Neuartige Beschichtungen  für die Drehbearbeitung 

Hartbearbeitung, Leichtmetallbearbeitung W Verschleißreduktion 

Beschichtetes Hartmetall erschließt neue Leistungshorizonte, erfordert aber auch umfassende Kenntnisse des Machbaren auf der Suche nach dem Optimum. Zwei neue Beschichtungsansätze zeigen die Potenziale bei der Hart- und bei der Leichtbaubearbeitung mittels Drehen.    

In der metallverarbeitenden Industrie zählt heute der Einsatz von Hartstoffbeschichtungen auf Zerspanwerkzeugen zur Verschleißreduzierung zum Stand der Technik. Besonders bei Hartmetallwerkzeugen haben sich Beschichtungen etabliert und gehören somit zu den am häufigsten eingesetzten Schneidstoffen. Mithilfe entsprechender Beschichtungen lassen sich beispielsweise die Härte und die Oxidationsbeständigkeit des Werkzeugs um ein Vielfaches erhöhen. Indem man ein zähes Hartmetallsubstrat mit einer hochverschleißfesten Hartstoffschicht kombinierte, waren deutliche Steigerungen der anwendbaren Prozessparameter und der Werkzeugstandzeiten erzielbar [1, 2, 3 und 4]. Im Folgenden werden zwei verschiedene Beschichtungsansätze vorgestellt, die im Bereich der Hartbearbeitung und bei der Leichtbaubearbeitung große Potenziale aufzeigen. 

HiPIMS-Schichten besonders relevant für Hartbearbeitungswerkzeuge 

Die HiPIMS-Abscheidung (High Power Impulse Magnetron Sputtering) ist eine neuere Entwicklung im Bereich der PVD-Beschichtungstechnik. Ein wesentlicher Vorteil des HiPIMS-Verfahrens ist eine gesteigerte Ionisation der schichtbildenden Teilchen. Durch Anlegen einer negativen Bias-Spannung an das Substrat wird die Möglichkeit geschaffen, abgeschattete Bereiche zu beschichteten sowie Einfluss auf die Schichteigenschaften zu nehmen. So kann zum Beispiel durch eine geeignete Wahl der Beschichtungsparameter das kolumnare Schichtwachstum unterbunden werden, wodurch sich dichte, homogene und harte Schichten erzeugen lassen [5, 6 und 7]. 

Dies sind Eigenschaften, die besonders für Schaftwerkzeuge im Bereich der Hartbearbeitung von enormer Bedeutung sind. Um die grundlegenden Abscheidebedingungen und die Leistungsfähigkeit neuartiger HiPIMS-Schichten untersuchen zu können, wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes Zerspanversuche mit geometrisch einfachen Wendeschneidplatten vorgenommen. 

Die Eigenschaften der für die Zerspanexperimente verwendeten beschichteten Werkzeuge sind in Bild 1 dargestellt. Die Bruchflächen in Bild 2 zeigen die Zweischichtsysteme aus TiAlN-TiSiN. Die Toplayer aus TiSiN unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Struktur in Abhängigkeit des eingesetzten Beschichtungsverfahrens. Während die ... 

von Eckart Uhlmann, Christoph Leyens, Jan Gäbler, Bartek Stawiszynski, Javier A. Oyanedel Fuentes und Stefan Heinze Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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1075879 HSC_HPC_TU Berlin_FB

Drehwerkzeuge

Schneidstoffe für Präzisionswerkzeuge

Hartmetallwerkzeuge

Beschichtungen für Präzisionswerkzeuge (CVD, PVD)

Werkzeuge für Leichtbauwerkstoffe

Universalsystem, Be- und Entladung, Dreh- und Fräsmaschinen 

Mit einem universellen Robotiksystem für die Be- und Entladung von Dreh- sowie Fräsmaschinen wagte die Gancza & Koch oHG Anfang 2015 den Einstieg in die automatisierte Fertigung. Erste durchaus erfreuliche Ergebnisse ließen nicht lange auf sich warten.  

Gancza & Koch ist vor allem auf die Zerspanung spezialisiert und fertigt auf 1500 Quadratmetern Produktionsfläche unter anderem Präzisionskomponenten, zum Beispiel Bauteile für Sondermaschinen. »Unsere Schwerpunkte liegen auf dem Sondermaschinen- und Vorrichtungsbau sowie auf der Fertigung von Komponenten für die Automobilindustrie als Unterlieferant. Darüber hinaus haben wir Kunden aus der Antriebs- und Automatisierungstechnik sowie der Armaturen- und Hydraulikindustrie, um nur einige wenige Beispiele zu nennen«, erklärt Bernd Gancza, gemeinsam mit Andreas Koch Geschäftsführer des Unternehmens mit Sitz in Wickede. Eine weitere Spezialität sind außerdem die Instandsetzung sowie Optimierung von Maschinen, wobei ältere Anlagenkomponenten unter Einsatz modernster CAD-/CAM-Technik sowohl nach- als auch neu konstruiert werden. 

Mit Einzelteilen und Kleinserien  gut positioniert 

Angesichts eines derart breit gefächerten Fertigungsspektrums verwundert es nicht sonderlich, dass man bei Gancza & Koch auf eine Vielzahl an Materialien für die Bearbeitung trifft. »Unser Spektrum reicht von Werkzeugstählen über Aluminium und nichtrostenden Stählen bis hin zu NE-Metallen wie Bronze, Messing und Kupfer. Auch Kunststoff wird verarbeitet.Das Produktionsvolumen bewegt sich zwischen der Fertigung von Muster- und Einzelteilen sowie  Kleinserien mit Stückzahlen zwischen 50 und 300 Teilen. In diesen Bereichen sind wir stark und können uns sehr gut im Markt positionieren«, präzisiert Andreas Koch. 

Eine Fertigung in Kleinserien spricht in der Regel gegen eine allzu hohe Automation, daher konzentrierte sich Gancza & Koch bei diesem Thema bislang eher auf teilautomatisierte Lösungen, zum Beispiel mit Spanntürmen und Palettenwechsler. 

»Auch wenn wir uns mit unserem Produktionsspektrum sehr gut positioniert haben, suchten wir dennoch schon seit einiger Zeit eine passende Automationslösung, um zusätzlich neue Fertigungsstrategien entwickeln zu ... 

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1077873 Automatisierung_Gancza_Halter

Automatisierungstechnik

Handling, Handhabungstechnik

Roboter für Werkzeugmaschinen

Technologie- und Vorführzentrum, 5-Achs-Fräszentren, Sinumerik-CNC-Training 

Werkzeugmaschinen sind nur so gut wie ihre Programmierer und Bediener. Die zertifizierten CNC-Trainer Guido Heinze und Arnd Görtz kennen als Lohnfertiger den Bedarf aus Erfahrung sehr genau und geben ihr Wissen weiter. Wo? Im Spinner-Technologie- und Vorführzentrum. 

Mithilfe moderner und flexibler Werkzeugmaschinen lässt sich die Produktivität in Fertigungsbetrieben deutlich erhöhen. Voraussetzung dafür sind jedoch geschulte Mitarbeiter, die wissen, was die jeweilige Maschine kann und worauf es bei der Programmierung ankommt. Um dies seinen Kunden und potenziellen Käufern zu ermöglichen, richtet der Sauerlacher Werkzeugmaschinenhersteller Spinner in verschiedenen Vertriebsregionen innovative Vorführzentren ein. 

Ein Beispiel: das für Hessen im Juni 2012 eröffnete Technologie- und Vorführzentrum in Flieden. Es wurde von Bernhard Glassl, Geschäftsführer der verantwortlichen Spinner-Vertretung BG Werkzeugmaschinen, initiiert und gemeinsam mit der Firma Siniza Zerspanungstechnik umgesetzt, die eine neue Halle zur Verfügung stellt. Glassl erklärt dazu: »Wir wollen Fertigungsunternehmen die Möglichkeit geben, unsere modernen Maschinen in Aktion zu erleben.« Neben diversen Drehzentren zählt insbesondere das moderne fünfachsige Fräszentrum U5-1520 zu den Highlights des hessischen Vorführzentrums. Gesteuert werden alle Maschinen von hochwertigen Sinumerik-CNC des europäischen Marktführers Siemens. 

In Flieden können Fertigungsprofis die Bearbeitungszentren von Spinner nicht nur ansehen. Dort ist es vielmehr möglich, sie unter Span zu erleben und optional sogar Werkstücke für den eigenen Bedarf programmieren und fertigen zu lassen. Diese Aufgabe übernehmen die Zerspanungsmechaniker-Meister Guido Heinze und Arnd Görtz, zwei zertifizierte Sinumerik-CNC-Trainer, die zusätzlich über eine Train-the-Trainer-Lizenz verfügen. Aufgrund  ihrer langjährigen Praxiserfahrung wissen sie sehr genau, welche Maschinen welche Aufgaben am besten erledigen und wie sie zu programmieren sind. 

Als zentrale Benutzeroberfläche setzen die beiden Coachs auf Sinumerik Operate, die in Verbindung mit der Kompaktsteuerung Sinumerik 828D und der High-End-CNC Sinumerik 840D sl verwendet wird. Letztere ist unter anderem im Spinner-5-Achs-Zentrum U5-1520 eingesetzt, von dem insbesondere ... 

von Alois Penzkofer Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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1078614 Steuerungen_Siemens_FB

Steuerungen (Hardware und Software)

CAM für die Zerspanung

Softwaretools für die Zerspanung

5-Achs-Bearbeitungszentren

Drehzentren

Tiefbohren, Innendrehen, Auskammern, Komplettbearbeitung 

WFL erweitert kontinuierlich das Technologieportfolio auf seinen Millturn-Maschinen, um damit eine möglichst umfassende Komplettbearbeitung von Bauteilen in einer Aufspannung zu ermöglichen. Bei der aufwendigen Innenbearbeitung stehen drei Grundverfahren zur Wahl.  

WFL ist als Vorreiter in puncto Komplettbearbeitung weltweit bekannt. Die Innenbearbeitung von Werkstücken (Bild 1) in der gleichen Aufspannung wie für die Außenbearbeitung erfordert viel Know-how. Dieser Artikel schildert die Integration der drei Verfahren Tiefbohren, Innendrehen und Auskammern in die Millturn-Drehfräszentren von WFL. 

Die wohl grundlegendste Innenbearbeitung ist das Bohren. Eine Spezialdisziplin hingegen ist das Tiefbohren, weil es in der Regel besonderes Werkzeug- und Maschinenequipment erfordert. Von Tiefbohren spricht man in Fachkreisen, sobald die Bohrungstiefe größer ist als das Dreifache des Bohrungsdurchmessers (l/D-Verhältnis > 3). 

Die Herausforderungen beim Tiefbohren sind die Zufuhr des Kühlschmierstoffs (KSS) an die Schneide, eine gleichmäßige Spanabfuhr und die Erzeugung einer möglichst geraden Bohrung. Im Laufe der Jahre wurden dafür verschiedene Tiefbohrwerkzeuge entwickelt, die sich dadurch auszeichnen, dass der Bohrkopf neben der eigentlichen Hauptschneide eine Nebenschneide und zusätzliche Führungsleisten besitzt. Dieser Aufbau sorgt für eine Abstützung des Bohrers an der Bohrungswand. Das erhöht die Genauigkeit, verbessert die Zentrierung des Bohrers im Prozess und verursacht zudem einen Glättungsprozess, der für eine höhere Oberflächenqualität der Bohrung sorgt. 

Das Tiefbohren untergliedert sich im Wesentlichen in die Verfahren mit äußerer und innerer Spanabfuhr. Bei der äußeren Spanabfuhr findet meist das Einlippen-, seltener das Zweilippentiefbohren Anwendung, bei dem der KSS durch Zuführbohrungen im Bohrer an die Schneide herangeführt und das Späne-KSS-Gemisch durch eine V-förmige Längsnut am Werkzeug abgeführt wird (Bild 2). Üblicherweise wird dieses Verfahren bei Bohrungsdurchmessern zwischen 0,5 und 40 mm eingesetzt. Größere Durchmesser werden mit Spatenbohrern ausgeführt, bei denen im Stirnbereich, in der Regel mittels Wendeschneidplatten, eine durchgehende Schneidkante gebildet wird. ... 

von Dieter Schatzl Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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1078879 Special_WFL_FB

Fräsdreh-Zentren

Tiefbohrmaschinen

Komplettbearbeitungsmaschinen

Komplettbearbeitung

»Da kommt nur noch  Schleifen infrage!« 

Schleifmaschinen und -software, Triebwerkskomponenten, schwer zerspanbare Werkstoffe 

Die Aerospace-Industrie ist nicht nur ziemlich dynamisch, was ihr Wachstum angeht, sondern auch extrem anspruchsvoll in Sachen Fertigungstechnologie. Haas Schleifmaschinen in Trossingen ist für die prozess- und werkstofftechnischen Herausforderungen gewappnet. 

Der US-Hersteller Boeing hat nach eigenen Angaben im Juni bei der internationalen Luft- und Raumfahrtmesse in Le Bourget 145 Flugzeuge verkauft. Beim Konkurrenten Airbus gingen Bestellungen über 124 Flugzeuge ein. Dazu kamen allein bei Airbus 421 Kaufoptionen, bei Boeing waren es 331 Absichtserklärungen und Kaufoptionen. Es gibt wohl keine Messe, bei der so viel Umsatz gemacht wird wie bei der Paris Air Show. 

Und es gibt wohl kaum eine Branche, die an ihre Zulieferpartner derart hohe technische und sicherheitstechnische Anforderungen stellt wie die Flugzeug- und Triebwerkshersteller. Diese Anforderungen sind, wie man im Schwäbischen sagt, ›ein gemähtes Wiesle‹ für die 150 Mitarbeiter der Haas Schleifmaschinen GmbH in Trossingen. Ein solcher Eindruck entstand jedenfalls beim Gespräch mit Tim Kern und Wolfram Hermle von Haas Schleifmaschinen. 

»Wir treffen bei den Aerospace-Kunden auf sehr viel technisches Know-how und werden mit viel engeren Vorgaben konfrontiert als, sagen wir mal, in der Medizintechnik«, sagt Tim Kern, bei Haas verantwortlich für Schleifmaschinen-Vorführungen. Wolfram Hermle, der bei Haas die Software-Entwicklung leitet, ergänzt: »Das kommt uns entgegen, denn wir sind mit unseren Multigrind-Schleifmaschinen und der Schleifsoftware Multigrind Horizon in der Lage, die hohen Anforderungen dieser Branche zu erfüllen.« 

Vor rund sechs Jahren hat Haas die erste Schleifmaschine, eine Multigrind CB, an den Wartungsservice einer großen deutschen Airline ausgeliefert. Bearbeitet werden mit dem Flaggschiff von Haas Hochdruck-Turbinenschaufeln (HP High  Pressure Turbine Blades), die direkt hinter der Brennkammer enormen thermischen und physikalischen Belastungen ausgesetzt sind. 

Heute stehen Schleifmaschinen von Haas bei Flugzeugbauern ebenso wie bei namhaften Triebwerksherstellern und deren Zulieferern. ... 

Von Norbert Kraas Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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1113925 Luft- und Raumfahrt_HaasSchleifmaschinen_FB

Schleifmaschinen

Condition Monitoring, Spindelüberwachung, Verfügbarkeit erhöhen, Stillstandskosten minimieren 

Nutzt man alle Möglichkeiten des modernen Condition Monitorings, lassen sich die Kosten dafür schnell aus vermiedenen Stillstandskosten und Folgeschäden rechtfertigen. Neben einer höheren technischen Sicherheit steigt der Schutz vor unerwarteten finanziellen Risiken. 

Die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) von Werkzeugmaschinenspindeln wurde in der Vergangenheit von vielen Experten als besondere Herausforderung angesehen: Geräusche von Schneid- und Schleifprozessen überlagern die vergleichsweise energiearmen Schallemissionen von Wälzlagerschäden. Auch stellen hohe Drehzahlen spezielle Anforderungen an die Datenerfassung. Zudem sind Wälzlager mitunter vorgespannt. 

Dies alles ist für die klassische Maschinendiagnose auf der Grundlage der frequenzselektiven Analyse von Schwingungen hinderlich. Und dennoch unterliegen auch Werkzeugmaschinen Schädigungseinflüssen, die die Verfügbarkeit einschränken, zu ungeplanten Stillständen und schließlich zu Störungen im Produktionsprozess führen können. Condition Monitoring kann hier trotz aller Erschwernisse helfen. 

Doch was ist eigentlich Condition Monitoring? Die Methoden zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten sind vielfältig. Für den Antriebsstrang mit rotierenden Massen, Wälzlagern und Zahnrädern hat sich die Schwingungsdiagnose als Werkzeug etabliert. Mit ihr ist man in der Lage, die relevanten Hinweise auf Unregelmäßigkeiten sehr gut zu beschreiben. 

Natürlich gab es schon immer Menschen, die Unregelmäßigkeiten an Maschinen hören oder fühlen und entstehende Schäden mit erstaunlicher Präzision vorhersagen können. Doch dies setzt nicht nur einen immensen Erfahrungsschatz voraus, sondern auch, dass man sich in entscheidenden Betriebssituationen in der Nähe befindet. 

Spätestens seit den sechziger Jahren gibt es die schwingungsbasierte Zustandsüberwachung für mechanische Antriebe mithilfe von Messgeräten. Anfangs wurden lediglich Kennwerte aus Offline-Messungen im Monats- oder Wochenrhythmus überwacht. Dabei ging man davon aus, dass Kennwerte repräsentativ seien für den Laufzustand eines Antriebs oder für auftretende Schäden. Oft wurde das bloße Ansteigen eines Kennwerts im Zuge einer Trendüberwachung als Indikator für das Auftreten einer Anomalie genutzt. 

In den siebziger und achtziger Jahren wurden Anstrengungen unternommen, die Maschinendiagnose zu einem ... 

von Rainer Wirth Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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1114057 Messtechnik_GFM_FB

Verfahrenskombination, 5-Achs-HSC-Fräsen, Tiefschleifen 

Für Elb-Schliff lautet die Antwort auf diese Frage ›und‹. Angesichts verschwimmender Grenzen zwischen den Verfahren definierter und undefinierter Schneide bietet Elb-Schliff mit seiner millGrind-Baureihe die Möglichkeit der intelligenten Verfahrenskombination an. 

Bisher waren die Grenzen zwischen den verschiedenen Bearbeitungsverfahren klar abgesteckt: Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide (zum Beispiel Fräsen oder Drehen), wenn viel Material abzutragen ist und keine absolute Präzision gefordert wird. Dagegen die Zerspanung mit geometrisch unbestimmter Schneide (beispielsweise Schleifen) für sehr genaue Werkstücke, sehr gute Oberflächen und harte Werkstoffe. 

Aufgrund der Entwicklungen der letzten Jahre verschwimmt diese Grenze allerdings immer mehr. Betrachtet man zum Beispiel das Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC), können damit Oberflächengüten erzielt werden, die denen des Schleifens schon sehr nahe kommen, und auch gehärtete Materialien lassen sich mit diesem Verfahren wirtschaftlich bearbeiten. Ähnliche Tendenzen sind auf der Seite des Schleifens zu beobachten. Neue Verfahren des Hochleistungstiefschleifens erlauben Materialabtragsraten, die bisher dem Fräsen oder Drehen vorbehalten waren. Dies führt dazu, dass die Auswahl des optimalen Fertigungsverfahrens immer komplexer und anspruchsvoller wird. 

Wonach wählt man heute  das ideale Verfahren aus? 

Dazu gibt es die unterschiedlichsten Ansätze. Zuallererst muss sichergestellt werden, dass das ausgewählte Verfahren natürlich die notwendigen technischen Anforderungen der Werkstücke erfüllt. Dann können weitere Entscheidungskriterien in Betracht gezogen werden. Eines der Kernentscheidungspunkte ist das Know-how der Mitarbeiter. Nur mit gut für das Verfahren ausgebildeten Mitarbeitern kann die maximale Produktivität eines Bearbeitungsverfahrens auch wirklich ausgereizt werden. Dabei sind die kompletten Einflüsse auf das Bearbeitungssystem zu berücksichtigen (Bild 2). 

Wichtig dabei sind die optimale Einstellung der Bearbeitungsparameter und die Auswahl des richtigen Werkzeugs. Dies gilt sowohl für Drehen oder Fräsen als auch für das Schleifen. Darüber hinaus muss noch die Frage des Kühlschmierstoffs für alle Verfahren geklärt werden, wobei teilweise Fräsen und Drehen auch als Trockenbearbeitung möglich sind. ... 

von Markus Stanik Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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1154321 Komplettbearbeitung_Elbschliff_FB

Fräsmaschinen

Schleifen, Polieren

Leichtbau, Automobil-Zulieferteile, Bearbeitungszentren 

Auf seinen zwei neuen Heckert-Bearbeitungszentren HEC 500 D fertigt der niederländische Automobilzulieferer Brabant Alucast sein erweitertes Aluteile-Spektrum nun deutlich schneller als bisher. Ein stabiler und profitabler Dreischichtbetrieb ist langfristig gesichert.   

Wer wie der niederländische Leichtbau-Druckguss-Spezialist Brabant Alucast einbaufertige Teile an die Automobilindustrie liefert, benötigt unter anderem eine leistungsstarke spanende Fertigung. Am Hauptsitz in Oss ist diese mit acht horizontalen Bearbeitungszentren der zur Starrag Group gehörenden Heckert GmbH ausgestattet, die durch ihre Dynamik und den durchdachten Aufbau eine hohe Qualität und kurze Stückzeiten ermöglichen. Insbesondere die beiden neuen HEC 500 D konnten im Benchmark überzeugen. 

Für jeden Automotive-Bedarf das jeweils richtige Verfahren 

Brabant Alucast ist auf die Konstruktion, die Entwicklung und die Produktion von Hochdruck-Aluminium- und -Magnesium-Druckgussteilen für die Automobilindustrie spezialisiert und gehört in diesem Sektor nach Qualitäts-Ranking und Jahresumsatz zu den besten Firmen in Europa. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Oss und vier weiteren Niederlassungen in den Niederlanden, Deutschland, Italien und Tschechien verfügt über eine breite Vielfalt verschiedener Produktionsverfahren, um für seine Kunden hochwertige Teile herzustellen. Dazu zählen die beiden selbst entwickelten Druckguss-Technologien Exactfit Casting und Vacural Casting. 

Doch Brabant Alucast verfügt nicht nur über Druckguss-Kapazitäten von 300 bis 4000 t. Das Unternehmen zeichnet sich besonders durch sein Komplettangebot aus, das die CNC-Bearbeitung und die Montage der Automobilkomponenten einschließt. Qualität und Kundenorientierung spielen dabei eine besondere Rolle. Für sein QM-System hat Brabant Alucast die ISO/TS 16949 (2009) Automotive Certification erhalten, und für seinen kundenorientierten Ansatz wurde das Unternehmen bereits sechs Mal mit dem European Aluminium Award (Automotive) ausgezeichnet. 

Am Standort Oss konzentriert sich Brabant Alucast mit 300 Mitarbeitern auf den Druckguss und die spanende Bearbeitung der großen Teile aus verschiedenen Magnesium- und Aluminiumlegierungen. Meist sind es Motor- und Getriebekomponenten oder Strukturteile, die einbaufertig an BMW, ... 

von Wolfgang Klingauf Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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1154828 Special_StarragHeckert_FB

Magnesiumlegierungen

Bearbeitungszentren

Ein Werkzeugbenchmark zum Triebwerksteile-Schlichten 

Fräswerkzeuge, Alloy 718, Verschleißverhalten 

Mit ganz verschiedenen Konzepten begegnen die Werkzeughersteller der hohen thermo- mechanischen Belastung beim Schlichtfräsen von Nickelbasislegierungen. Im Folgenden soll die Spezifik dieser Konzepte bei konisch zulaufenden Kugelkopffräsern betrachtet werden.  

Moderne Flugtriebwerke müssen immer höheren Ansprüchen genügen. Neben einer langen Lebensdauer und Wartungsintervallen von 10 000 bis 20 000 Flugstunden spielen insbesondere Leistung, Gewicht und Wirtschaftlichkeit eine entscheidende Rolle [1]. Angesichts begrenzter und damit auch kostenintensiver Ressourcen verstärkt sich die Forderung nach effizienteren Flugzeugturbinen. Dazu bedarf es innovativer Werkstoffe, die den hohen thermischen Beanspruchungen standhalten können. 

Solche Werkstoffe sind Nickelbasislegierungen, die mit ihrer herausragenden Eigenschaftskombination aus spezifischer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch bei erhöhten Temperaturen zur Wirkungsgradsteigerung in der Turbine beitragen. In jenen Bereichen des Triebwerks, in denen die maximalen Einsatztemperaturen herrschen, sind Nickelbasislegierungen deshalb nicht zu ersetzen [1]. 

Über 90 Prozent des Rohteilvolumens werden mittels Fräsen abgetragen 

Neben der Werkstoffwahl lässt sich über ein innovatives Bauteildesign zusätzlich Gewicht einsparen und somit die Effizienzsteigerung vorantreiben. Ein Beispiel dafür ist die sogenannte Blisk-Bauweise. Die Bezeichnung Blisk kommt aus dem Englischen und ist aus den Wörtern ›Blade Integrated Disk‹ gebildet. Sie bezeichnet eine Konstruktion, bei der die Schaufeln und die Scheibe aus einem einzigen Materialblock gefertigt werden. Neben der Gewichtsersparnis wird dadurch zusätzlich der Wirkungsgrad insofern gesteigert, als die Anzahl der Schaufeln auf einer Scheibe erhöht werden und Strömungsverluste, die sonst an der formschlüssigen Verbindungsstelle auftreten, vermieden werden können [2]. Die Fertigung von Blisks erfolgt größtenteils durch eine fräsende Bearbeitung [3], wobei das abgetragene Werkstoffvolumen über 90 Prozent beträgt. Dadurch entstehen, bedingt durch die in der Anwendung so geschätzten Eigenschaften von Nickelbasislegierungen, enorme Fertigungskosten. Der starke Wettbewerb unter den Triebwerksherstellern beruht daher nicht nur auf der technischen Weiterentwicklung der Produkte, sondern vielmehr auf einer möglichst kostengünstigen Fertigung [2]. 

von Eberhard Abele und Christian Hasenfratz Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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1155496 Luft- und Raumfahrt_PTWHasenfratz_FB

Fräswerkzeuge

Turbine Technology Days von Walter und Starrag in Rorschacherberg/Schweiz 

Turbinenkomponenten gehören zu den anspruchsvollsten Bauteilen für Zerspaner. Am Stammsitz der Starrag Group bot sich Gelegenheit zum Austausch von wertvollem Know-how. 

Was reizt 250 Produktionsexperten von fast 80 Firmen aus der ganzen Welt zu einem zweitägigen Besuch an den Bodensee? Es waren die Turbine Technology Days (TTD), zu denen die deutsche Walter AG und die Schweizer Starrag Group Fachleute der Luftfahrt- und Kraftwerksindustrie in das Starrag-Hauptquartier in Rorschacherberg eingeladen hatten. Im Mittelpunkt: Vorführungen und Vorträge zu allen wichtigen Aspekten der Produktion von Turbinenkomponenten. 

Die TTD zählen nach erfolgreicher Premiere im Jahr 2013 mittlerweile zu den Insidertreffen, zu denen auch Topmanager aus Fernost anreisen. Zu den besonderen Gästen zählte dieses Jahr Yang Hong, Vice-Generalmanager der Aviation Industry Corporation of China (Avic). Der staatliche Luftfahrt- und Rüstungskonzern mit Sitz in Peking (400 000 Mitarbeiter) soll China maßgeblich mit eigener Produktion beim weiteren Ausbau des Luftverkehrs unterstützen (bis 2025 zusätzlich 1940 Flugzeuge im Wert von 300 Milliarden US-Dollar). Dazu investiert der Konzern kräftig in Produktionstechnik, um den Anteil der Eigenproduktion zu erhöhen. So gibt die Konzerntochter Avicade pro Jahr im Schnitt 400 Millionen US-Dollar allein für Werkzeugmaschinen aus. 

Aero China: 400 Millionen US-Dollar jährlich für Werkzeugmaschinen 

Doch nicht nur Produktionstechnik, sondern auch Know-how aus Europa ist erwünscht. »Künftig stehen in der chinesischen Luftfahrtindustrie wesentlich höhere Investitionen beim Einsatz der Produktionstechnik an«, erklärte Yang Hong in Rorschacherberg. »Ergreifen auch Sie die Entwicklungschancen des chinesischen Marktes!« 

Das nötige Know-how in Sachen Bearbeitung von Flugzeugkomponenten steuern seit vielen Jahren die Gastgeber bei. Auf allein 800 Jahre an Know-how rund um Werkzeugmaschinen kommt nach den Worten von CEO Walter Börsch die Starrag Group mit allen Töchtern; weitere rund 400 Jahre an Erfahrung bringt laut ... 

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Werkzeuge

Fräswerkzeuge, HSC-Zerspanung, Aluminiumkomponenten 

Sandvik Coromant hat gemeinsam mit Asco Deutschland ein Werkzeug mit Innenkühlung entwickelt, das es Asco als Hersteller von Aerospace-Komponenten und -Baugruppen ermöglicht, bei der Aluminiumzerspanung der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein.  

In der Luftfahrtindustrie sind immer komplexere Bauteile zu immer geringeren Kosten gefragt. Sowohl Flugzeughersteller als auch Zulieferbetriebe werden tagtäglich mit hohen technischen Ansprüchen und einem enormen Kostendruck konfrontiert. Weil die Bauteile immer leichter und somit dünnwandiger werden sollen und gleichzeitig eine hohe Oberflächengüte verlangt wird, sind Zerspanungsprozesse mit maximaler Bearbeitungsperformance und exzellenter Genauigkeit enorm wichtig. 

Sachkundig ist auf diesem Gebiet die Asco Gruppe als weltweit führender Hersteller von komplexen Präzisionsfrästeilen und Baugruppen für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Die deutsche Niederlassung, die Asco Deutschland GmbH mit Sitz im hessischen Gedern, fertigt mit insgesamt 150 Mitarbeitern neben Aluminium- und Titan-Bauteilen auch Komponenten aus hochfestem Stahl. Dank eines hochmodernen Maschinenparks lassen sich Komponenten mit Baugrößen bis 7 m termingerecht produzieren. 

Fahren am Limit erzeugte Probleme bei der Alu-High-Speed-Zerspanung 

Bei der Herstellung von Aluminiumkomponenten ist die High-Speed-Zerspanung von großer Bedeutung. In den anspruchsvollen Schruppprozessen wird über 90 Prozent des Rohteilmaterials abgetragen. Um teuren Ausschuss zu vermeiden und gleichzeitig die Bearbeitungszeiten möglichst kurz zu halten, müssen die dabei eingesetzten Werkzeuge zuverlässig eine hohe Leistungsfähigkeit bieten. 

Die besondere Herausforderung bei der Hochgeschwindigkeitszerspanung von Aluminium sind die hohen Drehzahlen, die großen Vorschübe und das hohe Spanvolumen. »Um wirtschaftlich zu sein, fahren wir mit Werkzeug und Maschine am Limit«, so Klaus Junker, Leiter Engineering bei Asco Deutschland. Wenn die eingesetzten Werkzeuge, beispielsweise aufgrund nicht optimaler Geometrien, starke Vibrationen erzeugen, sind die Belastungen für Maschine, Werkzeug und Bauteil extrem. Neben geringen Standzeiten reduziert sich die Lebensdauer der Spindel deutlich, und im schlechtesten Fall wird das Bauteil zerstört. Ein echtes Worst-Case-Szenario, da die Aluminium-Rohteile einen Wert ... 

von Klaus Christoffel Sie möchten weiterlesen? Dann schalten Sie den Artikel jetzt frei.

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Präzisionswerkzeuge

Fräswerkzeuge, Halbzeugbearbeitung, Verfahrenssubstitution 

Profile für Linearführungen, Getriebebauteile oder Schienen sind mitnichten nur mittels Stanzen, Laser- oder Wasserstrahl bearbeitbar. Oft kann hier das HSC-Fräsen seine Vorteile ausspielen. Die UFG-Gefüge beeinflussen jedoch Werkzeugverschleiß und Spanbildung stark.   von Eberhard Abele, Emrah Turan und Nima Meghdadi 

Die Erhöhung der Funktionalität integraler Module, bestehend aus profilartigen Komponenten, erfordert den Einsatz flexibler Bearbeitungsverfahren zur Herstellung von komplexen Bauteilgeometrien. In diesem Kontext stellt die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) ein hochpräzises Bearbeitungsverfahren zur Integration von Form- und Funktionselementen wie Nut, Bohrung und Langloch in ›endlose‹ profilartige Bauteile dar. 

Das Fräsen von Bauteilen mit lokalen Werkstoffeigenschaftsänderungen nach dem Spaltprofilierprozess ist jedoch eine große Herausforderung. Die hier dargestellten Untersuchungen fokussieren deshalb die HSC-Bearbeitung von verzweigten Spaltprofilen mit ultrafeinkörnigen (ultrafine grained, UFG) Gradientengefügen. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass es besonders bei der HSC-Bearbeitung aufgrund der härteren UFG-Gefüge zu einem erhöhten Werkzeugverschleiß beziehungsweise zu einer signifikanten Abnahme des Werkzeugstandweges kommt. 

HSC-Fräsen ist flexibel und produktiv beim Fertigen präziser Profilelemente 

Im Gegensatz zu konkurrierenden Blechbearbeitungsverfahren wie dem Stanzen, dem Laser- und dem Wasserstrahlschneiden zeichnet sich die HSC-Technologie durch eine hohe Flexibilität und Produktivität, eine gesteigerte Schnittqualität sowie die Herstellbarkeit von komplexen, hochpräzisen Form- und Funktionselementen aus. Im Rahmen der Fließfertigung von profilartigen Bauteilen ermöglicht der Einsatz des HSC-Fräsens die kontinuierliche Herstellung von Features wie Nut, Bohrung oder Langloch zum Generieren von neuen Funktionsintegrations- und Modul-Verbindungsmöglichkeiten. Anwendungsfelder für profilartige Bauteile sind Linearführungen (allgemeiner Maschinenbau) [1], Getriebebauteile und Sitzschienensysteme im Fahrzeugbau sowie Führungsschienen in der Medizintechnik. 

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 666 werden mittels Spaltprofilieren und -biegen funktionsintegrierte, verzweigte Blechbauteile aus Stahl auf einer Fließfertigungsstraße hergestellt. Zur Erhöhung der Bauteilkomplexität und -flexibilität der hergestellten Spaltprofile ist die spanende Bearbeitung der durch den Umformprozess erzeugten Flanschbereiche notwendig. Charakteristisch für die zu bearbeitenden Spaltprofile sind die prozessimmanenten Gefüge- und Härtegradienten senkrecht zur Flanschoberseite, die den Bereich von konventionell ... 

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1165234 HSC_HPC_TUDarmstadtTuran_FB

Fräswerkzeuge, Edelstahlbearbeitung, Abkantwerkzeuge 

 Als beim Burbacher Umformtechnik-Spezialisten Uwe Krumm 2 m lange Bauteile aus hoch verschleißfestem Edelstahl zu bearbeiten waren, setzten die vorhandenen Fräser dem Projekt Grenzen. Erst die Beratung und die Werkzeuge der Walter AG brachten den Durchbruch. 

Die Uwe Krumm Burbach GmbH, kurz UKB, gilt als Europas führender Partner für die Herstellung von Abkantwerkzeugen und Schermessern.   Fast unüberschaubar ist die Anzahl der Fertigungsaufgaben, die in Burbach zur Zufriedenheit der Auftraggeber bereits gelöst wurden. Als es jedoch jüngst galt, Bauteile aus dem Edelstahl X36CrMo17 (1.2316) zu bearbeiten, der oft in der Kunststoffe und Nahrungsmittel verarbeitenden Industrie verwendet wird, scheiterten alle bei UKB vorhandenen Fräswerkzeuge. Der besonders zähe und verschleißfeste vergütete Formstahl mit seiner Arbeitshärte von maximal 1100 N/mm² ließ die Werkzeuge im Minutentakt verschleißen. Immerhin musste fast die Hälfte des Volumens der etwa 2 m langen und 0,5 m im Durchmesser großen Rohteile spanend abgetragen werden. 

Standweg je Zahn versechsfacht,  Zeitspanvolumen fast vervierfacht 

UKB-Produktionsleiter Peter Diehl wandte sich an Andreas Greiner und Achim Hoepfner, Außendienstmitarbeiter und Anwendungstechniker bei der Walter Deutschland GmbH. In Vorgesprächen klärten sie gemeinsam die grundsätzliche Aufgabenstellung und erstellten ein erstes Konzept. »Wir Anwendungstechniker tauschen uns schon im Vorfeld eines solchen Projektes aus, um beim Erstbesuch ein erstes Grobkonzept vorstellen zu können«, erklärt Achim Hoepfner. »Wir überlegen, welche Werkzeuge und welche Wendeschneidplatten sich eignen könnten.« Nach zweieinhalb Tagen Arbeit beim Kunden stand die Lösung, und das Projekt konnte starten. 

Andreas Greiner und Achim Hoepfner ersetzten einen Kopierfräser durch einen Rundplattenfräser Walter F2334 mit Wendeschneidplatten der Ausführung ROHX1204MO. Werkzeug, Wendeschneidplatten und die neu abgestimmten, deutlich geänderten Bearbeitungsparameter brachten erstaunliche Ergebnisse. Andreas Greiner: »Wir konnten den Standweg je Zahn mehr als versechsfachen. Das Zeitspanvolumen pro Minute wurde fast vervierfacht.« 

Als noch beeindruckender erwiesen sich die Ergebnisse beim Fräsen einer Nut. Hier wurde ... 

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1167082 Special_WalterAGKrumm_FB

Werkzeuge für Schwerzerspanung

Werkzeuge für die Stahlbearbeitung

Neues Design für  Ergonomie und Wertstabilität 

Vertikal-Bearbeitungszentren, 3D-Steuerungstechnik, Einsteigersysteme 

Die neue Maschinengeneration der ecoMill-V-Serie stellt DMG Mori vor. Die Maschinen  sollen mit 6 μm die höchste Präzision in ihrer Klasse bieten, und standardmäßige 12 000 Umdrehungen bieten die Voraussetzung für überragende Zerspanleistungen. 

Mit der Produktlinie Ecoline hat DMG Mori für die Anwender leistungsstarker Einsteigersysteme über Jahre einen völlig neuen Standard gesetzt und gehalten. Das Gleiche gilt auch für die neue Generation der Baureihe ecoMill V. 

Das Highlight der ecoMill-V-Serie ist das komplett überarbeitete, neue Ecoline-Design, durch das DMG Mori sowohl die Ergonomie wie auch die Wertstabilität der Systeme deutlich steigern konnte. Die neue 19''-DMG-Mori-Multi-Touch-Slimline-Steuerung mit Siemens ist ein weiterer Schritt hin zur innovativen und zeitgemäßen Bedienerschnittstelle. 

Für die Einstiegsklasse  revolutionäres Maschinendesign 

Auch die Leistung der drei Modelle der ecoMill-V-Serie beeindruckt mit einer Spindelgeschwindigkeit von 12 000 min-1 und einem Drehmoment von 119 Nm – und das schon bei den Standardversionen. Die Eilganggeschwindigkeit beträgt in allen Achsen 30 m/min. Durch die Direktkopplung der X- und Y-Achse und den Fortfall von Riemenkraftübertragungen (kein Spiel) erreichen die Maschinen mit 6 μm (ohne direkte Messsysteme) die höchste Positioniergenauigkeit ihrer Klasse, wie der Hersteller zusichert. Die Werkzeugwechselzeit geht zurück bis auf 1,3 s. Insgesamt wurde die Schneidgeschwindigkeit um bis zu 25 Prozent gesteigert. Die optimierte Maschinenkonstruktion sorgt für höhere Steifigkeit bei der Bearbeitung, wobei durch standardmäßig 30 Plätze im Werkzeugwechsler immer auch ein hohes Maß an Flexibilität für die Fertigung gewährleistet sein soll. 

Alle drei Modelle der ecoMill-V-Serie punkten trotz der großzügig bemessenen Arbeitsräume mit ihrer Kompaktheit. Der Verfahrweg in der Y-Achse beträgt 560 mm, das Werkstückgewicht kann bei der ecoMill 600 V bis zu 600 kg betragen, bei der ecoMill 800 V bis zu 800 kg und bei der ecoMill 1100 V ganze 1000 kg. Die Maschinen lassen sich passend ... 

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Vertikale Bearbeitungszentren

Fräswerkzeuge, Hochvorschubfräsen, Hartbearbeitung 

Wenn Werkzeuge von Pokolm mit Maschinen von DMG Mori und Software von Tebis interagieren, kann die Bearbeitungszeit sinken − im vorliegenden Fall von 330 auf 180 Minuten.    

Mit dem Hochvorschubfräsen (High Feed Cutting) sollen beim Schruppen und Vorschlichten längere Werkzeugstandzeiten, größere Zeitspanvolumina, kürzere Durchlaufzeiten und damit geringere Fertigungskosten erzielbar sein. Mit dem Griff zu HFC-Fräsern ist es jedoch nicht getan. Deren effektiver, schneller und rentabler Gebrauch ist nur dann möglich, wenn das Gesamtpaket aus Werkzeugen, HSC-Fräsmaschine und CAM-Programmierung stimmt. Das machten die Unternehmen Pokolm, DMG Mori und Tebis jüngst anlässlich eines HSC-Workshops bei Toyota Motorsports in Köln deutlich. 

Konkret wurde auf dem HSC-Präzisionszentrum HSC 70 linear von DMG Mori mit der HFC-Programmierung von Tebis und den Hochvorschubwerkzeugen von Pokolm ein Formeinsatz aus Toolox 44 bearbeitet, der auf den ersten Blick relativ einfach aussieht. Für dieses Bauteil war vor fünf Jahren noch eine reine Bearbeitungszeit von 330 min erforderlich. Mithilfe des Gesamtpakets aus Werkzeug, Maschine und Programmierung ließ sich diese Bearbeitungszeit nun auf 180 min reduzieren. 

›Kniff‹ mit der Werkzeuggeometrie macht den Anstellwinkel sehr klein 

Eine solch große Zeiteinsparung führen die Unternehmen vor allem auf das Prozesswissen sowie das aktuelle und optimierte Equipment zurück. So wurde bei DMG Mori das HSC-Präzisionszentrum HSC 70 linear gegenüber dem Vorgängermodell mit einem innovativen Kühlkonzept verbessert. Neue HSC-Spindeln mit Wellen-, Flansch- und Mantelkühlung stellen thermisch stabile Prozessbedingungen und eine bis um 70 Prozent geringere axiale Werkzeugausdehnung sicher. Tebis wiederum bietet beim CAM-System aktuell die Möglichkeit, HFC-Werkzeuge in Verbindung mit einer präzisen Antastgeometrie zu programmieren. Dazu Ulrike Keller, im Marketing der Tebis AG zuständig für den Bereich Werkzeug-, Modell- und Formenbau: »Der Einsatz von HFC-Werkzeugen nimmt kontinuierlich zu; häufig ist man sich aber über deren Potenziale nicht bewusst. Wir ... 

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HSC- / HPC-Bearbeitung

Produktionssysteme für komplexe Futterteile 

Drehfräszentren, komplexe Geometrien, Roboteranbindung, Ergonomie, Lasermessbrücke 

Ob im Prototypenbau oder beim schnellen Wechsel in der Kleinserienproduktion, die VMC-MT-Baureihe von Emag ist dank des sehr gut zugänglichen Arbeitsraums und der unten liegenden Werkstückspindel ideal für den Bedarf in flexiblen Fertigungssituationen ausgelegt.  

VMC 300 MTVMC 450 MTVMC 600 MTFutterdurchmesser315 mm450 mm630 mmGewicht maximal300 kg300 kg500 kgUmlaufdurchmesser über Bett500 mm650 mm800 mmDrehdurchmesser maximal300 mm450 mm600 mmVerfahrweg X / Z735 / 500 mm500 / 500 mm650 / 580 mmHauptspindel 

DIN 69893-1 HSK-A63 /100  ISO 26623 Capto C6 / C8 

DIN 69893-1 HSK-A63/100  ISO 26623 Capto C6/C8 

Egal für welche der vielfältigen Ausstattungsvarianten der Kunde sich entscheidet, der Grundaufbau der VMC 300 MT, VMC 450 MT oder VMC 600 MT bleibt stets der gleiche. Der Grundkörper besteht aus dem Mineralbeton Mineralit, der sich durch besonders gutes Dämpfungsverhalten auszeichnet. Die Drehfrässpindel ist an einem Kreuzschlitten mit X- und Z-Achse angebracht und sorgt für ausgezeichnete und schnelle Zerspanungsergebnisse. Das Werkstück selbst ist auf ... 

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Drehfräs-Zentren

Dienstleistungen, Fräswerkzeuge, Nachschleifen 

Auf den Service kommt es an, ist Werkzeugspezialist Komet überzeugt und deckt mit einem engen Servicenetz den Kundenbedarf ab. Automotive-Zulieferer Continental schätzt das.  

Als bedeutender Anbieter hydraulischer Bremssysteme (HBS) entwickelt Continental ständig neue und verbesserte Lösungen für die klassische Bremstechnik und optimal angepasste Bremsbetätigungssysteme. Im Conti-Werk Gifhorn werden Komponenten dieser Bremsbetätigungssysteme hergestellt, etwa Hauptbremszylinder, Bremssättel, Ventil-Steuerblöcke. Diese später im Bypass des Bremssystems eingesetzten Bauteile werden auf mehrspindligen Bearbeitungszentren mit hochwertigen Vollhartmetall- und PKD-bestückten Werkzeugen zerspant. 

Seit mehr als 20 Jahren gehört die Komet Group zu den strategischen Partnern, die diese Werkzeuge liefern. So sind dort verschiedene VHM-Bohrgewindefräser, -Gewindefräser und -Bohrer ebenso wie diverse PKD-Zirkularfräser und Reibahlen von Komet im Einsatz. Um diese wertvollen Werkzeuge möglichst lange nutzen zu können, werden sie regelmäßig vom Gifhorner Werkzeugmanagement zum Nachschleifen gegeben. Dabei legen die Werkzeugfachleute großen Wert auf das Original-Know-how des Herstellers. 

Werkzeuge schnell aufbereitet in Herstellerqualität 

Uwe Kipnik vom Werkzeugmanagement erklärt: »Wir haben von Anfang an für das Nachschleifen der Gewinde- und Bohrgewindefräser den Komet-Service genutzt. Früher wurden diese Werkzeuge sowie alle PKD-bestückten Werkzeuge im Werk Stuttgart-Vaihingen aufbereitet. Das dauerte wegen der Entfernung seine Zeit.« 

Komet-Außendienstmitarbeiter Karsten Wolff machte deshalb auf ein Service-Angebot aufmerksam, bei dem per Franchisesystem verbundene Partner den Nachschleifservice und andere Dienstleistungen übernehmen. Karsten Wolff erklärt: »Unser Konzept enthält drei Angebotsbereiche. Der jeweilige Partner hat kurze Wege und sorgt für die schnelle, flexible Aufbereitung von Werkzeugen in Herstellerqualität. Zudem produziert er in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden (zum Teil auch mit dem Komet-Stammwerk) Vollhartmetall-Sonderwerkzeuge, die auf die individuellen Kundenwünsche abgestimmt sind. Drittens berät er fachmännisch bei neuen Standardwerkzeugen und kann diese aus dem kompletten Programm des Herstellers liefern.« 

Karsten Wolff empfahl den nahe gelegenen Komet-Service-Partner Kanne in Northeim. ... 

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Gewindewerkzeuge

Dienstleistungen

Leichtschneidend hilft in kritischen Fällen 

Stirnfräser, Wendeschneidplatten, Lohnfertigung 

Wendeschneidplatten mit Spanbrechergeometrie bringen die Vorzüge der leichtschneidenden Walzenstirnfräser-Marke HiPos+ noch besser zur Geltung. Das Beispiel Schwing zeigt es.   