Wie die Wiederaufbereitung von Zerspanungswerkzeugen funktioniert

Bei der Wendeschneidplatte sind die Kanten stumpf. Der Schlichtfräser schafft nicht mehr die Oberflächenqualität, die er produzieren sollte. Am Bohrer fehlt ein Stück der Schneide. Was nun? Wegwerfen? Nein. Meistens kann man das noch reparieren. Das ist nicht nur nachhaltiger, sondern auch günstiger als eine Neuanschaffung und somit wirtschaftlicher.

PRODUKTION hat für Sie recherchiert,

• was Ihnen die Wiederaufbereitung Ihrer Zerspanungswerkzeuge bringt,
• was die Voraussetzungen sind, dass Werkzeuge aufbereitet werden können,
• was die technischen Anforderungen für eine Wiederaufbereitung sind,
• welche Werkzeuge nicht nachgeschliffen werden können,
• welche Möglichkeiten es gibt, Zerspanungswerkzeuge wiederaufzubereiten,
• wie ein Nachschleifprozess typischerweise abläuft,
• und wie häufig Werkzeuge aufbereitet werden können.

(Tipp: Eilige gelangen über die Links zum jeweiligen Textabschnitt.)

Wie oft wird die Wiederaufbereitung bisher genutzt?

„Wenn Sie mich fragen, natürlich zu wenig“, ist die Antwort von Tobias Friedrich, Leiter des Technology Centers Nürnberg bei der Hoffmann Group auf die Frage, wie viele Werkzeuge ungefähr wiederaufbereitet werden. „Aktuell werden weniger als zehn Prozent der Werkzeuge nachgeschliffen.“ Die Tendenz sei allerdings steigend, unter anderem da die neuen Generationen von Hochleistungszerspanungswerkzeugen nicht als Einwegprodukte konzipiert werden.

Allgemeine Statistiken gibt es zu dem Thema nicht. Die Hersteller können nicht genau sagen, wie vielen der von ihnen verkauften Werkzeuge weitere Leben geschenkt werden, denn nicht nur die Hersteller selbst bieten eine Wiederaufbereitung an, auch viele Dienstleister haben einen Nachschleif- oder Wiederaufbereitungsservice im Angebot.

Doch warum sollten Zerspaner diesen Service noch viel häufiger nutzen? „Zum einen spart man sehr wertvolle Ressourcen und Rohstoffe, zum andern hat der Anwender mit einem gut wiederaufbereiten Werkzeug ein sehr großes Sparpotential bei den Werkzeugkosten“, fasst Friedrich zusammen.

Was bringt mir die Wiederaufbereitung von Präzisionswerkzeugen?

Fragt man Werkzeug-Hersteller und Nachschleifservice-Anbieter, nennen sie viele verschiedene Aspekte, die für die Wiederaufbereitung von Zerspanungswerkzeugen sprechen. Im Vordergrund stehen die Schonung von Ressourcen, zeitliche Vorteile im Vergleich zu Neubestellungen und die Reduktion von Werkzeugkosten.

Kosten fürs Nachschleifen und Reparaturen sind geringer als die für Neuwerkzeuge

Die Wiederaufbereitung ist es eine Möglichkeit, die Werkzeugkosten insgesamt zu senken. „Wenn ich ein Werkzeug habe, das hochwertig ist, dann kostet das auch ein gewisses Geld – dann wäre es schade, das wegen einfacher Abnutzung wegzuschmeißen“, erzählt Achim Kopp, Geschäftsführer der Kopp Schleiftechnik GmbH, die unter anderem einen Nachschleifservice anbietet, im Gespräch mit PRODUKTION. Gerade bei den momentan häufig angeboten modularen Werkzeugsystemen und Aufsteckwerkzeugen ließen sich die Kosten auf diese Weise enorm senken.

Wie viel konkret gespart werden kann, berichtet Carsten Lehmann, Managing Director Vertrieb, Produktmanagement und Entwicklung im Mapal Kompetenzzentrum für PKD-Werkzeuge in Pforzheim: „Um ein PKD-Werkzeug nachschleifen zu lassen, fallen etwa 20 Prozent der Kosten für ein Neuwerkzeug an. Eine Wiederaufbereitung ist kostenintensiver. In Abhängigkeit von Aufwand und Komplexitätsgrad der Aufbereitung werden dafür etwa 65-70 Prozent der Kosten eines Neuwerkzeuges fällig.“

Wiederaufbereitung geht häufig schneller als Neuanschaffung

Lehmann sieht außerdem einen zeitlichen Vorteil, der mit der Wiederaufbereitung einhergeht. „Der fertigungstechnisch aufwendige Werkzeuggrundkörper ist vorhanden und eine Wiederaufbereitung kann häufig dezentral in örtlicher Nähe durchgeführt werden“, erklärt er. Das hat zur Folge, dass wiederaufbereitete Werkzeuge den Anwendern deutlich schneller wieder für den Einsatz zur Verfügung stehen. Neue Werkzeuge zu produzieren ist um einiges zeitaufwendiger.

Ressourcen sparen dank aufbereiteter Werkzeuge

Für Kopp ist auch die Schonung von Ressourcen ein wichtiger Aspekt, der für das Nachschleifen von Zerspanungswerkzeugen spricht. „Wenn ich ein Werkzeug ein paar Mal verwenden kann und es erst dann wieder dem Kreislauf zuführe, dann geht das auch nicht so stark auf Kosten der Umwelt“, erläutert er.

Außerdem können dank mehrmaligem Aufarbeiten der Werkzeuge seltene Rohstoffe geschont werden. Gerade bei Werkzeugen, die aus umkämpften Werkstoffen wie beispielsweise Kobalt bestehen, ist die Möglichkeit ihnen ein zweites, drittes oder sogar viertes Leben zu verleihen also durchaus sinnvoll.

Qualität der Werkzeuge wird nicht beeinträchtigt

„Da ist außerdem der Qualitätsfaktor“, berichtet Lehmann. „Ein wiederaufbereitetes Werkzeug ist qualitativ mit einem Neuwerkzeug vergleichbar. Neubestückt ist es tatsächlich von den Abmessungen her identisch zum Neuwerkzeug, während sich bei einem Nachschliff die Abmessungen minimal unterscheiden.“

Manchmal ist die Qualität des Nachschliffs oder einer neuen Beschichtung sogar besser als die Originalqualität des Werkzeugs. Daher hat Kopp Schleiftechnik auch Kunden, die Neuwerkzeuge zum Nachschleifen schicken. „Zum Beispiel bekommen wir neue Hartmetallbohrer geschickt, bei denen wir den ersten Anschliff machen“, erläutert der Geschäftsführer. „Wir verpassen dem Werkzeug die optimale Geometrie für den Einsatzzweck, entgraten die Schleifkanten und geben es zum Beschichten.“

Was sind die Voraussetzungen, dass Werkzeuge aufbereitet werden können?

Es gibt also viele Gründe, warum Sie ihre Werkzeuge nicht nach dem ersten Nutzungszyklus wegwerfen sollten. Doch welche Werkzeuge können überhaupt nachgeschliffen werden? Zunächst stellt sich die Frage, welche Arten von Werkzeugen denn überhaupt wiederaufbereitet werden können.

Prinzipiell können tatsächlich alle Zerspanungswerkzeuge für einen erneuten Einsatz fit gemacht werden – seien es einfache Fräser, Bohrer, Aufsteckwerkzeuge oder komplexe Sonderwerkzeuge. Die Kurzfassung hat Lehmann parat: „Prinzipiell können alle Werkzeuge nachgeschliffen oder wiederaufbereitet werden. Je komplexer das Werkzeug ist, umso sinnvoller ist eine Wiederaufbereitung.“

„Circa 90 Prozent unserer Mono-Zerspanungswerkzeuge können wiederaufbereitet werden“, berichtet Tobias Friedrich, Leiter des Technology Centers Nürnberg bei der Hoffmann Group. „Das ist unter anderem abhängig von Geometrie, Zustand und auch der Beschichtung.“

Es gilt allerdings auch die Kosten zu betrachten. „Bei sehr günstigen Werkzeugen ist der Aufwand für die Wiederaufbereitung höher als die Neuproduktion in Serie“, so Friedrich. „Deshalb machen wir für unsere Kunden bei Wareneingang immer eine Wirtschaftlichkeitsprüfung, bei der wir den Neupreis mit dem Nachschleifpreis abgleichen. So stellen wir sicher, dass der Kunde die finanziell sinnvollste Option erhält und keine Werkzeuge geschliffen werden, die er neu günstiger beschaffen könnte.“

Dies bestätigt auch Achim Kopp, Geschäftsführer der Kopp Schleiftechnik GmbH, im Gespräch mit PRODUKTION. „Wenn ich jetzt einen ‚Wald-und-Wiesen-HSS-Bohrer’ kaufe zu 1,50 Euro und der kostet beim Nachschleifen dann 2,50 Euro, dann macht es natürlich keinen Sinn“, kommentiert er. „Aber sobald die Werkzeuge ein bisschen hochwertiger sind, rentiert es sich schon.“ Besonders Sonderwerkzeuge, die speziell auf die Einsatzart beim Anwender abgestimmt sind, werden alleine aufgrund ihrer hohen Anschaffungskosten häufig nachgeschliffen und neu beschichtet. Auch bei modularen Werkzeugsystemen lohne sich die Wiederaufbereitung.

Was sind die technischen Anforderungen für eine Wiederaufbereitung?

Außerdem gibt es ein paar technische Anforderungen, die Werkzeuge erfüllen müssen: „Die Voraussetzung für eine Wiederaufbereitung ist ein intakter Grundkörper, der keine Bruchstellen, keine Risse aufweist, und bei dem sich die Auswaschungen durch den Spanabfluss in einem normalen Bereich befinden“, erklärt Carsten Lehmann, Managing Director Vertrieb, Produktmanagement und Entwicklung im Mapal Kompetenzzentrum für PKD-Werkzeuge.

Auch der Zeitpunkt, wann das Werkzeug aufbereitet wird, ist relevant. „Der Anwender sollte das Werkzeug nicht bis zur letzten Sekunde in der Maschine einsetzen, denn gegen Ende der Standzeit entwickelt sich der Verschleiß exponentiell“, erläutert der Hoffmann-Group-Experte Friedrich. Verwendet man ein Werkzeug zu lange, kommt es zu Ausbrüchen und Rissbildung im Materialgefüge.

„Sie kennen das sicher von stumpfen Messern“, führt Friedrich aus. „Man muss damit mehr Kraft aufwenden und die Schneide stärker belasten. Mikrorisse im Gefüge lassen sich auch nicht mehr reparieren und führen bei erneuter Belastung schnell zum Bruch.“ Wer also möglichst lange mit seinem Werkzeug arbeiten möchte, der sollte es bei moderatem Verschleiß zum Nachschleifen geben.

Welche Werkzeuge können nicht nachgeschliffen werden?

Bei zu stark abgenutzten Werkzeugen kann es also sein, dass eine Wiederaufbereitung keinen Sinn ergibt. Außerdem gibt es noch eine weitere Kategorie von Werkzeugen, bei der es wenig sinnvoll ist, wie Kopp berichtet: „Wir fertigen beispielsweise Werkzeuge für die Dentaltechnik, die sind zwischen 0,5 und 2 Millimeter groß. Bei so kleinen Werkzeugen ist es nicht möglich, sie nochmals nachzuschleifen.“

Das Problem: die Schneiden können nicht gut getastet werden und der Vorgang wäre enorm aufwendig. Dies stehe dann in keinem Verhältnis zum Neuprodukt.

Welche Möglichkeiten gibt es, Zerspanungswerkzeuge wiederaufzubereiten?

Erfüllen die Zerspanungswerkzeuge die genannten Bedingungen, so steht einer Wiederaufbereitung nichts im Wege. Je nach Verschleiß gibt es verschiedene Optionen: das Nachschleifen und das neu bestücken.

Das Nachschleifen ist die einfachste und schnellste Form der Wiederaufbereitung. Bei diesem Zurücksetzen der Schneidkante „wird normaler Bearbeitungsverschleiß entfernt, mit entsprechenden maßlichen Änderungen“, beschreibt Lehmann das Prinzip. „Das Werkzeug wird dadurch kleiner, beziehungsweise die Abstandmaße größer.“

Doch der Nachschliff funktioniert nur bis zu einem gewissen Grad an Verschleiß. Ist dieser höher oder liegen Schneidenausbrüche vor, kann das Werkzeug stattdessen neu bestückt werden. Die Schneide wird abgelötet, neu bestückt und wieder auf Maß gebracht.

„Dabei steckt die Kompetenz im Detail. Da beim Löten Hitze in den Grundkörper eintritt, ist die Position der Reparatur entscheidend“, erläutert der Mapal-Experte. Durch das Löten kann ein Verzug der Schneiden in der Umgebung entstehen, was bei den Toleranzvorgaben der Anwender sofort ergebnisrelevant ist. „Daher steht am Beginn dieses Prozesses eine eingehende Beurteilung durch unsere Mitarbeiter“, so Lehmann. „Die empfehlen dann in Abstimmung mit den Kunden gegebenenfalls sogar, eine komplette Stufe neu zu bestücken und so die Präzision des Werkzeugs zu erhalten.“

Wie läuft ein Nachschleifprozess typischerweise ab?

Wie der Prozess der Wiederaufbereitung bei einem Nachschleifservice abläuft, lässt sich am besten anhand eines Beispiels erklären:

1. BEGUTACHTUNG: Meldet sich ein Kunde bei Kopp Schleiftechnik mit seinen abgenutzten Werkzeugen, findet zunächst eine Begutachtung statt. „Wir sortieren die Werkzeuge dann nach Verschleiß, Typ und, falls wir es wissen, dem Einsatzgebiet und erfassen sie in unserem System“, erklärt Geschäftsführer Kopp. „Der Kunde bekommt von uns dann eine Auflistung, was er uns alles gegeben hat, sprich er muss das vorher nicht selbst dokumentieren.“ Außerdem werden gleich die Werkzeuge aussortiert, bei denen sich ein Nachschliff nicht rentiert. Diese bekommt der Auftraggeber unbearbeitet zurück.
   
   
2. NACHSCHLIFF: Für die Werkzeuge, bei denen das Nachschleifen wirtschaftlich ist, bekommt der Kunde dann entweder einen Kostenvoranschlag oder es wird direkt begonnen – je nach Vereinbarung. Dann gehen die Werkzeuge an die verschiedenen Bearbeitungsplätze und werden nachgeschliffen.
   
   
3. QUALITÄTSKONTROLLE: „Auch die Qualitätskontrolle wird an den Arbeitsplätzen gemacht“, erzählt Kopp. Bei dieser sogenannten Werker-Selbstprüfung prüfen und dokumentieren die Mitarbeitenden die Werkzeugqualität. „Wir machen damit sehr, sehr gute Erfahrungen. Wir erfassen extrem akribisch unsere Kundenbeanstandungen und kommen auf eine Qualitätsrate von 99,8 bis 99,9 Prozent. Und das ist sicherlich auch der Tatsache geschuldet, dass jeder Mitarbeiter sich in der Verantwortung sieht, jeden Arbeitsschritt sauber zu prüfen.“
   
   
4. BESCHICHTUNG: Nach der Qualitätskontrolle gelangen die Werkzeuge zurück in die Auftragsabwicklung und sie werden zum Beschichten geschickt. Bei Kopp Schleiftechnik wird dies von Partner-Unternehmen gehandhabt.
   
   
5. KENNZEICHNUNG UND RÜCKSENDUNG: Anschließend gehen die Werkzeuge zurück zum Besitzer. „Hier gibt es unzählige Möglichkeiten, wie wir die Werkzeuge behandeln“, kommentiert Kopp diesen letzten Arbeitsschritt, der je nach Kunde anders ist. „Der eine Kunde hätte gern die Werkzeuge mit dem neuen Durchmesser beschriftet oder eine Kennzeichnung, wie oft das Werkzeug nachgeschliffen wurde, der andere hätte gern eine neue Verpackung und die beschriftet. Damit nehmen wir den Kunden eine Menge Handlingaufwand ab.“

Wie häufig können Werkzeuge aufbereitet werden?

Apropos Kennzeichnungen, wie oft Werkzeuge nachgeschliffen wurden: Wie oft geht das überhaupt? „Nach meiner Erfahrung sind es 3 bis 4 Zyklen“, sagt Friedrich von der Hoffmann Group. „Bei Bohrern werden nur die Stirngeometrien und die Beschichtungen erneuert, wodurch er an Schneidenlänge verliert. Je nachdem, wie der Kunde das Werkzeug einsetzt, kann hier öfter wiederaufbereitet werden.“

Beim Fräser hingegen werde die Geometrie rundum erneuert. Aufgrund dieser geometrischen Skalierung verliere der Fräser pro Nachschliff an Durchmesser und Länge. „Darum sind im Vergleich zum Bohrer weniger Nachschleifzyklen möglich“, folgert er. „Die individuelle Geometrie eines Werkzeugs hat ebenfalls einen sehr großen Einfluss auf die Anzahl der möglichen Nachschliffe.“