Kennametal-VHM-Fräser machen Produktion wirtschaftlicher Neue Werkzeugstrategie perfektioniert Fertigung

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Walter Meier (Fertigungslösungen) AG

Die Hele AG, Präzisionszulieferer im Bereich Fräsen und Dreh-Fräsen, hat ihre Werkzeugstrategie neu ausgerichtet. Dabei wurde die Anzahl der Werkzeuglieferanten reduziert. Im Bereich Vollhartmetall (VHM) wurde der Fokus neu auf Kennametal (CH-Vertr.: Walter Meier (Fertigungslösungen) AG) gelegt. Die universell einsetzbare Harvi-Serie für die Stahlbearbeitung sowie die für die Aluminium-Hochvolumenzerspanung ausgelegte «Kor5-Serie» bringen der Hele AG einen erheblichen Nutzen.

In 2019 übernahm Adrian Kuratli (Geschäftsführer) die Hele AG im Rahmen eines Management-Buy-outs (MBO). Seit der Übernahme setzt er konsequent auf moderne Prozessstrukturen, um die Produktivität sowie die Wirtschaftlichkeit auch in der Werkzeugbeschaffung und Logistik zu steigern. Die VHM-Werkzeugserien «Harvi 1 TE» (für Stahl bis Guss) und «Kor5» (Kor = King of Roughing; für Al und NE-Metalle) von Kennametal spielen dabei eine wichtige Rolle.

Zulieferunternehmen mit Fokus auf Fräsbearbeitung

Mit 20 Mitarbeitenden, elf Fräszentren und zwei Dreh-Fräszentren liegt der Schwerpunkt der Hele AG im Fräsbereich. Jährlich müssen rund 2000 Fertigungsaufträge koordiniert und abgewickelt werden. Entsprechend vielfältig ist das Aufgabenspektrum: Beim Fräsen von Faustgrösse bis drei Meter Kantenlänge, beim Drehen von 10 bis 800 mm (800 mm: BAZ mit Drehtisch) Durchmesser ist alles machbar. Aluminium, Edelstahl, Stahl und Guss sind die am häufigsten zu bearbeitenden Werkstoffe, darüber hinaus wird das gesamte Materialspektrum – bis hin zu Inconel – bearbeitet. Geliefert wird in die Schienenfahrzeug-, Lebensmittel- und Bauindustrie, generell in den allgemeinen Maschinenbau.

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Die Seriengrösse reicht vom Einzelteil bis zu 4000 Stück pro Jahr. Vereinzelt werden auch grössere Serien gefertigt. Ein aktuelles Beispiel ist ein Fräsauftrag über 80 000 Teile. Die Rohteile sind in diesem Fall Schmiederohlinge. Mit einer Schwenkbrücke werden auf der Maschine 50 Bauteile in einer Aufspannung innerhalb von vier Stunden in einem Durchgang gefertigt. Danach kommt per Palettentransfer das nächste Teil auf die Maschine.

Bisherige Werkzeugbeschaffung

So weit ein kurzer Einblick in die Fertigungskompetenzen des Unternehmens, zurück zur Prozessoptimierung: Ein Teil- und zugleich Schlüsselsegment der Prozessoptimierung ist die Werkzeugbeschaffung und -verwaltung, die bisher eher heterogen organisiert war und sich zum Teil an den Werkzeugkosten pro Werkzeug orientierte. Letzteres unabhängig von Leistung und Standzeit der Werkzeuge. Aus der bisherigen Werkzeugbeschaffungsstrategie resultierte eine relativ hohe Anzahl an Werkzeuglieferanten, was aus Sicht der Werkzeuglogistik sowie der Organisation und letztlich der Wirtschaftlichkeit nicht förderlich war.

Adrian Kuratli: «Sich nur an den eigentlichen Werkzeugkosten zu orientieren, ist aus unserer Sicht nicht mehr zeitgemäss, weil dadurch die eigentliche Leistungsfähigkeit der Werkzeuge und der Produktion als solche nicht optimal ausgeschöpft werden kann. Deshalb haben wir eine umfassende Evaluation durchgeführt, um die Werkzeugbeschaffung optimal auf unser Produktionsumfeld abzustimmen.»

Optimierungspotenzial im Bereich des VHM-Fräsprogramms

Die Fertigungsspezialisten der Hele AG haben das gesamte Werkzeugspektrum auf den Prüfstand gestellt. Die bisherige Werkzeugbeschaffung wurde von Grund auf analysiert. Im Bereich der Wendeplattenfräser verfügte man bereits über sehr leistungsfähige Partner. Optimierungspotenzial gab es hingegen im Bereich der Vollhartmetallfräser.

A. Kuratli: «Bisher haben wir bei den VHM-Fräsern auf ein breites Spektrum von Lieferanten gesetzt. Hier sahen wir eindeutig Handlungsbedarf.»

1600 Werkzeugaufnahmen

A. Kuratli: «Aus strategischen Gründen haben wir uns auf weniger, dafür aber qualitativ hochwertigere Werkzeughersteller konzentriert. Daraus ergeben sich unter anderem folgende Vorteile: Wenn wir höhere Stückzahlen haben, können wir bessere Preisstrukturen erzielen. Ein weiterer Faktor ist, dass der Bestellaufwand geringer wird.»

Dass Kennametal bzw. die Walter Meier (Fertigungslösungen) AG einer der Technologiepartner wurde, liegt daran, dass Kennametal über ein Vollsortiment an Werkzeugen verfügt, also von Vollhartmetallfräsern und -bohrern bis hin zu Wendeplattenwerkzeugen das gesamte Werkzeugspektrum anbietet. Es lag aber auch daran, dass Kennametal mit der relativ jungen Harvi-Serie ein VHM-­Fräswerkzeug entwickelt hat, das für ein breites Werkstückspektrum im Bereich der Eisenmetalle bis hin zu Inconel ausgelegt ist.

Zudem haben sich die Vollhartmetallfräser von Kennametal als qualitativ sehr hochwertig erwiesen. Walter Meier als Vertreter verfügt zudem über ein aus­gezeichnetes Werkzeugmaschinenprogramm und ein hohes Fertigungs-­Know-how, wo sich zusätzliche Synergien ergaben.

Praktische Werkzeugevaluation

Im Rahmen der Evaluierung der Fräswerkzeuge wurden konkrete Fräsversuche am bestehenden Bauteilsegment durchgeführt.

A. Kuratli: «Unsere Fertigungstechniker wurden systematisch in die Evaluationsphase eingebunden, um deren Erfahrungswerte in die Analyse einfliessen zu lassen. Da die Wendeplattenfräser im Einsatz waren, konzentrierten wir uns bei der Evaluation auf den VHM-Bereich. Es war uns wichtig, die Performance der Kennametal-­Werkzeuge im Vergleich zu unseren bisher eingesetzten Werkzeugen zu ermitteln. Werkzeugperformance bedeutet, dass wir uns konsequent an der Leistungsfähigkeit, der Prozesssicherheit und der Qualität der Werkzeuge orientieren. Wenn ein Werkzeug beispielsweise 20 Prozent teurer ist als das des Wettbewerbers, aber 50 Prozent höhere Standzeiten oder Produktivität aufweist, dann ist es aus gesamtwirtschaftlicher Sicht vorteilhaft, in teurere Werkzeuge zu investieren. Entscheidend sind letztlich die Gesamtkosten am Ende der Prozesskette, die sich aus unserer Sicht mit Hochleistungswerkzeugen und der Konzentration auf weniger Werkzeuglieferanten deutlich reduzieren lassen.»

Werkzeugvergleich: 5-fache Standzeit

Im Bereich Vollhartmetall arbeitete die Hele AG bisher mit einem Schweizer Hersteller zusammen, der die Benchmark darstellte.

A. Kuratli: «In mehreren Fräsversuchen, bei verschiedenen Versuchsaufbauten und mit unterschiedlichen Materialien haben wir unsere bisher eingesetzten Vollhartmetallwerkzeuge mit den Leistungswerten der Vollhartmetallwerkzeuge von Kennametal verglichen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Harvi-Serie von Kennametal im Vergleich zu unseren bisher eingesetzten VHM-Fräsern eine Standzeit von bis zu 300 Minuten statt 60 Minuten aufweist. Das ist ein Faktor fünf. Die hervorragende Standzeit gegenüber unseren bisher eingesetzten Fräswerkzeugen – das waren keine No-Name-Fräser – hat uns sehr überrascht, so dass wir weitere Versuche durchgeführt haben, die unsere Ergebnisse bestätigten.»

Geformte Schneide erhöht Standzeit massiv

Mendim Ramadani, Technischer Verkaufsberater (Werkzeuge) Walter Meier (Fertigungslösungen) AG: «Die Ursache liegt im Detail: Die Kennametal-Fräser-Serie ‹Harvi 1 TE› verfügt u. a. über eine geformte Schneide in den hoch beanspruchten Schneidenbereichen. Dadurch verteilen sich die Belastungen auf eine grössere Schneidenfläche; ein kleiner Unterschied mit einer grossen Wirkung.»

HARVI 1 TE – leistungsstarke universelle VHM-Fräser

M. Ramadani: «Die Stärke der Harvi-­VHM-Fräserserie liegt darin, dass sie ein breites Spektrum an Werkstoffen abdecken kann. Von hochwarmfesten Hochleistungslegierungen, Stahl, rostfreien Stählen bis hin zu Gusseisen, wobei in allen Werkstoffen ein hohes Zeitspanvolumen erzeugt werden kann.»

A. Kuratli: «Was Herr Ramadani anspricht, ist genau der universelle Werkzeugcharakter, der für unser breites Aufgabenspektrum so wichtig ist. Genau so ein Werkzeug haben wir gesucht. Ich kann mir keine bessere Alternative vorstellen. Zudem stimmen die Leistungsdaten sowohl bei den Schnittdaten als auch bei der Standzeit. Und das in den unterschiedlichsten Werkstoffen. Kennametal hat hier eine sehr überzeugende Fräserserie entwickelt. Statt auf vier Fräsertypen für vier Werkstoffe setzen wir nun auf die Harvi-­Serie, die das gesamte Zerspanungsspektrum abdeckt, unsere Werkzeuglager nicht überlastet und die Werkzeugkosten an sich – und den logistischen Aufwand darüber hinaus – reduziert.»

Fokus auf Zeitspanvolumen oder Standzeit

A. Kuratli: «Mit welchen Vorschüben wir die Werkzeuge fahren, machen wir von einer wirtschaftlichen Gesamtbetrachtung des Auftrags abhängig. Dabei spielen sowohl die Bearbeitungszeit (Maschinenkosten) als auch die Standzeit der Werkzeuge eine wesentliche Rolle. Wir versuchen uns in einem Optimum zu bewegen, wo weder die Werkzeugkosten noch die Maschinenkosten unnötig ansteigen. Bei mittleren bis grossen Serien setzen wir daher konsequent auf Optimierungen im Bereich des Zeitspanvolumens.»

Aluminium: Kor5-Fräser bringt Maschine an Leistungsgrenze

Ein weiteres Highlight ist die KOR-Baureihe (Kor = King of Roughing) von Kennametal für die Zerspanung von NE-Metallen.

M. Ramadani: «Die KOR-VHM-Fräser sind eine Fräserserie für Aluminium und Buntmetalle, die durch ihr enormes Zeitspanvolumen überzeugt. Sie sind für maximales Zeitspanvolumen ausgelegt.»

A. Kuratli: «Das kann ich bestätigen, mit den KOR-Fräsern bringen wir unser neuestes Bearbeitungszentrum bei der Hochvolumenzerspanung von Aluminium direkt an seine Leistungsgrenze. Das hat uns nachhaltig positiv überrascht. Mit den Kennametal-KOR-Fräsern setzen wir auf maximales Zeitspanvolumen. Derzeit fahren wir bis zu 20 m/min Vorschub. Die Grenzen liegen nicht im Werkzeug, sondern in der Leistung der Hauptspindel.»

Die Kor5-Fräser sind, wie die einlei­tenden Sätze vermuten lassen, für die Schruppbearbeitung von Aluminiumteilen konzipiert und generell für dynamisches Fräsen mit geringem radialem Eingriff bei voller Fräslänge ausgelegt. Spanbrecher und innere Kühlmittelzufuhr durch den zentralen Kühlkanal unterstützen die effektive Spanabfuhr aus der Schnittzone und reduzieren die Temperatur.

Fünf Schneidkanten ermöglichen hohe Vorschübe und ein hohes Zeitspanvolumen. Eine speziell entwickelte Spannutform gewährleistet den Kühlmittelfluss, eine effiziente Spanabfuhr und eine maximale Schnitttiefe von 3xD und neu auch in 5xD.

M. Ramadani: «Mit dem Kor5-Fräser können beim Zerspanen von Aluminium bis zu 66% höhere Tischvorschübe im Vergleich zum Wettbewerb gefahren werden. Ein Safe-Lock-Schaft verhindert das Herausziehen des Schaftfräsers aus dem Spannfutter.»

Fazit

A. Kuratli: «Wenn man auf einer Maschine ständig wechselnde Kleinserien mit Einzelteilen und wechselnden Materialien hat, ist die Strategie, Werkzeuge einzusetzen, die für verschiedene Materialien vielseitig einsetzbar sind, aus unserer Sicht mit einigen Vorteilen verbunden. Dies ist abhängig von der gesamten Werkzeuglogistik, Nebenzeiten, Werkzeugkosten, Grösse des Werkzeuglagers, Aufwand für das Rüsten der Werkzeuge etc. Wir konnten den Werkzeugbestand auf ein Minimum reduzieren und arbeiten dank der Stärken der Kennametal-Hochleistungsfräser sehr produktiv und wirtschaftlich.» SMM

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