erwartet, daß unsere Kunden freudig bereit wären, über ihre Erfahrungen mit JetSleeve in der Fachpresse zu berichten. In einem Fall hat sogar der Vorstand eines großen Unternehmens der Automobilzulieferindustrie verboten, über JetSleeve zu berichten. Was war geschehen? Ein Bereichsleiter dieses Unternehmens hatte JetSleeve an einer Messe gesehen und sofort entschieden einen Versuch zu machen. Hermann Diebold weiter: Ich war selber bei diesem Versuch mit dabei und wollte sehen wie das Ganze funktioniert. Die Maschine hatte der Kunde extra mit einem Aerosol-Booster umbauen lassen um mit MMS arbeiten zu können. Der Versuch wurde dann aber zuerst mit Kühlschmierstoff gefahren. Fräsen in gehärtetem Stahl, eine 2 mm breite, 40 mm tiefe Nut, gefräst mit einem 1 mm Fräser. Wir standen alle um die Maschine rum und haben gewartet, dass der Fräser endlich in Eingriff ging. Plötzlich hielt die Maschine an und das Teil war fertig. Der Fräser wurde dann unter dem Mikroskop untersucht und zeigte keinerlei Abnutzung. Der besagte Bereichsleiter sagte dann zu uns: Alles klar Herr Diebold, Sie werden von uns hören. Seither bestellt dieser Kunde regelmäßig neue JetSleeve -Futter nach. Mir solls recht sein, so Hermann Diebold, auch wenn wir pressetechnisch diese erste Erfahrungen nicht ausnutzen durften. Und Hermann Diebold weiter: Aber es wurde uns sofort klar, welches Potenzial in dieser Werkzeuglösung steckte. Im Folgenden kann aber dennoch über einige interessante Zerspanungen mit JetSleeve berichtet werden. Aber zuerst noch ein paar Erklärungen, Daten und Fakten über JetSleeve : Die Innovation und Vorteile von JetSleeve Späne werden nicht mehr überfahren, daher ist Fräserbruch durch Späne ausgeschlossen. Mannloses Arbeiten über längeren Zeitraum wird ermöglicht. Kann auf allen Fräsmaschinen mit IKZ sofort eingesetzt werden Geringe Anschaffungskosten Düsenhülse erzeugt hohen Druck mit Venturi-Effekt, damit wird das Werkzeug immer mit Kühlstrahl umspült Dünne Rippen und tiefe Kavitäten können problemlos gefräst werden. Erodieren entfällt und somit auch das Herstellen von Elektroden. Schont Ressourcen und spart Kosten Beste Oberflächengüten weil kein Fräserbruch entsteht und man nicht neu ins Bearbeitungsprogramm einsteigen muss. Düsenhülse sitzt absolut fest und hält höchsten Drücken stand, daher auch in Hochgeschwindigkeitsspindeln einsetzbar Gewicht der Düsenhülse ist unter 50 Gramm, dadurch optimaler Rundlauf und nur marginale Unwucht Minimaler Einsatz von KSS, keine Schwallspülung mehr erforderlich, dadurch spart man Kosten und zudem wird die Gesundheit der Maschinenbediener geschützt. Enorme Einsparung von Kosten für Erzeugung von Druckluft Teure Schwallspülung wird durch Minimalmengenschmierung ersetzt. Der Green-Tec Gedanke wird voll erfüllt, da energieeffizient, umweltfreundlich und ressourcenschonend gearbeitet wird. Weiteres Einsparpotenzial durch weiche Faktoren : Maschinen-Stillstandszeiten werden erheblich reduziert durch weniger Werkzeugwechsel Erodieren oft nicht mehr notwendig Konturen können fertiggefräst werden kein Spänestau in tiefen Kavitäten, kein Nachpolieren der Oberflächen mehr notwendig. Durch die niedrigeren Anschaffungskosten der JetSleeve -Lösung wird die Kostenrechnung bei sehr vielen Fräsprozessen entscheidend verbessert. JetSleeve gewinnt mehrere Innovationspreise und den Designpreis

3 Preise JetSleeve kann auf jeder Maschine mit innerer Kühlmittelzuführung ohne Umbauten an der Maschine eingesetzt werden. Das Plug-and-Play-Prinzip gilt, da keinerlei Umbaumaßnahmen durchzuführen sind. Lediglich eine MMS-Anlage muss beschafft werden, falls diese an der Maschine noch nicht vorhanden ist. Index R 200 mit JetSleeve Futter Spindel im Querschnitt Um die Ecke gedacht Es gibt heute Mischgeräte die in der Lage sind, auch durch Schwenkspindeln mit ihren verwundenen Zuführkanälen ohne großen Aufwand Aerosol definiert und konstant an die Werkzeugschneide zu bringen. Beim Schwenken der Spindel und gleichzeitig hoher Drehzahl steht jetzt immer definiertes Schmiermittel am Fräserschaft zur Verfügung. Die Trockenbearbeitung kann somit problemlos auch bei ständig wechselnden Werkstücken, Werkstoffen und Schneidwerkzeugen zum Einsatz kommen. Eine echte Revolution in der Zerspanung. Aerosol Mischgerät JetSleeve besteht aus einem Schrumpffutter und einer aufgeschraubten Hülse aus Aluminium, die an der Stirnseite mit winzigen Bohrungen versehen ist.

4 JetSleeve Futter JetSleeve Futter im Schnitt Im Schrumpffutter sind seitliche Austrittsbohrungen angebracht, die dafür sorgen, dass die mit einem Schmiermittel versehene Druckluft in den Raum zwischen Hülse und Schrumpffutter gelangen kann, wo sie dann in Richtung der stirnseitigen Hülsenbohrungen vordringt. Durch die Winzigkeit der Bohrungen wird die unter Druck stehende Luft auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt, was dazu führt, dass entstehende Späne an der Arbeitsstelle praktisch unmittelbar nach dem Abtragen weggeblasen werden. Der entstehende Span wird also nicht mehr überfahren und der Fräser dadurch extrem geschont. Das Resultat ist mindestens eine Verdoppelung der Fräserstandzeit und die garantierte Unmöglichkeit eines Fräserbruches durch das Überfahren eines Spanes. Dadurch wird eine sichere mannlose Bearbeitung von Werkstücken möglich. Der König der Physik Der Diebold Goldring JetSleeve nutzt den physikalischen Effekt des Venturi-Prinzips, der seine überraschende Wirkungsweise und Sparsamkeit im Energieverbrauch erklärt. Luft, Emulsion oder Öl- Luftgemisch wird mit hohem Druck an die Schneide gesprüht. Nur der übliche Druck von 6bar ist dazu notwendig, die Beschleunigung des Mediums findet im JetSleeve Futter statt. Mittels kleiner Düsen, an der Stirnseite der Hülse in unterschiedlichen Winkeln eingelassene Bohrungen von wenigen zehntel Millimeter Durchmesser sorgen dafür, dass dieser Venturi-Effekt entsteht und das MMS- Gemisch mit einer hohen Geschwindigkeit und ohne Schattenfräsen an die Arbeitsstellen gelangt, wo es die entstehenden Späne sofort nach dem Entstehen wegbläst. Seit der Weltpremiere der JetSleeve an der AMB 2010 haben unzählige Interessenten das System erworben und setzen es auf ihren Maschinen ein um dessen Vorteile für die eigene Fertigung zu ergründen. Der Problemlöser Den JetSleeve gibt es für Fräser von Durchmesser 3 bis 20 mm und für alle Kegelgrößen HSK und SK. Mit JetSleeve -Verlängerungen können aus einfachen Schrumpffuttern Sonderlösungen zusammengeschrumpft werden um in tiefen Kavitäten mit Verlängerungen arbeiten zu können.

5 Eingeschrumpfte JetSleeve -Verlängerung Multikulti JetSleeve kann mit MMS, nur mit Luft, mit Emulsions-Luft-Gemisch oder herkömmlichem Kühlmittel betrieben werden. Sparsamer Geselle Genügsame MMS-Anlagen sorgen dafür, dass der JetSleeve von Diebold auf preiswerte Art sein Werk verrichten kann. Biologisch abbaubare Schmiermittel sorgen sogar für noch bessere Zerspanungsergebnisse als Öl-Luft Gemische. Dies haben Versuchsreihen aus dem Formenbau gezeigt. Die Werkstücke bleiben sauber und die Beschäftigten gesund, da die Aerosole absolut unschädlich sind. Zudem ist der Verbrauch minimal und beträgt nur circa 30 ml pro Tag. Der Green Tec Gedanke Umwelfreundlich: Man sucht heute auch in der Welt der Maschinen und der Zerspanung nach umweltfreundlichen Produkten und Produktionsmethoden. Mit dem JetSleeve ist Diebold ein perfektes Produkt gelungen das diesem Anspruch vollkommen gerecht wird, weil jetzt Trockenbearbeitung und/oder Zerspanung mit lebensmittelechten Schmierstoffen möglich ist und auf herkömmliche Kühlschmierstoffe vollständig verzichtet werden kann. Ressourcenschonend: Kein Kühlschmierstoff mit großem Wasservolumen mehr nötig, keine teure Entsorgung/Verbrennung des Abfalls mehr. Deutlich weniger Verbrauch an Rohstoffen für die Herstellung von Fräsern. Energie-effizient Deutlich reduzierter Verbrauch an Druckluft, weniger Stromverbrauch für Kompressoren, weniger Ölverschmutzung. JetSleeve ist ein Produkt für ökologisch nachhaltiges Wirtschaften und Energie-Effizienz in der Welt der Zerspanung.

6 Anwendungsberichte: JetSleeve bringt Einsparungen bei fast allen Frässtrategien. Die Standzeiterhöhung ist auch bei einfachen Prozessen deutlich spürbar. Hier wird der Einsatz von JetSleeve auf einem Dreh- Fräszentrum R 200 von Index gezeigt. Alle Fräsprozesse die mit JetSleeve gemacht werden konnten schneller und mit deutlich verlängerter Standzeit der Werkzeuge durchgeführt werden. Index R200 mit JetSleeve Futter Ein weiteres Feld für den Einsatz von JetSleeve ist die Titanzerspanung. Viele Integralbauteile aus der Luftfahrtindustrie werden mit Schwallspülung bearbeitet. Beim Schruppen sind die Drehzahlen sehr niedrig und durch die Spindelleistungen die Späne entsprechend groß. Rührt der Fräser also in einer Kavität herum und die Späne werden über die Schwallspülung nicht schnell genug herausgewaschen ist klar, was dies für die Standzeit der Werkzeuge und die Verfügbarkeit der Maschine bedeutet. Also auch hier kann man mit JetSleeve unheimlich viel Fertigungszeit und Geld sparen. Bei filigranen Fräsprozessen und beim Hochgeschwindigkeitsfräsen spielt JetSleeve seine ganze Stärke aus. Die im Bild gezeigte tiefe Kavität in gehärtetem Werkzeugstahl herzustellen war bisher nicht möglich. Durch den Einsatz von JetSleeve können die Werkstücke jetzt sowohl mit KSS als auch mit MMS gefräst werden. In der Vergangenheit mussten dafür Elektroden hergestellt und die Kontur erodiert werden. Man kann sich leicht vorstellen, welche Einsparungen sich daraus ergeben. Tiefe Kontur in gehärtetem Stahl Dünner Zylinder in Kupfer gefräst Das hier gezeigte Aluminium-Teil ist ein Fantasie-Werkstück, auf einer Hochgeschwindigkeits- Fräsmaschine gefertigt. Ohne JetSleeve ist diese Bearbeitung überhaupt nicht möglich, die Fräser würden ständig abbrechen weil die Schmierung in den dünnen Nuten versagt und die Späne nicht aus der Nut entfernt werden können..

7 Alu Kugel mit Rillen Beim Hartfräsen sind nie Späne im Weg die das Zerspanungsergebnis negativ beeinflussen würden. Diese Innovation wird vor allem von Formenbauern außerordentlich geschätzt. Das hier gezeigte Teil ist ein typisches Werkstück das jeder Formenbauer täglich zu bearbeiten hat. Jeder Fachmann kennt die Problematik mit seinen Spänen, mit JetSleeve gehören diese Probleme der Vergangenheit an. Schattenfräsen wie mit den bisher benutzten Düsen die von außen blasen gibt es nicht mehr. Dadurch entfallen auch teure Stillstandzeiten der Maschine wenn Fräser frühzeitig verschleißen und nach Werkzeugwechsel neu ins Programm eingestiegen werden muss. Dadurch sind dann auch keine Nacharbeiten an den Oberflächen durch unerwünschte Übergänge mehr notwendig. Und die Maschine kann länger und vor allem mannlos arbeiten. Hier liegt ein enormes Einsparpotenzial für die Formenbauer. Hartfräsen auf HSC-Maschine Das Fräsen hat auch in der Dentalindustrie Einzug gehalten. Bisher wird mit den klassischen Frässtrategien gearbeitet. Hohe Drehzahlen bei den im Einsatz befindlichen Maschinen sind zwar vorhanden, meistens werden aber recht unstabile weil leichte Spindeln eingesetzt. Der Wunsch nach steiferen Spindeln mit entsprechend großen Werkzeug-Kegeln kann nur bis zu einer bestimmten Drehzahl erfüllt werden. Die Kühlung/Schmierung wird weitgehend mit Schwallspülung durchgeführt, falls Luft eingesetzt wird so erfolgt dies durch außen an der Spindel befestigte Düsen was aber immer wieder Schattenfräsen hervorruft weil entsprechende Stellen mit dem Kühlstrahl nicht erreicht werden können. Dementsprechend versagen oft die Fräswerkzeuge. Bisher wird mit Drehzahlen bis U/min gefräst. Die Anwender möchten aber auch ihre Dental Produkte mit Schleifstiften bearbeiten, dazu benötigen sie Drehzahlen bis U/min und gleichzeitig eine funktionierende Schmierung und Kühlung. Für das Dental-Schleifen bis U/min. sind bei Diebold weitere Versuche mit JetSleeve in Vorbereitung. Im den Bildern sieht man deutlich, dass auch bei hohen Drehzahlen der durch das JetSleeve Futter geführte Kühlstrahl konzentriert an der Fräserspitze gebündelt wird.

8 Dentalfräsen: Der Mediumstrahl trifft bei allen Drehzahlen genau die Fräserspitze JetSleeve macht einfach Spaß, das sagen sowohl die Anwender als auch die Vertriebsleute und Handelspartner von Diebold. Endlich mal ein revolutionär neues Produkt über das man nicht viel reden muss sondern das seine Stärke im täglichen Einsatz beweist, so der Originalton eines Anwendungstechnikers. Alle meine Kunden sind äußerst zufrieden, ob es um einfache Fräsprozesse in der normalen Fertigung geht, ob Formenbauer die mit High-Tech Maschinen arbeiten oder Kunden in der Dentaltechnik. Anwendungstechniker Die Anwenderzahlen steigen ständig, der Bestelleingang erfolgt sofort und spontan nach jeder Präsentation. Der Stand der Umsetzung in der Praxis ist, dass ständig neue Größen und Typen von JetSleeve entwickelt wurden, insbesondere wurde außer dem klassischen Formenbau der Anwenderkreis der HPC Zerspanung (High Productivity Cutting) durch verstärkte Ausführungen erschlossen. Kritiker sagen, der einfachere Weg für eine direkte Kühlmittelzuführung wäre gewesen, ein normales Schrumpffutter zu nehmen, durch Bohrungen an der Wandung der Werkzeugnase entlang das Kühlmittel nach vorne in einen Ring einzuleiten der dann das Kühlmittel am Fräserschaft entlang nach

9 vorne bringt. Das hat man bei Diebold natürlich auch erkannt und vor der Entwicklung von JetSleeve Versuche gemacht. Das Foto zeigt aber deutlich, dass eine sichere Funktion wie beim JetSleeve mit seinem Düsen-Venturi-Effekt nicht gewährleistet ist. Es kommt schon Kühlmittel vorne raus, aber eher undefiniert und unzuverlässig. Das Ganze wird dann noch schwieriger wenn die Schneidwerkzeuge einen langen Schaft haben oder man mit MMS arbeitet. Testreihen haben gezeigt dass die Leistungsfähigkeit von JetSleeve einmalig und unerreicht ist. Ringspalt-Lösung Getreu dem Motto Innovation und Präzision ist Diebold ständig mit Neuentwicklungen beschäftigt. Mit schwäbischem Erfindergeist wurde der mehrfach preisgekrönte Diebold Goldring JetSleeve entwickelt. Damit unterstreicht Diebold mit einem weiteren innovativen Produkt die technologische Marktführerschaft in der Schrumpftechnik mit unserer Marke ThermoGrip. Hermann Diebold