Leistungsplus: Gewindeformer und Tieflochbohrer

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Oft Bruch der Gewindewerkzeuge

«Die Bruchstücke verklemmten sich im Werkstück und waren nicht wieder herauszubekommen», erinnert sich Michael Gassdorf. Einziger Ausweg: Erodieren. Ein externer Dienstleister mit entsprechend grosser Erodiermaschine hat die Gewindebohrerfragmente entfernt. Dauer der Prozedur inklusive Versandwege: etwa zwei Wochen. Die internen Abläufe wurden dadurch erheblich gestört, viel Zeit ging verloren. Immer wieder mussten die Maschinen ausser Plan umgerüstet werden, damit die Fertigung ihre Arbeit mit anderen Bauteilen fortsetzen konnte.

Auch Alu formt sich willig

Inzwischen haben die Spezialisten in Bielefeld die Herstellung der M6-Gewinde im Griff. «Bei der Suche nach einer Lösung, den Prozess sicherer und schneller zu machen, dachten wir schon früher an eine Umstellung auf Gewindeformer», blickt Olaf Rolke von der CNC-Programmierung bei Fischer & Krecke zurück, «doch mangels Erfahrungen mit Aluminium blieben wir zunächst beim Gewindeschneiden.» Aber Norbert Timmer, technischer Berater bei der Walter Deutschland GmbH, überzeugte ihn vom Gegenteil: «Gewindeformen funktioniert auch bei Aluminium.»

Der Zerspanungsfachmann tauschte den Gewindebohrer im Magazin der Werkzeugmaschine (Heller BZ 2000) gegen einen Gewindeformer vom Typ Protodyn SF der Marke Walter Prototyp aus. Im gleichen Zug wurde der Kernlochbohrer durch ein zum Gewindeformen geeignetes Werkzeug ersetzt.

Gewindeformer formt prozesssicher mit selben KSS

Der Umstieg erwies sich als voller Erfolg. Selten erlebt man, dass sich ein neues Werkzeug so reibungslos in einen Gesamtprozess einfügt. Und das trotz erschwerender Nebenumstände: So verfügt die Maschine über keine Synchronspindel, es muss mit Ausgleichsadapter gearbeitet werden. Das Kühlschmiermittel wird standardmässig mit 5-7% Kühlschmieröl versetzt, diese Konzentration wollten die Fertigungsverantwortlichen unter allen Umständen beibehalten.

Höhere Kühlschmierstoffkonzentrationen, wie häufig für das Gewindeformen empfohlen, würden zusätzliche Kosten und Handlingsaufwand verursachen. «Wir waren erstaunt, die Umstellung auf den Gewindeformer funktionierte auf Anhieb ohne jede Veränderung der vorhandenen Parameter», bilanziert Michael Gassdorf. «Wir korrigierten lediglich die Schnittgeschwindigkeit auf 31 m/min nach oben, und das war ganz in unserem Interesse.»

Bei einer Anzahl von 26 Gewinden pro Kammerrakelbalken und 15 pro Versteifungsplatte kommen unter dem Strich rund 15 Stunden eingesparter Maschinenkapazität im Jahr zusammen - bezogen auf eine entsprechende Anzahl Druckmaschinen mit jeweils acht bis zehn Rakelstationen. Das ist reine Gewinde-Fertigungszeit.

Gewindeformer hält 40000 Bohrungen

Hinzukommen die kaum kalkulierbaren Einsparungen für ausserplanmässige Umrüstungen und den externen Erodierprozess. Und dabei gibt es sogar noch Luft nach oben: «40 m/min Schnittgeschwindigkeit wären sicher machbar», schätzt CNC-Programmierer Olaf Rolke. Auch in Sachen Standzeit gibt es Vorteile: Laut Hersteller schafft der Gewindeformer 40'000 Bohrungen, mehr als jeder herkömmliche Gewindebohrer.

Bohren ohne Auszeit

Dass auch in der Tiefe viel Einsparpotenzial liegt, zeigt sich bei der Herstellung von Schmierbohrungen mit 10 mm Durchmesser in Farbwerksböcken aus ST52. Die Bauteile werden für die Druckstufe benötigt. Neu sind diese Teile zwar nicht, aber da ständig neue Druckmaschinenvarianten hinzukommen, werden seit einiger Zeit tiefere Schmierbohrungen benötigt. Bisher waren 130 mm Tiefe das Maximum, inzwischen sind es 292 mm.

Das übliche Werkzeug für diesen Prozess war lange Zeit ein HSS-Bohrer. Nachteil: Die Werkzeugmaschine, eine DMC 60H, musste mehrmals zurückfahren, um die Späne zu entleeren. Die Bearbeitung für zwei Bohrungen pro Werkstück dauerte verhältnismässig lange.

Standard-VHM-Bohrer blieb oft stecken

Zunächst versuchten es die Fertigungsverantwortlichen bei Fischer & Krecke mit einem Standard-VHM-Bohrer. Dieser blieb jedoch häufig im Material stecken. Schliesslich wurde man auf die XD-Technologie von Walter Titex aufmerksam. XD-Bohrer verfügen über einen internen Kühlkanal; Spitze, Schneidengeometrie, Beschichtung, Spiralwendel und VHM-Körper sind für tiefe Bohrungen optimiert. Die maximale Bohrtiefe liegt bei 30xD.

Ein spezieller Pilotbohrer gibt die Richtung vor, so dass die Bohrerspitze auch dort ankommt, wo erwartet. Gebohrt wird in einem Arbeitsgang, ein Zurückfahren zur Späneentleerung ist nicht mehr erforderlich. Für die Farbwerksböcke wurde der Typ Alpha 4 A6985TFP-10 XD30 gewählt, der sich für sämtliche Werkstückvarianten eignet.

Feintuning um Späneform zu optimieren

Auch diese Umstellung funktionierte auf Anhieb: «Wir haben mit den Standardschnittwerten begonnen, welche unsere Software TEC+CCS vorschlägt», erklärt Norbert Timmer, «in einem zweiten Schritt haben wir noch ein Feintuning vorgenommen, um die Späneform zu optimieren.» Mit TEC+CCS stellt Walter ein Softwaretool zur Beratungsunterstützung zur Verfügung.

Hinter der Software steht eine leistungsstarke Datenbank, die nicht nur die Artikel, sondern darüber hinaus auch Schnittdaten und Anwendungsmöglichkeiten enthält. Bei 1200 Bauteilen pro Jahr mit je zwei Schmierbohrungen sind die Spareffekte bei diesem Prozess gewaltig. Der früher eingesetzte HSS-Bohrer brauchte für ein Werkstück 241 Sekunden, mit dem XD-Bohrer von Walter Titex reduziert sich diese Zeit auf 42 Sekunden.

Künftig für alle Bohrungen ab 7xD

Unter dem Strich führt die Werkzeugumstellung auf 70 Stunden freie Maschinenkapazität pro Jahr. Auch hier ist mit weiteren Einsparungen durch die Ausdehnung der Technologie auf andere Bauteile zu rechnen. Fertigungsmeister Michael Gassdorf bekräftigt: «Wir werden diese Werkzeuge künftig für alle Bohrungen mit einer Tiefe von mehr als 7xD verwenden.»

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