Bohrungsbearbeitung in der WZM-Industrie Klares Ziel: Mannlos rückwärtsplansenken

Autor / Redakteur: Thomas Eisenbart, Benno Zünd, Heule Werkzeug AG / Anne Richter

Plansenkungen an der rückwärtigen Bohrungskante stellen regelmässig eine Herausforderung dar. Starrag hat dieses Problem mit dem Heule-BSF-Rückwärtsplansenker gelöst, dabei die Produktionszeit markant gesenkt und die Prozesssicherheit erhöht.

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Die Maschinenkomponenten weisen zwischen 6 und 20 Bohrungen auf, die mit Rückwärtsplansenkungen mit Senktiefen zwischen 5 und 44 mm versehen werden.
Die Maschinenkomponenten weisen zwischen 6 und 20 Bohrungen auf, die mit Rückwärtsplansenkungen mit Senktiefen zwischen 5 und 44 mm versehen werden.
(Bild: Heule)

Stefan Meier, Head Center of Production Excellence bei Starrag erinnert sich: «Das aufwändige Anbringen der Rückwärtsplansenkungen mit dem Trägerwerkzeug und dem aufsteckbaren Senkkopf war schon lange ein Punkt auf der Liste der zu verbessernden Prozesse. Konkrete Ideen hierzu entstanden, als Heule sein neues BSF-Werkzeug an der EMO 2013 vorstellte.» Starrag ist bekannt für ihre fünfachsigen Bearbeitungszentren, welche für die Herstellung von Turbinenschaufeln eingesetzt werden. Für die Konzerntochter Bumotec, welche Bearbeitungslösungen für die Uhren- und Schmuckindustrie anbietet, werden am Standort Rorschacherberg wichtige Maschinenkomponenten wie z. B. das Maschinenbett bearbeitet. Dabei erfüllen sie höchste Anforderungen an die Präzision wie z.B. die Ebenheit von 5 µm auf 400 mm2 oder auch an die Parallelität sowie die Positionstoleranzen. Eine neu entwickelte Werkzeugmaschine gab den Anstoss für die Ingenieure von Starrag, eine effizientere Lösung für die Rückwärtsplansenkungen zu suchen. Bis dato kamen manuell aufsteckbare Rückwärtssenker zum Einsatz, bei denen sich der Bediener aufwändig für jede Bohrung zwei Mal in den Bearbeitungsraum begeben musste.

BSF-Rückwärtsplansenk-Werkzeug für den automatisierten Betrieb

Die neuen Maschinenbauteile weisen zwischen 6 und 20 Bohrungen auf. Die Dimensionen der Bohr-/Senkdurchmesser sind Ø11/Ø16,5; Ø11/Ø18; Ø9/Ø15; Ø8,5/Ø13,5 und weisen Senktiefen zwischen 5 bis 44 mm auf. Beim Werkstoff handelt es sich um Gusseisen (GGG). Das Unternehmen suchte nach einer Lösung, die den automatischen, mannlosen Betrieb ermöglicht.

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Die hauseigene firmenübergreifende Technologie-Gruppe «Strukturteile» verfolgte die Entwicklungen der Firma Heule schon seit geraumer Zeit. Die Bauteile der neuen Serie boten nun Gelegenheit für einen ersten Test. Hierfür ins Auge gefasst hatten sie das BSF-Rückwärtsplansenk-Werkzeug, welches speziell für den automatisierten Betrieb konzipiert und sofort ohne Drehmomentstütze und ohne Auffahrmechanismus einsetzbar ist. Ausgelegt ist es für Bohrungen von 6,5 bis 21,0 mm und für Senkverhältnisse bis 2,3 x Bohrungsdurchmesser. «Ziel der Entwicklung war es, die wirtschaftliche und prozesssichere Bearbeitung bei Klein- und Mittelserien zu gewährleisten – dies auch bei grossen Senkverhältnissen. Kurze Zykluszeiten, vielseitige Verwendbarkeit auch an schwer zugänglichen Stellen sind weitere Trümpfe», ergänzt Harry Studer, Leiter Entwicklung bei Heule.

Hartmetallmesser trotzt Gusshaut

Im Vorfeld der Tests äusserten die Starrag-Techniker Bedenken, ob das BSF-Werkzeug mit der anspruchsvollen, undefinierten Gusshaut und den unterschiedlichen Gussdimensionen fertigwerden würde. Im Gegenzug stimmte sie das einfache Funktionsprinzip sehr zuversichtlich: «Was so einfach aufgebaut ist, funktioniert zuverlässig!», war Stefan Meier überzeugt. Wie BSF arbeitet: Nach Aktivierung der Spindel klappt das Hartmetallmesser bei einer Initialdrehzahl und der zugehörigen Fliehkraft infolge Eigengewicht aus. Über einen Innenkühlmittel-Impuls klappt das Messer mittels Steuerbolzen nach Belieben prozesssicher wieder ein.

Der bei Heule zuständige Produktmanager, Thomas Eisenbart, begleitete die Inbetriebnahme der Testwerkzeuge und verkürzte damit die «Lernkurve» auf ein Minimum. Die bis zu 8 mm unterschiedlichen Rohlingsabmasse bei theoretisch gleichen Teilen zwangen Starrag zu relativ grossen Sicherheitsabständen, was sich negativ auf die Bearbeitungszeit auswirkte. Die Qualität der Flächen erfüllte die Erwartungen des Kunden von Beginn weg.

Einfach, zuverlässig, effizienter

Aufschlussreich sind die Erfahrungen, die die Fertigungsmitarbeiter während eines ganzen Jahres im Produktivbetrieb gewonnen haben. Die Zuverlässigkeit war – wie von Starrag erwartet – einwandfrei. Obwohl bei Senktiefen bis 5 mm trocken und nur darüber mit der Innenkühlung gearbeitet wurde, blieb das Messerfenster spänefrei. Das Ein- und Ausklappen funktionierte zu 100 %. Desgleichen traten auch keine Probleme mit allfällig verschmutztem Kühlwasser auf. Zum reibungslosen Betrieb trug auch die konsequente Instandhaltung bei. Beat Wirz, Mitarbeiter Fertigung, erläutert dazu: «Vor jedem Einwechseln haben wir die Werkzeuge einfach kurz kontrolliert und gereinigt. Im Bedarfsfall liessen sich die Messer mühelos austauschen.» Zum Schluss fasst Stefan Meier zusammen: «Der Umstieg auf die neue Fertigungsmethode hat sich gelohnt. Den mannlosen Betrieb und die damit anvisierten Einsparungen und Prozessverbesserungen haben wir erreicht. Die Prozesssicherheit und die Zuverlässigkeit des Werkzeugs sorgen für einen störungsfreien Betrieb.» SMM

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