Schnelles, simples und präzises Erfassen der Werkstückposition auf Tiefbohrmaschinen sollen die neuen Tschorn-Tiefbohrtaster ermöglichen.

Bohren

Spanende Verfahren

Form- / Oberflächenmesstechnik

Messtechnik

Werkstückspannsysteme für optische, taktile Messtechnik

Optische Mess- und Prüftechnik

Tieflochbohren

Tiefbohrtaster

Die Big Daishowa GmbH stellt zwei neue Smart-Damper-EWN-Präzisionsbohrköpfe vor, die mit einem patentierten Dämpfungssystem Vibrationen beim Schlichten tiefer Bohrungen eliminieren. Damit soll sich die Produktivität um bis zu Faktor 10 gegenüber herkömmlichen Systemen steigern und spürbar bessere Oberflächengüten und höhere Zerspanungsraten erreichen lassen.

Die Monoblock-Konstruktion der Smart-Damper-Werkzeuge von Big Daishowa verkürzt den Abstand vom Dämpfungsmechanismus zur Schneide, sprich der Vibrationsquelle.

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Bohrwerkzeuge

Präzisionswerkzeuge

Vibrationsfrei Feinbohren in kleinen Durchmessern

Die steuerungstechnische Integration der schwingungsgedämpften ‘Silent Tools Plus’-Sensorbohrstange von Sandvik Coromant ermöglicht es WFL, die Komplettbearbeitungsprozesse auf seinen ‘Millturn’-Maschinen transparenter und damit sicherer zu gestalten.

Connected: Die ‘Silent Tools Plus’-Bohrstange schafft eine Schnittstelle zwischen Werkzeug und Maschine und erlaubt eine automatisierte, digitale Bearbeitung

Komplettbearbeitung

Komplettbearbeitungsmaschinen

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Drehfräs-Zentren

Drehmaschinen

‘Silent Tools Plus’ auf der Millturn von WFL

WFL integriert das Tiefbohren in seine Millturn-Komplettbearbeitungsmaschinen. Das erübrigt fallweise den Kauf entsprechener Einzweckmaschinen.

Das Millturn-Maschinenkonzept vereint alle Technologien in einem Komplettbearbeitungszentrum – auch das Tieflochbohren

Tiefbohrmaschinen

Bohrmaschinen

Spezialdisziplin automatisiert integriert

Kurbelwellen, wie sie im Energiesektor benötigt werden, fertigt WFL auf seinen Millturn-Maschinen komplett in einer Aufspannung – und das wirtschaftlich auch in Kleinserien.

WFL-Millturn-Maschinen: Kurbelwellenfertigung in höchster Präzision dank integrierter Werkstückvermessung und Reduzierung der Bearbeitungsvorgänge

Softwaretools für die Zerspanung

Software

Verzahnen

Kurbelwellen in Kleinserien fertigen

Die neue kompakte Miyano ANX-42SYY-Kurzdrehmaschine von Citizen mit zwei Y-Achsen sowie Haupt- und Gegenspindel meistert dank LFV-Spanbrecher-Technologie und Fanuc-Steuerung die Komplettbearbeitung auch komplexer Teile aus schwer zerspanbaren Werkstoffen.

Simultane Bearbeitung, die bei Citizen auch Superimposed-Überlagerungsmodus genannt wird

Schwerzerspanung

Drehen

Dreh- und Frästeile

Maschinenelemente

Mechanische Konstruktionselemente

Steuerungen / CNC für Werkzeugmaschinen

Automatisierungstechnik

Steuerungen (Hardware und Software)

Drehautomaten

Vielseitig, innovativ und spanbrechend

Variierende Zustände verschlissener Eisenbahnräder erschweren die Parametrierung des Zerspanungsprozesses zur Rekonturierung. Die Erfassung von Werkstückeigenschaften vor dem Drehprozess ermöglicht das Ableiten von bauteilspezifischen Prozesseinstellgrößen.

Abbildung 1: Übliche Schadensbilder auf Radlaufflächen

Prozesssimulation

Simulation

Oberflächenmessgeräte

Messgeräte für Drehzahl

Mechanische Messtechnik

Prozessregelung in der Radsatzbearbeitung

Im Forschungsprojekt ›ProRad‹ untersuchen das IFW Hannover und die Qass GmbH in Zusammenarbeit mit der Firma Hegenscheidt MFD und der Deutschen Bahn, wie der Drehprozess zur Aufarbeitung verschlissener Räder sensorbasiert optimiert werden kann. Dabei wird die Anwendung einer Sensortechnik zur Messung des Barkhausenrauschens getestet.

Übliche Schadensbilder auf Radlaufflächen

Sensoren / Messwertaufnehmer

Luftfahrt

Industrie 4.0 für die spanende Fertigung

Industrie 4.0

Digitaler Zwilling

Drehprozessregelung in der  Radsatzbearbeitung

Fast 16 Prozent weniger Umsatz, 45 Prozent Kurzarbeit und ein viertes Quartal, dass deutlich besser lief als erwartet – der Verband der Deutschen Drehteile-Industrie befragt seine Mitglieder und zieht eine Bilanz für das Jahr 2020.

Deutsche Drehteile-Industrie: Im vierten Quartal 2020 stieg die Nachfrage unerwartet

Drehwerkzeuge

Lagebericht des Verbands der Drehteile-Industrie

Die Paul Horn GmbH hat gemeinsam mit der Kistler Gruppe die einzigartige Lösung zur Echtzeit-Werkzeugüberwachung von Drehbearbeitungen weiterentwickelt. Das Piezo Tool System (PTS) besteht aus einem Kraftsensor, der in das Drehwerkzeug präzise eingebaut wird und Aufschluss über den Zustand des Werkzeugs während der Bearbeitung gibt. Die Abtastrate liegt bei 10 000 Hz. So können auch sehr kleine Zerspankräfte gemessen werden.

Werkzeugüberwachung

Toolmanagement

Werkzeugspanntechnik

Spanntechnik

Sensorbestückte Drehwerkzeughalter

Ein neues Koffersortiment zum Arbeiten mit dem Stirnseitenmitnehmer CoAE präsentiert der Spannmittelhersteller Röhm.

1 Anwendungsprinzip des Stirnseitenmitnehmers CoAE auf einer CNC-Drehmaschine (eingespannt in Röhm-Kraftspannfutter mit Aufnahmehülse) mit Gegenspannung durch die Spitze und mittiger Abstützung mit Lünette

Werkstückspanntechnik, spanend

Koffersortiment  zum Drehen und Fräsen

Zunehmend werden neuartige Drehprozesse zur Steigerung der Bauteilqualität und Produktivität eingesetzt. Für diese Prozesse ist die Abschätzung der Prozesskräfte, die für die Auslegung der Prozesse notwendig ist, nicht mehr mit den etablierten Prozesskraftmodellen möglich. Das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover erarbeitet daher ein Modell zur Vorhersage der bei diesen neuartigen Drehprozessen auftretenden Prozesskräfte.

Prozesskräfte bei komplexen Drehprozessen

Nakamura-Tome erweitert seine Softwarelösungen um die Softwarefunktion ‘Chatter Canceller’ zur Schwingungsdämpfung bei kritischen Drehprozessen.

Durch das periodische Ändern der Spindeldrehzahl wird Schwingungsneigung des Werkstücks beeinflusst.

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Unterstützt die Maschinenbedienung

Drehprozesse werden zumeist als stationäre Prozesse betrachtet, bei denen die Prozessstellgrößen für eine spezifische Kombination aus Werkzeug, Werkstück und Bearbeitungsaufgabe unverändert bleiben. Eine Modulation, das heißt eine kontinuierliche Veränderung der Prozessstellgrößen über die Lebensdauer eines Werkzeugs, kann jedoch Vorteile hinsichtlich des Werkzeugverschleißverhaltens bieten. Dieser Effekt wird in dem Projekt ‘Auslegung von Prozessstellgrößenmodulationen für die Stahlbearbeitung mit Kühlschmierung – ProMod KSS‘ am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover untersucht.

In Drehprozessen kann eine Modulation, das heißt eine kontinuierliche Veränderung der Prozessstellgrößen über die Lebensdauer eines Werkzeugs, Vorteile hinsichtlich des Werkzeugverschleißverhaltens bieten

Prozessstellgrößenmodulation – Ansatz zur Leistungssteigerung beim Drehen

Die Index-Werke laden vom 26. bis 29. April 2022 zum Open House und Expertendialog. Besucher erleben zahlreiche Maschinen live in Aktion, darunter das neue Drehfräszentrum ‘Index G220’, diverse Automationslösungen und viel Neues zur digitalen Index-Welt ‘iXworld’.

Das neue Drehfräszentrum Index G220 bietet zwei Werkzeugrevolver und eine kräftige Motorfrässpindel. Das Werkstückhandling kann neben einem Portallader mit Doppelgreifer (Bild) auch über die Roboterzelle iXcenter erfolgen

Drehzentren

Mehrspindel-Drehmaschinen

Mehrspindelbearbeitung

Stangenlademagazine

Handling, Handhabungstechnik

Prozessautomation

In Reichenbach ‘dreht’  sich alles um Zerspanung

Das Gründerteam ‘VibroCut’ am Fraunhofer IWU zeigt: die Schwingungsunterstützung reduziert Bearbeitungskräfte, Werkzeugverschleiß, Gratbildung und Spanbruchprobleme. Bei der Schwerzerspanung ist sie gar Grundvoraussetzung für eine industrielle Machbarkeit.

Schwingungsunterstützte Zerspanung sorgt für weniger Verschleiß und kürzere Bearbeitungszeiten.

Das Team am Fraunhofer IWU um Dipl.-Ing. Oliver Georgi nutzt gezielt erzeugte Schwingungen im Bereich bis 100 Hz oder im Ultraschallbereich über 16 kHz, um bei Zerspanungsprozessen bestehende Verfahrensgrenzen zu verschieben. In zahlreichen Industrieprojekten konnte es das technische Potenzial der schwingungsunterstützten Zerspanung nachweisen und signifikante Kostenvorteile aufzeigen. Insbesondere in der Großserienfertigung sind die Skaleneffekte groß.

Bei Zerspanungsprozessen mit kontinuierlichem Schneideneingriff, wie dem Drehen, ist der Spanbruch eine große Herausforderung. In der Serienfertigung führen Werkzeugverschleiß oder Chargenschwankungen nicht selten dazu, dass sich kein prozesssicherer Spanbruch einstellt. Lange Späne und Wirrspäne können die Werkstücke beschädigen und führen zu Spänenestern,die den Spänefluss stören und manuell zu beseitigen sind, was nur bei Maschinenstillstand möglich ist.

Wird der Spanbruch nicht beherrscht, ist in einigen Fällen sogar der Fertigungsprozess nicht automatisierbar. Durch die Schwingungsunterstützung mit bis zu 100 Hz und 0,6 mm Schwingweite entstehen prozesssicher kurze und definiert gebrochene Späne. Wo Drehmaschinen bisher selbst in der Serienfertigung mehrere Minuten pro Stunde gestoppt werden mussten, verursacht der Spanbruch nun keine Produktionsunterbrechungen mehr.

Die Schwingungsunterstützung bei der Zerspanung wird mit innovativen und flexiblen Systemen realisiert, die als Werkzeughalter am Revolver der Drehmaschinen eingewechselt werden können. Folgendes Beispiel beim Innendrehen unterstreicht das Einsparpotenzial infolge höherer Verfügbarkeit: Bei einem Maschinenstundensatz von 85 Euro und einer jährlichen Planbelegungszeit von 6000 Stunden führt ein spanbruchbedingter Nutzungsausfall von durchschnittlich 6 min/h zu einem jährlichen Nutzungsverlust von 10 Prozent und Stillstandskosten in Höhe von 51 000 Euro. Diese Kosten sind mit der neuartigen Technologie vermeidbar.

Ultraschallfrequenzen fürs  Bohren und Tiefbohren

Beim Bohren und Tiefbohren erhöhen hochfrequente Schwingungen im Ultraschallbereich (ab 16 kHz) die Produktivität und Prozesssicherheit. Die Ultraschallschwingungen führen in bestimmten Werkstoffen wie Kupfer- oder Aluminiumlegierungen zu werkstofftechnischen Effekten, wodurch die Zerspanungskräfte deutlich sinken.

In der Folge kann die Produktivität durch eine Erhöhung der Schnittwerte gesteigert werden. Ein Beispiel: Bei einem Maschinenstundensatz von 130 Euro, einer jährlichen Planbelegungszeit von 6000 Stunden sowie einem Hauptzeitanteil des Bohrens von 35 Prozent, führt eine 40-prozentige Erhöhung von Drehzahl oder Vorschub Produktivitätssteigerung von 10 Prozent oder Einsparungen in Höhe von 78 000 Euro. Werden diese Schnittparameter um 100 Prozent erhöht, können sogar 136 000 Euro Betriebskosten eingespart werden.

In anderen Anwendungsfällen steht die positive Auswirkung in Bezug auf die Gratbildung im Vordergrund. Durch die Reduzierung der Vorschubkraft wird diese so weit vermindert, dass Bearbeitungsaufwände zum Entgraten reduziert werden und in manchen Fällen sogar vollständig entfallen können. Beim Tiefbohren sorgt die Ultraschallunterstützung für einen verbesserten Spanabtransport und mehr Prozesssicherheit.

Durch die genannten werkstofftechnischen Effekte wird der für die Qualität bestimmende Mittenverlauf verringert. Die Ultraschallschwingung modifiziert zusätzlich Reibungskontakte in der Zerspanungszone und damit den Werkzeugverschleiß: die Werkzeugstandzeit steigt signifikant. In bestimmten Anwendungen, etwa bei der Zerspanung von schwer spanbaren Materialien wie Nickelbasislegierungen, ermöglicht erst die Ultraschallunterstützung eine ausreichende Prozessfähigkeit, akzeptable Werkzeugstandzeiten und damit eine wirtschaftliche Fertigung.

Insbesondere in der Automobilindustrie kann die schwingungsunterstützte Zerspanung einen Beitrag leisten, die Effizienz bei der Fertigung zahlreicher Teilefamilien zu verbessern. Der Automobil- und Industriezulieferer Schaeffler setzt das schwingungsunterstützte Drehen erfolgreich beim Innendrehen in der Radlagerfertigung ein, um die Produktivität weiter zu steigern. Auch die Ultraschallunterstützung realisierte das Unternehmen gemeinsam mit dem Fraunhofer IWU für die Kernbohrungen der Gewinde in den Radlagern.

VibroCut: Ausgründung  aus dem Fraunhofer IWU

Das Gründungsvorhaben VibroCut ist die Antwort des Forscherteams um Oliver Georgi auf das große Interesse vieler Industriepartner an innovativen Lösungen für mehr Effizienz in der Zerspanung. VibroCut wird zukünftig Schwingsysteme vertreiben, die als Funktionserweiterung für bestehende Werkzeugmaschinen nachgerüstet werden können. Darüber hinaus wird das Unternehmen Dienstleistungen wie kundenspezifische Technologieentwicklung, Maschinenintegration und Schulungen anbieten, seine Kunden also mit Komplettlösungen für die schwingungsunterstützte Zerspanung unterstützen.

Der Markteinstieg erfolgt für die Verfahren des Bohrens und Drehens. Das Unternehmen wird sich jedoch nicht auf einzelne Marktnischen beschränkten, sondern künftig weitere Anwendungen in unterschiedlichen Zerspanungsprozessen abdecken. Großes Marktpotenzial sieht VibroCut in der Automobil- und Zuliefererindustrie, im Maschinenbau oder in der Luft- und Raumfahrt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert VibroCut im Rahmen von ‘Exist’, einem Programm zur Unterstützung herausragender forschungsbasierter Gründungsvorhaben. Die Unternehmensgründung ist für Mitte 2023 vorgesehen.

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU 

https://www.iwu.fraunhofer.de

Mit Schwingungsunterstützung erzeugte kurze Späne (Bildvordergrund) im Vergleich zu langen Spänen (konventioneller Drehprozess mit identischen Parametern)

System für das schwingungsunterstützte Drehen

Das künftige VibroCut-Team (von links): Dipl.-Ing. Carlo Rüger (Applikationsingenieur für zerspanungstechnische Prozesse), Dipl.-Ing. Oliver Georgi, (Geschäftsführung, Technischer Vertrieb), M.A. Viola Lehmann (Kaufmännische Leitung, Finanzen, Verwaltung, Marketing), M.Sc. Martin Schwarze (Entwicklung)

Hauptartikel

VibroCut | Vorteile schwingungsunterstützter Zerspanung

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU 09126 Chemnitz Tel. +49 371 5397–0 <a href="https://www.iwu.fraunhofer.de" target="_blank">www.iwu.fraunhofer.de</a>