Was fällt auf zum Jahresende? Nun, dass es spannend ist zu beobachten, wie unsere Verbandsoberen mit sich kämpfen. Zum einen spüren sie den Druck der Mitgliedsfirmen, endlich etwas zu tun gegen die sich verschlechternden Standortbedingungen hierzulande, andererseits wollen sie ihre Loyalität gegenüber den Politikern – gleich welcher Couleur – nicht aufgeben. Sollte sich die Lage wieder bessern, ist für sie das Ärgernis schnell vergessen; doch was geschieht, wenn sie schlimmer wird?

Zugegeben – auf dem Maschinenbaugipfel Anfang November in Berlin waren klare Worte hörbar. Bürokratiefrust und Regulierungsflut würden die Unternehmen „enorm verärgern“. Mit einem Lob bisheriger Ansätze der ‘Ampel‘, dem entgegenzuwirken, wollte man dann nicht ganz so harsch wirken. Doch für mich ist klar: Mit einer grünen Wirtschaftspolitik, die auf idealistische Ziele fixiert ist und nicht zögert, alles andere dem unterzuordnen, verlässt man den Pfad der Marktwirtschaft.

Ein Blick auf die Erkenntnisse von Ludwig Erhard, der als Wirtschaftsminister nach dem Krieg Deutschland wieder nach vorn brachte, könnte helfen. Schon 1949 beklagte er, dass seine Kritiker stets nur ein Rezept zur Hand hätten: die Rückkehr zur staatlichen Bewirtschaftung. Die aber würde die Menschen nur der „Fron einer Bürokratie“ aussetzen. Mit „süßesten Flötentönen“ böte sich die Planwirtschaft immer wieder an, soziale Probleme zu lösen. Zum Glück widerstand man ihnen damals. Dass heute der VDMA ganz sachte „mehr marktwirtschaftliche Elemente“ in der Industriestrategie von Herrn Habeck anmahnt, lässt einen da schmunzeln, gilt aber schon als mutig.

Was wird 2024 bringen? Vielleicht doch die Einsicht, dass ein in wesentlichen Zügen freier Wettbewerb der beste Innovationstreiber ist. Study Erhard statt Study Marx also. Noch investieren die Firmen in Fertigungstechnik, wenn auch oft im Ausland, wie diese Ausgabe zeigt. Mögen die Erträge dieses Tuns uns allen zugutekommen. Das Team der WB Werkstatt + Betrieb jedenfalls wünscht Ihnen frohe Feiertage und einen erfreulichen Start in das neue Jahr.

16:9

Editorial Pfeiffer

Pfeiffer, Frank

Hoch zufrieden ist Voith Turbo mit den Tests des Bohrers ‘PunchDrill‘ von Emuge-Franken. Als Stufenbohrer verwendet, verdoppelte das zweischneidige Werkzeug den Vorschub beim Bohren in Getriebe- und Retardergehäuse, und das prozesssicher bei konstanter Axialkraft.

Bei Voith Turbo verdoppelte der Bohrer ‘PunchDrill‘ von Emuge-Franken den Vorschub beim Getriebebohren.

Es gibt wohl nur wenige Technologiekonzerne, die weltweit in ganz unterschiedlichen Märkten aktiv sind und die sich seit über 150 Jahren in Familienbesitz befinden. Zu diesen wenigen gehört Voith mit Stammsitz in Heidenheim an der Brenz, nördlich von Ulm. Von vielen Produktionsstandorten und Niederlassungen aus werden Kunden aus den Märkten Energie, Papier, Rohstoffe, Transport sowie Automotive bedient. Um diese Aktivitäten zu strukturieren, ist Voith in drei Bereiche gegliedert: Hydro, Paper und Turbo.

 Voith Hydro rüstet als Komplettanbieter weltweit Wasserkraftwerke mit Technik aus, Voith Paper gehört zu den größten Systemlieferanten für die Papierindustrie, und Voith Turbo beliefert mit einem breiten Spektrum an mechanisch, hydraulisch, hydrodynamisch sowie elektrisch arbeitenden Antriebs- und Bremssystemen viele Branchen.

 Bei den hydrodynamischen Getrieben gilt Voith Turbo als Weltmarktführer. Ein wichtiger Fertigungsstandort für den Bereich Turbo befindet sich in Garching bei München. In der dortigen spanenden Fertigung werden unter anderem Gehäuse für Bus-Automatikgetriebe sowie für den bekannten Voith Retarder bearbeitet. Voith Retarder sind für den Dauerbetrieb ausgelegte, hydrodynamische Bremsen. Retarder unterstützen bei Lkw oder Bussen die normale Betriebsbremse oder übernehmen das Bremsen sogar ganz. Das schont die Betriebsbremse.

„Die Retarder-Gehäuse bearbeiten wir hier aktuell auf zwei Horizontal-Bearbeitungszentren“, beschreibt Steffen Seifert aus der Abteilung NC-Programmierung ein Segment des breiten Fertigungsspektrums in Garching. Die Größe der Gehäuse beträgt ungefähr 350 mm × 300 mm × 250 mm bei einem Gewicht von rund 12 kg. Kurze Taktzeiten spielen bei der Bearbeitung eine ebenso wichtige Rolle wie die Prozesssicherheit und eine stets gleich bleibend hohe Bearbeitungsqualität.

Neue Bohrstrategie bewirkte einen Effizienzschub bei den Retardern

Weil sich die Technologien ständig weiterentwickeln, scanne man ständig den Markt nach neuen Lösungen ab, um so die Prozesse weiter optimieren zu können, sagt Steffen Seifert, der zusammen mit seinen Kollegen aus der CAM-Abteilung in Garching auch das Toolmanagement verantwortet. „Eine der wichtigsten Stellschrauben sind dabei die Werkzeuge“, so der NC-Spezialist.

 Ein Beispiel, wo eine Werkzeug-Neuentwicklung einen Effizienzschub beim Bearbeiten der Retarder-Gehäuse ausgelöst hatte, bezieht sich auf die Bohrbearbeitung. Dabei geht es um das Bohren von Kernlöchern für Gewinde M10, also 8,5 mm, mit angrenzender Fase, außerdem von 7 bis 10 mm tiefen Bohrungen mit 11 mm Durchmesser und einer sich anschließenden Bohrung mit 8,5 mm Durchmesser zur Aufnahme von Führungsstiften.

 Hergestellt werden in der ersten Aufspannung 10 Bohrungen und in der zweiten 21 – sowohl als Sackloch- als auch als Durchgangsbohrungen. Diese werden zum Beispiel für die Verschraubungen des Deckels oder für die Anflanschung des Wärmetauschers benötigt. „Wir bohren teilweise zwei Durchmesser oder auch nur Sacklöcher mit Fase“, fasst Seifert zusammen. „Also ganz unterschiedliche Bearbeitungen mit ein und demselben Werkzeug.“ Bisher übernahm diese Aufgaben ein normaler Stufenbohrer aus Vollhartmetall.

Bei Voith bezieht man die Zerspanungswerkzeuge von verschiedenen Lieferanten, zu denen schon seit Jahren Emuge-Franken zählt. So stammen in der Fertigung der Retarder-Gehäuse die Werkzeuge zur Gewindeherstellung von diesem Hersteller. „Ich hatte im Internet mit Interesse gelesen, dass Emuge dabei ist, unter dem Namen PunchDrill einen neuartigen zweischneidigen Hochvorschubbohrer für Aluminiumguss-Legierungen auf den Markt zu bringen“, erinnert sich Steffen Seifert. „Im Vergleich zu konventionellen Werkzeugen sollten damit doppelte Vorschubwerte möglich sein, und das bei vergleichbarer Werkzeugstandzeit.“

Doppelter Vorschub bei gleicher Axialkraft als besonderes Merkmal

Seifert sprach Armin Kusch darauf an, der als Außendienstmitarbeiter von Emuge-Franken Voith in Garching betreut. Und Kusch versprach, den PunchDrill als Stufenbohrer anfertigen zu lassen und für Versuchszwecke mitzubringen. Denn der im Nenndurchmesser-Bereich von 2,5 bis 20 mm bei Bohrtiefen bis 10 × D verfügbare neue Bohrer wird zurzeit nur nach Kundenvorgaben als Sonderwerkzeug hergestellt und befindet sich noch in der finalen Markteinführungsphase, in der die Anwendung beim Kunden genau beobachtet wird. In diesem Fall handelte es sich um die Maße des bisherigen VHM-Stufenbohrers mit 8,5 mm, 11 mm sowie 12 mm Schaftdurchmesser.

Hochvorschubbohrer gibt es schon im Markt, wenn auch vorwiegend mit mehr als zwei Schneiden. Was ist nun das Besondere beim PunchDrill? „Wir bohren im Vergleich zu normalen VHM-Werkzeugen beim PunchDrill  mit doppeltem Vorschub, obwohl die Axialkraft gleich bleibt“, benennt Thomas Funk vom Technischen Büro bei Emuge das Alleinstellungsmerkmal. Verwende man den PunchDrill mit dem bisherigen Vorschub, halbiere sich die Axialkraft sogar. „Das schont die Maschine und spart Energiekosten, da die Leistungsaufnahme sinkt“, sagt Funk. Auch würden sich so labile Teile oder schlecht zu spannende Werkstücke besser fertigen lassen.

Der Ingenieur war bei der Entwicklung des PunchDrill von Beginn an dabei und kennt deren Hintergründe. So wurde der PunchDrill quasi parallel mit dem Emuge Taptor entwickelt, ein in Zusammenarbeit mit Audi entwickeltes Werkzeug, mit dem ein Gewinde ohne vorheriges Bohren direkt im Vollen erzeugt werden kann. Um einen sicheren Prozess zu gewährleisten, bestand eine der Herausforderungen bei der Entwicklungsarbeit darin, dafür zu sorgen, dass die Späne die Bohrung sicher verlassen können. „Das haben wir durch eine innovative Geometrie der Stirn erreicht“, erklärt Funk. „Der von uns speziell hierfür entwickelte Spanteiler gewährleistet, dass die abgetragenen Späne besonders kurz sind und stets die gleiche Form haben.“

 Dieser innovativ geformte Spanteiler hilft zusammen mit den großen Freiwinkeln an der Bohrerspitze auch dabei, die Bearbeitungskräfte zu kontrollieren und niedrig zu halten. Thomas Funk: „Durch den Spanteiler ist die Hauptschneide quasi getrennt. Deshalb kommen wir beim PunchDrill auch nur mit zwei Schneiden aus.“ Hinzu kämen neu entwickelte Oberflächenbehandlungen sowie eine spezielle Beschichtung, die exakt für das Bearbeiten von Aluguss-Legierungen mit mindestens sieben Prozent Silizium-Anteil sowie von Magnesiumlegierungen ausgelegt sind. In der Summe bewirke das eine sichere Späne-Abfuhr, was extrem wichtig sei. „Auf diese Weise erreichen wir eine lange Standzeit, eine hohe Prozesssicherheit und somit auch eine große Wirtschaftlichkeit des Werkzeugs.“

Innere Kühlschmiermittel-Zufuhr unterstützt den Spänetransport

Entwickler Thomas Funk verweist auf einen weiteren wichtigen Aspekt, und zwar auf das Thema Schmierung und Kühlung. Der PunchDrill verfügt über eine innere Kühlschmiermittel-(KSS-)Zufuhr. Diese besteht aus zwei gewendelten Kanälen mit Austrittsöffnungen direkt an der Bohrerspitze. Funk: „Das Kühlmittel gelangt also direkt dorthin, wo es benötigt wird.“ Prinzipiell sei beim PunchDrill auch Minimalmengenschmierung (MMS) möglich, er empfehle aber die Verwendung von kontinuierlich gefiltertem KSS. „Wir haben neben den Bearbeitungszentren – so auch bei den Heller MC20 – spezielle Filteranlagen des Herstellers IDV Engineering installiert“, erklärt Toolspezialist Steffen Seifert.

 Ein Bypass-Patronenfilter filtert bei diesem System alle Späne und andere Partikel, die größer als 20 µm sind, aus dem Fluid heraus. So auch beim PunchDrill, wobei der KSS-Druck des Vorgängerwerkzeugs beibehalten wurde. Benötigt würde ein Innenhochdruck von mindestens 50 bar im Zusammenwirken mit der feinen Filtrierung. „Denn auch die kleinsten Partikel verursachen Störungen im Kühlkanal des Bohrers, was bei diesen hohen Vorschubwerten sofort zu Hitze- und Verbrennungsschäden am Werkstück führen würde.“

Wurden die von Funk beschriebenen Vorteile beim Bohren der Retarder-Gehäuse nun bestätigt? Das Vorgängerwerkzeug lief in Garching mit einer Drehzahl von 15.500 min-1 und damit 500 min-1 unter der maximalen Spindeldrehzahl, um die Maschine zu schonen. Der Umdrehungsvorschub belief sich auf etwas über 0,3 mm/U. „Wir haben beim ersten Test des neuen Bohrers sofort gesagt, wir verdoppeln bei gleicher Drehzahl den Umdrehungsvorschub auf 0,65 mm/U und schauen, ob der PunchDrill das safe schafft“, erläutert Seifert. „Das NC-Programm blieb ansonsten gleich, da auch beim PunchDrill der ganz normale Bohrzyklus der CNC verwendet wird.“

Die neuen Schnittdaten absolvierte der PunchDrill mit Bravour. Die Hauptzeit je Bohrung hatte sich tatsächlich um etwa 50 Prozent reduziert. Und die Standzeit? „Wir hatten die Standzeit aus Gründen der Prozesssicherheit gegenüber dem Vorgängerwerkzeug zunächst halbiert, den Standweg damit aber gleich gelassen, weil der PunchDrill schneller ist“, sagt Steffen Seifert. Gemeint ist nicht der Ist-Verschleiß des Bohrers, sondern der Zeitpunkt, an dem im Prozess das Werkzeug aus Sicherheitsgründen prophylaktisch gewechselt wird. „Denn wir wollen auf keinen Fall Werkzeugbrüche riskieren.“

Inzwischen wurde der Umdrehungsvorschub auf 0,8 mm/U erhöht. Die Hauptzeit hätte sich so – je nach Bohrloch – im Schnitt auf etwa 0,4 s reduziert. „Auch beim Ermitteln der Standzeit sind wir mutiger geworden und lassen den PunchDrill aktuell um 30 Prozent länger laufen, was einer Standzeit von etwa 900 min und einem Standweg von rund 4500 m entspricht.“

Bisher gab es nur einen Nachschliff. Dabei wurde bei Emuge auch das Verschleißbild genau untersucht. „Das Ergebnis soll aber noch besprochen werden“, sagt Armim Kusch vom Außendienst, der die Versuche mit dem PunchDrill intensiv mitbegleitet hatte. Ob der PunchDrill gegenüber dem Vorgängerwerkzeug sogar den doppelten Standweg ohne Verschleiß durchhält, wisse man noch nicht. Seifert: „Wir befinden uns ja immer noch in der Versuchsphase.“ Vorläufiges Ziel ist ein Standweg von 6000 m. Doch selbst mit dem bisher Erreichten sei er mehr als zufrieden. Die Frage nach dem Wow-Effekt beantwortet Seifert so: „Bereits der doppelte Vorschub und damit die Halbierung der Hauptzeit ist mehr als wow. Das muss man erstmal schaffen.“ Die Vorteile hätten jetzt schon so überzeugt, dass geplant sei, den PunchDrill auch für andere Durchmesser und Gehäuse-Arten zu verwenden.

Armin Kusch, Außendienstmitarbeiter von Emuge-Franken (links), und Steffen Seifert neben den Modellen eines Torsions-Schwingungsdämpfers Hydrodamp und eines Bus-Automatikgetriebes DIWA 6, die unter anderem am Standort Garching gefertigt werden

Steffen Seifert von der NC-Programmierung bei Voith Turbo mit dem zeitsparenden Hochvorschubbohrer ‘PunchDrill‘ von Emuge-Franken. Hinter ihm, im Arbeitsraum eines Bearbeitungszentrums Heller H 4000, ist ein bearbeitetes Retarder-Gehäuse zu sehen

Jedes der auf einer Palette gespannten Retarder-Gehäuse wird auf einer von zwei vierachsigen, gegenüber angeordneten  H 4000 in zwei Aufspannungen komplett gefräst und gebohrt

Am Retarder-Gehäuse aus der Aluguss-Legierung GD-ALS110 werden die Kernlöcher mit Fase für die Gewinde M10 mit dem PunchDrill gebohrt, ebenso die Stufenbohrungen mit 8,5 und 11 mm Durchmesser. Alle kleineren Gewindedurchmesser werden nach dem Bohren geschnitten, die größeren gefräst

Der im Schrumpffutter gespannte zweischneidige PunchDrill, der als Stufenbohrer die Durchmesserwerte 8,5 und 11 mm erzeugt. An der Bohrerspitze befinden sich die beiden Austrittsöffnungen der inneren Kühlschmiermittelzufuhr

Hauptartikel

Voith Turbo halbiert die Hauptzeit mit Bohrern von Emuge-Franken

J.M. Voith SE & Co. KG 85748 Garching bei München Tel. +49 89 32001–0 <a href="https://www.voith.com" target="_blank">www.voith.com</a>

Emuge-Werk Richard Glimpel GmbH & Co. KG 91207 Lauf Tel +49 9123 186–0 <a href="https://www.emuge-franken.com" target="_blank">www.emuge-franken.com</a>

Bohrwerkzeuge

Präzisionswerkzeuge

Die werkstoffanpassbare Titanbohrerserie ‘CrazyDrill Cool Titanium ATC/PTC‘ von Mikron Tool zielt auf eine hohe Prozesssicherheit beim Bohren von Reintitan und seinen Legierungen.

 Titanbohrer von Mikron Tool passen sich den Titanvarianten an und stehen für hohe Prozesssicherheit.

Mit der neuen Titanbohrer-Baureihe CrazyDrill Cool Titanium ATC/PTC stellt der Schweizer Präzisionswerkzeug-Spezialist Mikron Tool eine größtmögliche Prozesssicherheit beim Bohren von Reintitan und seinen Legierungen in Aussicht. Wie der Hersteller betont, ist der Hochleistungswerkstoff Titan nicht nur grundsätzlich eine zerspantechnische Herausforderung, sondern er variiert in seinem zerspantechnischen Verhalten je nach konkreter Werkstoffvariante. So ist es von Belang, ob es sich um Reintitan oder legiertes Titan handelt. Um dem gerecht zu werden, hat Mikron Tool auf die jeweiligen Titansorten zugeschnittene Bohrwerkzeuge entwickelt.

Beim Titanbohren ist das Werkzeug besonderer Belastung ausgesetzt

Wegen der hohen Elastizität und Zugfestigkeit von Titan gilt das Zerspanen dieses Werkstoffes als hoch anspruchsvoll. Der Spanbruch ist problematisch, und aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit wird die Hitze nicht ausreichend über den Span aus der Wirkzone abgeführt. Zudem neigt Titan zur Bildung von Aufbauschneiden. Das alles führt zu höherem Verschleiß und verringert die Prozesssicherheit.

 Beim Bohren sind die Probleme noch gravierender. Wegen der zäh-elastischen Eigenschaft des Titans wird der Bohrer verklemmt, und der Druck auf die Schneiden nimmt zu. Verklebungen an Schneiden und Führungsfasen steigern die Schnittkräfte; Schneidkantenausbrüche können die Folge sein. Sind dann die Oberflächen einmal beschädigt, nimmt die Reibung weiter zu.

 Überdies ist auch die Spanform problematisch, denn die Titanspäne verdichten sich gern im Kopfbereich und verhindern das Nachfließen weiterer Späne. Das führt in vielen Fällen zu unkontrolliertem Bohrerbruch. Erschwerend kommt die hohe Temperaturbelastung der Schneiden hinzu.

Mikron Tool hat all das nach eigenem Bekunden bei der Entwicklung der neuen Bohrergeneration berücksichtigt. Den CrazyDrill Cool Titanium gibt es im Durchmesserbereich von 1 bis 6,35 mm. Für Reintitan entwickelte Mikron Tool Kurzbohrer mit 3 × d und Bohrer mit 6 × d. Für Titanlegierungen setzt der Hersteller auf Bohrer mit 6 × d und 10 × d in Kombination mit einem Pilotbohrer. Für die wirtschaftliche Herstellung von Titanbauteilen sind die Werkzeuge speziell auf die Eigenschaften der verschiedenen Titansorten abgestimmt. Wie man bei Mikron Tool betont, haben die Bohrer bis zu dreimal längere Standzeiten als marktübliche Titanbohrer und sind in Bezug auf die Vorschubgeschwindigkeit doppelt so schnell wie jene. Eine weitere Spitzenleistung sei es, dass beim ATC in einem Schuss gebohrt wird, also ohne mehrfaches Entspanen.

Mit der Fähigkeit, das Werkzeug den Spezifika der einzelnen Titansorten anzupassen, ist Mikron Tool, wie es heißt, eine Meisterleistung gelungen. So gibt es zwei spezifische Bohrer-Geometrien: eine für Reintitansorten und eine für Titanlegierungen. Eine bestmöglich kontrollierte Spanabfuhr, eine hohe Bohrgeschwindigkeit sowie wiederholgenaue Prozesse mit optimaler Bohrqualität seien somit für die diffizilen Titanwerkstoffe garantiert.

<a href="https://www.mikrontool.com" target="_blank">www.mikrontool.com</a>

Noch schneller und noch sicherer in Titan bohren zu können stellt Mikron Tool mit der Bohrer-Baureihe CrazyDrill Cool Titanium ATC/PTC in Aussicht

Innovative Kühlkanäle, die die Wärme in der Wirkzone minimieren und zugleich die Späne durch die polierten Spannuten abführen, sind ein zentrales Merkmal der Titanbohrer 

Titanbohrer von Mikron Tool passen sich den Titanvarianten an

Mikro-Präzisionswerkzeuge

Die Baader Gruppe, führend bei Maschinen für die Fisch- und Geflügelverarbeitung, und die Hedelius Maschinenfabrik in Meppen haben vor zehn Jahren technologisch zueinander gefunden. Mittlerweile sorgen acht Vertikal-BAZ für eine produktive Eigenfertigung in Lübeck.

Erfolgreiche Partnerschaft: Seit 10 Jahren beliefert der Meppener Werkzeugmaschinenhersteller Hedelius die Baader Gruppe in Lübeck mit Werkzeugmaschinen.

Schon seit 40.000 Jahren ernähren sich Menschen auch von Fisch. Allein in Deutschland liegt der Pro-Kopf-Verbrauch bei rund 13 Kilogramm Fisch im Jahr. Vom Fang bis zum Fischfilet auf dem Teller braucht es modernste Verarbeitungstechnik, gebaut von Spezialisten wie die Baader Gruppe aus Lübeck. Heutige Hochleistungsmaschinen von Baader, zum Beispiel für die Heringsbearbeitung, können bis zu 24.000 Fischfilets pro Stunde schneiden.

In Lübeck werden mehr als 50 Basisvarianten der Fischverarbeitungsmaschinen auf 14.000 m2 Produktionsfläche gefertigt und in kundenspezifischen Ausführungen vertrieben. Infolge der großen Anzahl unterschiedlicher Grundmodelle wird eine Vielzahl an Bauteilen benötigt, größtenteils in kleinen Stückzahlen.

Die durchschnittliche Losgröße  liegt bei zehn Stück, das Teilespektrum ist dabei sehr vielfältig. Weil Baader-Maschinen in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden, spielt das Thema ‘Hygiene‘ eine herausragende Rolle. Das fängt schon beim Material der Werkstücke an. Überwiegend wird rostfreier Edelstahl verwendet, in geringem Umfang auch Aluminium, Messing und Kunststoffe. Die Bauteile müssen grundsätzlich so beschaffen sein, dass sich keine Bakterien in unebenen Flächen ablagern können.

„2012 standen wir vor der Herausforderung, unsere gesamte CNC-Zerspanung modernisieren zu müssen“, blickt Tim Sprenger, Produktionsleiter bei Baader, zurück. „Wir wollten einen Lieferanten, der genauso wie wir an einer partnerschaftlichen Zusammenarbeit interessiert ist und mit uns gemeinsam das Thema auf Augenhöhe angeht. Bei Hedelius sind wir fündig geworden.“

„Wir haben einen  Technologiesprung gemacht“

Das 5-Achs-BAZ ‘RS 605 Magnum‘ war die erste Hedelius-Maschine, die von Meppen nach Lübeck geliefert wurde. Sie ist heute immer noch zuverlässig im Einsatz. „Zum einen hatten wir mit unserer ersten Hedelius wirklich eine Modernisierung unseres Maschinenparks angestoßen. Die Maschine brachte uns wieder Sicherheit in der Fertigung. Sicherheit, dass die Maschinen zuverlässig funktionieren“, erinnert sich Tim Sprenger. „Aber das war’s nicht allein. Wir haben mit Hedelius einen Technologiesprung gemacht. Wir konnten moderne Werkzeuge einsetzen, auch da hatte sich eine Menge getan, und die Spanntechnologie war durch das Nullpunktspannsystem eben auch modern geworden.“

In den folgenden zehn Jahren wurde die Zusammenarbeit ausgebaut. Ob im 5-Achs- oder im 3-Achs-Bereich – Baader suchte weitere flexible Programmier- und Fertigungssysteme. Heute sind acht Hedelius-CNC-Bearbeitungszentren bei Baader im Einsatz. Allesamt geliefert in der Wunschlackierung ‘Baader-Blau‘.

Zu den jüngeren Zuwächsen zählt die ‘Forte 65‘. Das kompakte Bearbeitungszentrum wurde mit dem Ziel angeschafft, die 3-Achs-Bearbeitung zu modernisieren. „Wir haben eine Maschine gesucht, die über ein großes Werkzeugmagazin verfügt. In der Forte 65 haben wir 65 Werkzeugplätze, darüber hinaus Platz genug für zwei Schraubstöcke und eine Spannpalette. Das sind für uns einfach ideale Voraussetzungen für eine wirtschaftliche Fertigung. Und wir sind damit sehr flexibel.“

Das neueste Bearbeitungszentrum im Bereich Zerspanung von Baader in Lübeck ist die bislang größte aus dem Hause Hedelius: Die ‘Tiltenta 9‘ ist ein vielseitiges 5-Achs-Bearbeitungszentrum mit stufenlos schwenkbarer Hauptspindel, einem extragroßen X-Verfahrweg von 3600 mm, einem 900 mm großen NC-Rundtisch und einem großen Festtisch.

„Auf Hedelius können wir uns einfach verlassen“, lobt Tim Sprenger. „Alle acht Bearbeitungszentren wurden termingerecht geliefert. Immer, wenn wir eine Maschine gekauft haben, haben wir auch gleichzeitig die entsprechende Schulungen gekauft. Auch bei der Investition in das letzte Bearbeitungszentrum, die Tiltenta 9, waren unsere Maschinenbediener bereits vor Anlieferung der Maschine zur Schulung in Meppen gewesen, sodass die Inbetriebnahme optimal lief.“

Erheblicher Beitrag zur Qualität  der Baader-Maschinen

„Und noch etwas möchte ich hervorheben“, ergänzt der Produktionsleiter der Baader Gruppe. „Wir haben heute eine moderne CNC-Zerspanung, die uns ein ganzes Stück wettbewerbsfähiger gemacht hat. Hedelius trägt in erheblichem Maße zur Qualität unserer Fischverarbeitungsmaschinen bei.“

Matthias Funk, Vertriebsgeschäftsführer von Hedelius, ist stolz auf die Partnerschaft mit der Baader Gruppe. Anlässlich des 10-jährigen Jubiläums sagte er: „Ich freue mich dass wir das heute zusammen feiern können: Zehn Jahre Partnerschaft Baader und Hedelius. In einer Partnerschaft findet man sich ja zunächst, dann entwickelt man sich gemeinsam weiter und dann kommen Vertrauen und Sicherheit. Ich glaube, das ist in der heutigen Zeit wichtiger denn je. Hedelius sagt: Herzlichen Dank.“

Mit der ‘RS 605 Magnum‘ begann vor gut zehn Jahren die Partnerschaft zwischen den Traditionsunternehmen Baader und Hedelius;  alle Maschinen sind auf Wunsch hin in der Kundenfarbe ‘Baader-Blau‘ lackiert 

Die Forte 65 mit 65-fach-Werkzeugmagazin wurde angeschafft, um die 3-Achs-Bearbeitung zu modernisieren

Die Tiltenta 9, ein vielseitiges 5-Achs-Schwenkspindel-BAZ mit einem besonders großzügigen X-Verfahrweg von 3600 mm ist die bislang größte Hedelius im Hause Baader

Feierten 10 Jahre Partnerschaft (von links): Holger Lienau, (Gebietsverkaufsleiter, Hedelius), Tim Sprenger (Produktionsleiter, Baader) und Matthias Funk (Vertriebsgeschäftsführer, Hedelius)

In der Eigenfertigung der Baader Gruppe in Lübeck haben über die letzten zehn Jahre acht Hedelius-CNC-Werkzeugmaschinen Einzug gehalten. Diese sorgen für eine produktive Zerspanung, die technologisch den aktuellsten Standards genügt; hier ein Blick in die dreiachsige Forte 65

Partnerschaft: Seit 10 Jahren beliefert Hedelius die Baader Gruppe mit Werkzeugmaschinen

Nordischer Maschinenbau Rudolf Baader GmbH & Co. KG 23560 Lübeck Tel. +49 451 53020 <a href="https://www.baader.com" target="_blank">www.baader.com</a>

Die Hedelius Maschinenfabrik GmbH in Meppen wurde 1967 gegründet und beschäftigt heute 235 Mitarbeiter. Hedelius hat sich auf die Entwicklung und Produktion vertikaler CNC-Fahrständer-Bearbeitungszentren spezialisiert. Das umfangreiche Maschinenprogramm umfasst drei-, vier- und fünfachsige Maschinen in Pendel- und Kombiausführung sowie innovative Lösungen zur flexiblen, produktionsbegleitenden Automation und wird europaweit vertrieben. Zu den Kunden zählen Maschinenhersteller und deren Zulieferer aus den Branchen Sondermaschinenbau, Landmaschinentechnik, Textilindustrie, Luftfahrtindustrie, Fahrzeugbau, Verpackungstechnik und viele mehr.

Hedelius Maschinenfabrik GmbH 49716 Meppen Tel. +49 5931 9819–0 <a href="https://www.hedelius.de" target="_blank">www.hedelius.de</a>

5-Achs-Bearbeitungszentren

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Bearbeitungszentren

Vertikale Bearbeitungszentren

Fertigungsautomation

Prozesssicherer automatisiert fertigen und dabei Energie sparen

Mit der ‘TNC7‘ in der neuesten Software-Version 18 und in zusätzlichen Hardware-Ausführungen zeigte Heidenhain auf der EMO, wie eine moderne Werkzeugmaschinen-Steuerung unter Abdeckung der aktuellen Trends zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit beitragen kann.

Heidenhain-Steuerung TNC7: Prozesssicherheit erhöhen, CO2-Footprint und Energieverbrauch senken

Nach der Premiere auf der EMO Milano 2021 präsentierte Heidenhain, Hersteller mechatronischer Messgeräte für Länge und Winkel sowie von CNC-Steuerungen, in diesem Jahr auf der EMO Hannover weitere Neuerungen für die TNC7.

So wird einerseits das Hardware-Portfolio erweitert: Zusätzlich zur bekannten 24“-Version stehen in Zukunft auch eine 19“-TNC7 mit kompakterem Touchscreen bei vollem Funktionsumfang und die neue ‘TNC7 basic‘ mit 16“-Touchscreen für 3+2-Achs-Maschinen zur Verfügung. Auch die TNC7-basic-Version bietet ein umfangreiches Optionenpaket mit den typischen TNC7-Features wie grafisches 6D-Einrichten ‘MAS‘, Kollisionsüberwachung ‘DCM‘ oder ‘OCM‘-Wirbelfräszyklen.

In die Weiterentwicklung der Software-Version 18 der TNC7 sind vor allem Kundenrückmeldungen eingeflossen, um Bedienung und Prozesssicherheit noch weiter zu optimieren.

Der Anwender kann am Touchscreen der TNC7 alle Funktionen mittels Tippen, Wischen und Zoomen bedienen, genau so wie er es vom Smartphone oder Tablet kennt. Darüber hinaus unterstützt ihn die TNC7 durch kontextsensitive Menüs und ein betriebsartübergreifendes Bedienkonzept. So kann der Anwender zum Beispiel Windows-Programme ganz einfach an der Steuerung öffnen und Daten daraus direkt bei der Erstellung eines NC-Programms nutzen. Das macht das Arbeiten an der TNC7 auch für Neu- und Quereinsteiger besonders angenehm. Denn sie finden sich schnell zurecht und erreichen dank der intelligenten Unterstützung durch die Steuerung auch schnell die notwendige Sicherheit und Routine im Fertigungsalltag.

Nicht jeder Anwender möchte ausschließlich am Touchscreen arbeiten, gerade erfahrene TNC-Experten sind sehr vertraut mit den Heidenhain-Tastaturfeldern. Deshalb gibt es die TNC7 natürlich auch mit Bedienfeld – seit der EMO 2023 sogar in drei Varianten. Zusätzlich zur bekannten 24“-Version kommen eine 19“- und 16“-Variante, alle mit derselben Full-HD-Auflösung für die Bildschirme. Für die beiden kompakteren Ausführungen gibt es alternativ zum großen Bedienfeld mit vollständiger Tastatur auch ein kompaktes Maschinenbedienfeld mit den wichtigsten TNC-Funktionstasten. Die 16“-Variante mit Namen TNC7 basic rundet das TNC7-Portfolio nicht nur in Sachen Baugröße nach unten ab. Sie tritt auch die Nachfolge der beliebten ‘TNC 620‘ an – mit allen TNC7-typischen Vorteilen für 3+2-Achs-Maschinen.

Effizient zum ersten Teil sowohl bei kleinen Losen als auch in der automatisierten Fertigung – das gilt nicht nur für den eigentlichen Fertigungsprozess. Vor allem das Einrichten sollte schnell von der Hand gehen. Denn dadurch lässt sich nicht nur der Zeitaufwand reduzieren, sondern auch der CO2-Footprint.

Mit den grafisch unterstützten Funktionen zum 6D-Einrichten von Spannmitteln und Werkstücken bietet die TNC7 zwei echte Zeit- und Energiesparer. Spannmittel und Werkstück kann der Anwender an der TNC7 mit virtueller Unterstützung schnell, benutzerfreundlich und prozesssicher einmessen. Dabei spielt die Komplexität der Aufspannsituation keine Rolle.  Ob Spannturm oder mehrere Frästeile nebeneinander, ob einfaches oder komplexes, vorbearbeitetes Rohteil: Die TNC7 führt Schritt für Schritt interaktiv durch den kompletten Vorgang – bei komplexen Teilen bis zu fünf Mal schneller als mit herkömmlichen Tastzyklen. Das 6D-Einmessen von Spannmitteln ist Bestandteil der erweiterten dynamischen Kollisionsüberwachung ‘DCM v2‘, für Werkstücke steht die neue Option Model Aided Setup (MAS) zur Verfügung.

Ebenfalls zum Optionenpaket der TNC7 gehört das Optimized Contour Milling (OCM). Das Wirbelfräsen der nächsten Generation berechnet stets automatisch die ideale Wirbelfrässtrategie – und das bei beliebigen Taschen und Inseln. Der Anwender gibt einmal die Konturen vor und übernimmt die optimalen Bearbeitungsparameter aus dem integrierten Schnittdatenrechner.

Schruppen und Schlichten erfolgen hochproduktiv und besonders werkzeugschonend, die intelligenten Entgratfunktionen von OCM sorgen abschließend für perfekte Kanten entlang der programmierten Kontur. So spart das Optimized Contour Milling vom Programmieren bis zur Bearbeitung Zeit und Energie bei maximaler Prozesssicherheit.

Eine Komplettbearbeitung mit Drehen, Schrupp- und Schlichtfräsen sowie Entgraten mithilfe der TNC7 zeigte Heidenhain anlässlich der EMO-Live-Vorführungen. Der besondere Fokus lag dabei auf den Zeiteinsparungen, die die verschiedenen Funktionen des neuen Steuerungslevels vom Programmieren über die Simulation bis zum Finish des Werkstücks ermöglichen.

Live-Vorführung ‘Prozesszeiten optimieren mit der TNC7‘

Die Drehbearbeitung mit ‘FreeTurn‘- Werkzeugen kann einfach mit den Simultandrehzyklen der TNC7 an der Steuerung programmiert werden.  Sie ermöglichen das Simultandrehen hochkomplexer Konturen unter Berücksichtigung der Störkonturen in einem Zug und nutzen die Vorteile von Werkzeugen für das High Dynamic Turning (HDT). Die anschließende Fräsbearbeitung ist mit den OCM-Zyklen für das hocheffiziente Wirbelfräsen ebenfalls zeitsparend direkt an der TNC7 programmiert. Während der kompletten Live-Bearbeitung gewährleistete die integrierte Prozessüberwachung der TNC7 ohne zusätzliche Sensorik in der Maschine den prozesssicheren Ablauf aller Arbeitsschritte.

Die vollintegrierte TNC-Komponenten- und Prozessüberwachung kommt ohne zusätzliche Sensorik aus. Sie erkennt Abweichungen von der Referenzbearbeitung zuverlässig und sorgt für eine gesicherte Prozessqualität

OCM, das Wirbelfräsen der nächsten Generation von Heidenhain, nutzt die volle Schneidenlänge des eingesetzten Fräsers für ein maximales Spanvolumen bei der Bearbeitung von Inseln und Taschen mit beliebigen Konturen. Das verringert die Bearbeitungszeit und den Werkzeugverschleiß erheblich

Das neue grafische 6D-Einrichten von Werkstücken der TNC7 unterstützt den Anwender beim Antasten beliebiger Werkstücke und ergänzt perfekt das grafische Einrichten der Spannmittel

Drei Bildschirmgrößen, zwei Leistungsstufen und alternative Bedienfelder: Zur EMO 2023 erweiterte Heidenhain das HMI-Portfolio der TNC7 um neue Varianten

Heidenhain-Steuerung TNC7: Prozesssicherheit erhöhen, Energieverbrauch senken

Dr. Johannes Heidenhain GmbH 83301 Traunreut Tel. +49 8669 31–0 <a href="https://www.heidenhain.de" target="_blank">www.heidenhain.de</a>

Frank Muthmann verantwortet den Bereich Digitale Medien und Content Marketing bei Heidenhain in Traunreut

<a href="mailto:muthmann@heidenhain.de">muthmann@heidenhain.de</a>

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Softwaretools für die Zerspanung

Software

Steuerungen / CNC für Werkzeugmaschinen

Automatisierungstechnik

Steuerungen (Hardware und Software)

Mit PKD-Planfräsern definierte Oberflächen erzeugen

Um die Fügestelle plan miteinander verbundener Bauteile absolut dicht zu halten, muss die Teileoberfläche definiert strukturiert sein. PKD-Planfräser von Worldia erzeugen eine gleichmäßig rautenförmige Rasterstruktur auf den Dichtflächen − einfach und wiederholbar.

Wie sich mit PKD-Planfräsern definierte Bauteil-Oberflächen erzeugen lassen.

Schwerpunktmäßig im Automobilbau, doch längst nicht nur in dieser zentralen Branche, ist die Dichtheit von plan miteinander verbundenen Bauteilen äußerst wichtig für die Funktionsfähigkeit und die Lebensdauer eines Erzeugnisses, speziell bei Fahrzeugen für den Verbrauch an Kraft-  und Hilfsstoffen. Selbstredend wirkt sich dieser Zusammenhang generell auf die Bilanz eines Produktes hinsichtlich von Umweltschutz-Aspekten aus.

Das Problem: Vor allem Bauteile aus bestimmten Leichtmetallen wie Aluminium- beziehungsweise Magnesiumlegierungen neigen bei der Montage der abzudichtenden Teile zu Verformungen. Strebt man aber an, Leckagen von Öl, Wasser oder Luft zu vermeiden, bedarf es einer exakten Dichtfuge. Diese sollte aufwandsarm zu erzeugen und möglichst schmal sein, um den Verbrauch an Dichtmittel oder Kleber so niedrig wie möglich zu halten. Zur besseren Haftung des Dichtmittels wird die Haftfläche vergrößert, indem man die Oberflächenrauheit der am Fügeprozess beteiligten Dichtflächen vergrößert.

 Wie ist das zu bewerkstelligen? Nun, auf wirtschaftliche Weise ist das mithilfe innovativer Planfräs-Werkzeuge möglich. Die mit ihnen praktizierte Fertigungsmethode des Planfräsens mit definierter Oberflächengüte erzeugt eine gleichmäßig rautenförmige Rasterstruktur auf den Dichtflächen in einem genau definierbaren Rauheitsbereich, und das Ganze relativ einfach und absolut wiederholbar auf herkömmlichen CNC-Bearbeitungszentren.

Die hohen Anforderungen an die Flächen-Ebenheit werden erfüllt

Beim Planfräsen mit definierter Oberflächengüte kreuzen sich die von einlaufenden und auslaufenden Schneiden erzeugten Schnittmuster. Gleichzeitig werden die hohen Anforderungen an die Ebenheit der Dichtflächen erfüllt. Die Rauheit lässt sich über die Maschinenparameter Fräserdrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe sowie die Form, die Anordnung und die axiale Position der Schneiden steuern.

Mit Standard-Wendeschneidplatten-Planfräsern der Baureihe ‘FMP-BE‘ des chinesischen Präzisionswerkzeug-Spezialisten Worldia beispielsweise sind die werkzeugspezifischen Anforderungen gezielt und einfach erfüllbar.

Die Plattensitze sind in sämtlichen Fräsern gleich und ermöglichen es, unterschiedliche Kombinationen von BEHW1204-PKD-Schneidplatten von Worldia einzubauen, einstellbar wie auch nicht einstellbar. Mit einem Fräserkörper lassen sich somit unterschiedlichste Anwendungen – vom Schruppen bis zum Schlichten mit definierter Ebenheit und Oberflächengüte – äußerst wirtschaftlich realisieren.

Worldia-FMP-BEHW-Planfräser haben folgende typische Merkmale:

<ul><li>Ab einem Durchmesser von 80 mm bestehen die Fräserkörper aus einem Aluminium-Grundkörper zur Gewichtsreduzierung und einem oberflächengehärteten Stahlring mit den Plattensitzen, der eine höhere Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und damit Lebensdauer als ein herkömmlicher Aluminium-Fräserkörper garantiert. Alle Werkzeuge sind mit innerer Kühlmittelzuführung ausgestattet.</li><li>Die hoch präzise Vorpositionierfläche der Plattensitze ermöglicht eine Positioniergenauigkeit der Schneidplatten von 0,02 mm − ohne Einstellung.</li><li>Falls höhere Genauigkeitswerte erforderlich sind, kann jede Schneide in einem Bereich von 0,1 mm mit einer Planlaufgenauigkeit von 2 µm bedienerfreundlich axial eingestellt werden.</li><li>Die Schneidplatten sind leicht austauschbar, und es lassen sich Platten mit verschiedenen Schnitttiefen, Anstellwinkeln, Bodenschneidern (‘Wiper‘) sowie Eckenradien oder -fasen einbauen.</li><li>Die Positionierfläche der Schneidplatten ist von der Schneidkante getrennt. Das schützt die Schneidkante und vereinfacht den Einsatz von wiederaufbereiteten Schneidplatten.</li><li>Die Schneidplatten sind mit einer oder zwei PKD-Schneiden erhältlich und können nachgeschärft beziehungsweise wiederbestückt werden, um die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen.</li></ul>

Das rautenförmige Kreuzgitter ist über die Parameter veränderbar

Das Planfräsen mit definierter Oberflächengüte erfolgt in der Regel auf Bearbeitungszentren, wobei die Werkzeugachse genau senkrecht zur Bearbeitungsfläche steht (keine Spindelneigung). Beim Fräser kommt eine Kombination aus Universal-Wiperschneiden BEHW1204PZFR1-UW und Profilschneiden BEHW1204EZFR1-PT in der Regel im Verhältnis 4 : 1 oder 3 : 1 zum Einsatz, wobei die PT-Schneiden axial 0,01 bis 0,02 mm über den UW-Schneiden eingestellt sind. Bei der Bearbeitung entsteht ein gleichmäßiges, rautenförmiges Kreuzgitter, das sich über die Fräserdrehzahl n, die Vorschubgeschwindigkeit vf und die Schnitttiefe ap beeinflussen lässt. Die Flugbahn der Werkzeugspitze kann mithilfe zweier spezieller Gleichungen berechnet werden, in die als Komponenten der Werkzeugradius R in mm, die Werkzeugdrehzahl n in min-1, die Werkzeug-Vorschubgeschwindigkeit vf in mm/min sowie die Schnittzeit t in s eingehen.

Motorenteile zur Zufriedenheit des Auftraggebers gefertigt

Die Möglichkeiten und Fähigkeiten dieses Fräskonzeptes lassen sich anhand des folgenden Bearbeitungsbeispiels veranschaulichen. So war im Rahmen eines Industrieauftrags ein Motorenteil (Kettenkasten) aus dem Werkstoff ADC12 spanend zu bearbeiten. Als Vorgabe für die Ebenheit war ein Wert von 0,05 mm und für die Oberflächenrauheit ein Rz-Bereich von 8 bis 20 μm einzuhalten.

Um unter diesen Prämissen ein zufriedenstellendes Bearbeitungsergebnis zu erzielen, fiel die Wahl beim Präzisionswerkzeug auf einen aktuellen Worldia-Planfräser mit folgenden Merkmalen: Durchmesser D 63 mm, Zähnezahl Z 10, bestehend aus acht Universal-Wiperschneiden BEHW1204PZFR1-UW und zwei Profilschneiden BEHW1204EZFR1-PT. Die PT-Schneiden ragen in diesem Fall um 0,015 mm axial über die UW-Schneiden heraus. Die Bearbeitungsparameter lauten wie folgt: n = 6000 min-1, vf = 6000 mm/min und ap = 0,5 mm.

Die Anzahl geeigneter Fertigungsaufgaben wird steigen

Unter diesen Randbedingungen erzielte man schließlich ein Bearbeitungsergebnis, das den Auftraggeber mehr als zufriedenstellte: Es wurde ein Kreuzgitter erzeugt, das eine klare und gleichmäßige Struktur aufweist. Die gemittelte Rautiefe Rz der Oberfläche betrug 12 bis 15 μm. Es wurde eine Standmenge von ungefähr 10.000 Teilen erreicht. − Eine Bilanz also, die die Tauglichkeit des beschriebenen Werkzeugkonzeptes für die Fertigungsmethode Planfräsen mit definierter Oberflächengüte eindrucksvoll bestätigt. Aufbauend auf diesem und weiteren inzwischen vorhandenen Bearbeitungsbeispielen ist davon auszugehen, dass sich die Anzahl für dieses Verfahren geeigneter Fertigungsaufgaben weiter erhöht.

Beim Planfräsen mit definierter Oberflächengüte entsteht eine gleichmäßig rautenförmige Rasterstruktur auf den Dichtflächen der Bauteile in einem genau definierbaren Rauheitsbereich, und das einfach und wiederholbar auf Bearbeitungszentren

Diese Standard-Wendeschneidplatten-Planfräser der Baureihe FMP-BE von Worldia sind dafür ausgelegt, die werkstückspezifischen Anforderungen bezüglich einer definierten Oberflächenstruktur zu erfüllen

Konstruktive Details und Besonderheiten der Worldia-Planfräser-Baureihe FMP-BE

Diese PKD-Wendeschneidplatten der Bauart BEHW1204 lassen sich in diversen Kombinationen in die Plattensitze aller Fräser einbauen − einstellbar wie auch nicht einstellbar

Werkstück ‘Kettenkasten‘ aus dem Werkstoff ADC12, an dessen Dichtflächen mittels PKD-Planfräsen klare, gleichmäßige Kreuzgitter mit Rz = 12 bis 15 μm erzeugt wurden. Die Standmenge betrug 10.000 Teile

Werkzeuge zum PKD-Fräsen mit definierter Oberfläche | Worldia

Worldia, gegründet im Jahr 2000 in China, ist ein führender Hersteller von superharten Werkzeugen, Komponenten und Werkstoffen (PKD, CVD, MKD, PCBN) mit fünf Fertigungswerken und weltweit über 1100 Mitarbeitern, davon 10 Prozent in Forschung und Entwicklung; man hält mehr als 250 Patente. Als einen Schlüssel für den Erfolg sieht Jifeng Chen, Gründer und CEO der Worldia-Gruppe („Wir sind ein Hightech-Unternehmen“), dass die gesamte Prozesskette im eigenen Haus verfügbar ist − von der Rohmaterialentwicklung über das Pressen, Sintern, Löten, Schleifen und Beschichten bis zum Nachschärfen. Ronden aus PKD, PCBN und CVD-Diamant werden zu 100 Prozent kontrolliert und können bis zu einer Dicke von nur 50 μm und einer Toleranz von 1 μm hergestellt werden. Seit 2019 ist Worldia an der chinesischen Börse notiert als eines der ersten 25 Hightech-Unternehmen.

Worldia Europe GmbH 71083 Herrenberg Tel. +49 7032 2890692 <a href="https://www.worldia-tools.com" target="_blank">www.worldia-tools.com</a>

Gut geeignet zum Hart-Fertigwirbeln  von Kugelgewindespindeln

Anlässlich der Fachmesse EMO Hannover 2023 verwies der Hersteller Worldia des Weiteren auf die ihm zu eigene Kompetenz in puncto Präzisionswerkzeuge für das Hartfräsen von Kugelgewindespindeln. So sei das Hartfräsen mithilfe von Wirbelwerkzeugen im Innen-Rotationsfräsverfahren eines der kritischsten Glieder in der Prozesskette. Beim hoch effizienten Hart-Fertigfräsen im Wirbelverfahren verwendet man PCBN-bestückte Schneidkörper, die die komplette Form der Kugellaufbahn inklusive der Einlaufradien erzeugen, sogenannte Formwirbelmesser. Die Herstellung dieser Schneidkörper mit einer Profilgenauigkeit von wenigen Mikrometern aus dem extrem harten PCBN-Material stellt höchste Anforderungen an ihre Fertigung.

Worldia hat in enger Zusammenarbeit mit Herstellern von Rotationsfräsmaschinen und Endkunden ein komplettes Produktportfolio an hoch präzisen PCBN-Schneidkörpern entwickelt, das die vielfältigen Spezifikationen beim Hart-Fertigwirbeln von Kugelgewindespindeln abdeckt und die hohen Präzisionsanforderungen sicher erfüllt, wie es heißt. Wegen der engen Toleranzen nutzt man beim Hartwirbeln derzeit meist unbeschichtetes PCBN. Worldia ist es jedoch gelungen, mithilfe von im eigenen Hause entwickelten und hergestellten Dünnschichten die nötigen Genauigkeitswerte einzuhalten und die Standzeit gegenüber herkömmlichen Tools um mehr als 30 Prozent zu verlängern. Wie der chinesische Hersteller betont, konnten Worldia-Kunden mit den beschichteten PCBN-Formwirbelmessern schon mehrere 100.000 Euro an Fertigungskosten einsparen. Wegen des hohen Materialanteils an PCBN ist es wirtschaftlich sinnvoll, die Formwirbelmesser mehrfach, je nach Verschleißzustand bis zu achtmal, nachzuschleifen. Den dafür nötigen Nachschleifservice bietet Worldia ebenfalls an.

Wendeschneidplatten

Fräswerkzeuge

Als der Lohnfertiger IPT einen Großauftrag über Pumpengehäuse in zahlreichen Varianten zu bewältigen hatte, stand ihm sein Zulieferpartner Ingersoll Werkzeuge zur Seite. Mit robusten PKD-Sonderwerkzeugen fand man die für IPT wirtschaftlichste Fertigungslösung.

Mit Sonderfräsern von Ingersoll Werkzeuge erfüllt IPT die hohen Anforderungen einer Pumpenteil-Großserienfertigung.

Die Industrielle-Präzisions-Technologien GmbH (IPT) in Heilbronn-Biberach wurde 2010 gegründet und ist aus der Abteilung Fertigung Motorenteile der Armaturenfabrik Franz Schneider in Nordheim hervorgegangen. IPT wird von Holger Gräbeldinger und Heinz Knepple geleitet und zählt aktuell 18 Mitarbeiter. Hochkomplexe Geometrien, anspruchsvolle Mehrseitenbearbeitungen auf 5-Achs-Maschinen und enge Toleranzen sind die Domäne des kundenorientierten Fertigers. In der Anfangszeit wurden vor allem Prototypen für eine Reihe von Automobilherstellern produziert. Heute ist IPT mit Bauteilen für Satelliten auch stark in der Zerspanung von exotischen Werkstoffen vertreten.

 Das Hauptgeschäft machten über viele Jahre Zylinderköpfe aus, aber auch andere Bauteile wie Kurbelgehäuse, Ölpumpengehäuse, Filtergehäuse oder Ölwannen für Verbrennungsmotoren. Im Zuge der Elektromobilität brach die Nachfrage nach solchen Teilen ein. Nur im Motorradbereich sind gelegentlich noch Prototypen gefragt. Neu hinzugekommen sind stattdessen Teile für Elektrofahrzeuge. Das sind vorrangig anspruchsvolle Komponenten wie Statorgehäuse für E-Motoren, die IPT zumeist für Gießereien aus der Umgebung in Stückzahlen von 1 bis 20 bearbeitet.

Der Lohnfertiger ist relativ breit aufgestellt und konnte die Rückgänge aus der Automobilbranche durch Aufträge aus dem Maschinenbau abfedern. Größter Kunde ist hier die Eckerle Technologies GmbH aus dem badischen Malsch. Die Firma gehört zu den technologisch führenden Unternehmen, unter anderem im Bereich Hydraulikpumpen sowie Pumpensysteme für die Heizungs-, Klima- und Medizintechnik. Hatte es IPT es im Prototypenbau mit Einzelstücken oder Kleinserien zu tun, geht es bei den Aufträgen von Eckerle um wiederkehrende Bauteile, die auch in hohen Stückzahlen verlangt werden.

Komplexe Pumpenkomponenten  fordern die Werkzeugtechnik

Als Steffen Knepple, Neffe des Geschäftsführers, 2019 zu IPT kam und die Arbeitsvorbereitung übernahm, war er aus seinem vorherigen Unternehmen bereits mit den Pumpengehäusen von Eckerle vertraut. Auch die Werkzeuge von Ingersoll kannte er schon und führte sie nun bei IPT ein. „Als wir hier einen Großauftrag von Eckerle für Aluminiumteile bekamen, lag es für mich auf der Hand, dass ich dafür Ingersoll mit ins Boot holen muss, um wirtschaftlich fertigen zu können“, berichtet Knepple und betont, dass er diese Entscheidung zu keinem Zeitpunkt bereut hat.

Bei den Bauteilen handelt es sich um Gehäuseringe für Hydraulikpumpen. Sie stellen den Grundkörper der Pumpen dar, deren Gehäuse noch mit einem Enddeckel und einem Flanschdeckel komplettiert werden. Die Baureihe EIPS wurde von Eckerle für die hohen Anforderungen der Mobilhydraulik entwickelt. Sie zeichnet sich durch besondere Geräuscharmut, sehr gute Wirkungsgrade und eine lange Lebensdauer aus. Die Hydraulikpumpen sind oft in Staplern verschiedener Art verbaut.

Von außen wirken die Aluminiumgehäuse eher unscheinbar, doch ihr komplexes Innenleben ist für die Fertiger eine Herausforderung. Die Hauptbohrung enthält unterbrochene Nuten, die sichelförmig eingebracht sind, um den Kompressionsbereich der Pumpe mit Saug- und Drucktaschen darzustellen. Intern werden sie als D-, Z-, J&E- oder C-Nuten bezeichnet. Die Übergangspassungen zwischen den Nuten gilt es, gratfrei herzustellen; teilweise sind hier auch Hinterschnitte erforderlich. Für den gesamten Innenbereich werden hohe Oberflächengüten verlangt. Positions- und Winkeltoleranzen liegen im Bereich von 1/100 mm.

 Uwe Leimser, technischer Berater bei Ingersoll, war bereits früher in die Fertigung solcher Pumpengehäuse involviert und weiß, weshalb die Anforderungen so hoch sind: „Die Komplexität der Innenkonturen ist ausschlaggebend für die Präzision und somit die Funktion der Pumpe.“ Damit garantiere man auch die Drücke, welche die Hydraulikpumpe schließlich aushalten muss. Für seine EIPS-Reihe gibt Eckerle einen Dauerbetriebsdruck von 250 und einen Spitzenbetriebsdruck von 320 bar an.

Im Maschinenpark von IPT dominieren 5-Achs-Bearbeitungszentren von DMG Mori. Je nach Bauteil wählen die Fertiger eine der sechs Maschinen dieses Herstellers. Eigens für die Produktion der Gehäuseringe hat sich IPT noch eine Grob G350 zugelegt, auf der ausschließlich diese Bauteile gefertigt werden. Auf der Maschine werden jeweils drei Teile gleichzeitig gespannt und in zwei Arbeitsgängen bearbeitet.

Das Ziel waren möglichst wenige Werkzeuge für die vielen Varianten

Als er Ingersoll mit der Werkzeugauslegung für den Serienauftrag beauftragte, hatte Steffen Knepple klare Erwartungen an den Hersteller aus Haiger: „Wir wollten mit so wenig Werkzeugen wie möglich so viele unterschiedliche Teile wie möglich fertigen können.“ Dass dies nicht ganz einfach werden würde, war ihm schon vorher bewusst, denn für Eckerle sollten neun verschiedene Varianten des Alugehäuses hergestellt werden. Verlangt waren Teile in zwei Größen, die sich neben Durchmesser und Gesamthöhe vor allem durch verschiedene Nutbreiten voneinander unterschieden. Je nach Variante bewegte sich die Stückzahl zwischen 200 und 5000.

Zur effizienten Zerspanung der Aluminiumteile wählte man bei Ingersoll Zerspanungswerkzeuge mit gelöteten PKD-Schneiden. Zur Vorbearbeitung wurden auch Standard-Tools mit Wendeschneidplatten benutzt. Außer einer großen Standmenge aufgrund hoher Schnittgeschwindigkeit ermöglicht die Bearbeitung mit PKD-Schneiden eine hohe Prozesssicherheit und verhindert Gratbildung bei der Zerspanung.

Um die Bearbeitungszeit möglichst kurz zu halten, bot sich der Einsatz von Sonderwerkzeugen mit gelöteten PKD-Schneiden an, die auf die Maße der verlangten Nuten abgestimmt sind und die die jeweilige Bearbeitung in einem Arbeitsgang erlauben. Mit gelöteten PKD-Werkzeugen können sowohl bauteilbedingte Geometrien als auch werkzeugseitige Einbaulagen der PKD-Blanks realisiert werden − für einen ruhigen Schnitt mit bester Performance.

Definition des Kostenoptimums als besondere Herausforderung

Allerdings musste man angesichts der Variantenvielfalt auch die Kosten im Blick behalten. „Wir könnten für jede einzelne Nut ein Sonderwerkzeug herstellen, aber dann würden die Kosten explodieren“ schildert Johannes Post, Produktmanager PKD-CBN bei Ingersoll, die Situation.

 Die Berater des Werkzeugherstellers machten sich deshalb ein detailliertes Bild davon, welche Stückzahlen jeweils hinter den Varianten des Bauteils stehen, und sie prüften daraufhin, wo der Einsatz von Sonderwerkzeugen sinnvoll ist. „Die Bauteile mit den höchsten Stückzahlen wurden fertigungstechnisch bis aufs Äußerste optimiert“,  fasst Post zusammen. „Die niedrigeren Stückzahlen wurden dabei etwas vernachlässigt, ohne aber Abstriche an der Qualität zu machen.“

Die Sonderwerkzeuge wurden so gewählt, dass sie für eine große Vielfalt an Werkstücken geeignet sind. Manche Bearbeitungen, für die sie ausgelegt sind, kommen auch an anderen Bauteilen vor. So wurde beispielsweise ein Werkzeug exakt auf die Nutbreite von 12,5 mm an einem Werkstück ausgelegt, von dem pro Jahr 5000 Teile gefertigt werden. Mit demselben Werkzeug kann auch die 15 mm breite Nut eines anderen Bauteils gefräst werden.

 Die Bearbeitung in zwei Durchgängen dauert zwar etwas länger, das allerdings fällt bei der niedrigen Stückzahl von 200 Bauteilen kaum ins Gewicht. Immerhin wurde damit ein zusätzliches Werkzeug eingespart. Insgesamt lassen sich alle neun Bauteilvarianten mit einem Satz von dreiundzwanzig Werkzeugen komplett bearbeiten.

Auch für Folgeprojekte ist Ingersoll in aussichtsreicher Position

Ingersoll hat mit der Werkzeugauswahl zu einer effizienten Gesamtlösung beigetragen, mit der der Kunde überaus zufrieden ist, zumal IPT einer von mehreren Lieferanten für die Gehäuseringe ist und somit unter Wettbewerbsdruck steht. In der Fertigung bei IPT schätzt man auch die langen Standzeiten, die mit den PKD-Tools erreichbar sind.

 Während die Produktion der Aluteile läuft, widmet sich IPT schon neuen Aufgaben. Denn von den Pumpengehäusen gibt es auch solche aus Stahlguss. Um auch diese produzieren zu können, hat IPT von einer anderen Firma eine Maschine samt Prozess und Werkzeugen übernommen. Vorgesehen ist, auch für diese Bearbeitung künftig Ingersoll ins Spiel zu bringen. Dabei wird anfangs wieder die Auswahl eines optimalen Werkzeugsatzes stehen.

Fräser am Start bei IPT: Nach dem Schruppen und dem Schlichten der Bohrungen und der Deckflächen entstehen die Konturen im Inneren des Pumpen-Gehäuserings. Der hier verwendete PKD-Nutfräser fertigt Nuten mit einer Breite von 5,5 oder 6,5 mm

Jeweils drei Rohlinge fixiert man bei IPT gleichzeitig auf einer Palette in der Grob G350. Größenabhängig werden sie in einer Spannung oder in zweien beidseitig bearbeitet

2Die Varianten der Gehäuseringe variieren bezüglich des Durchmessers (160 oder 192 mm), der Höhe sowie der Ausführung der Nuten, Drucktaschen und Saugtaschen in ihrem Inneren

Das Teil (ganz links) und der Werkzeugsatz zu seiner Herstellung (weiter von links):  Zirkular-Formfräser zum Bearbeiten der Bohrung mit Fase und Übergangsradien, Formfräser zum Einbringen von C-Nuten mit 45°-Fase, zwei T-Nut-Fräser verschiedener Größe zum Bearbeiten von Ansaugtaschen sowie ein Eckfräser AX2K063R00 mit weichschneidenden, polierten HM-Wendeschneidplatten zur Volumenzerspanung

Das Projektteam (von links): Johannes Post, Produktmanager PKD-CBN bei Ingersoll, mit einem PKD-Fräser für C-Nuten, Steffen Knepple, Arbeitsvorbereitung IPT, mit einem Bauteil und Uwe Leimser, technischer Berater bei Ingersoll, mit einem PKD-Werkzeug für das beidseitige Einbringen von Saugtaschen