Optimierung komplexer Zerspanprozesse

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Klassischer Sondermaschinenbau

Da es hier oftmals um die Herstellung sehr komplexer Werkstücke geht und weil die Stückzahlen von 1 bis hin zu Kleinserien reichen, bedarf es zur Steuerung der Produktionsabläufe einer durchgängigen Organisation.

Dazu sagte Dipl.-Ing. Johann Eberle, Leiter Qualitätsmanagement und stv. Betriebsleiter des Werks Treuchtlingen: «Wir betreiben in unserem Werk klassischen Sondermaschinenbau, der jeden Tag an die 50 neue Teile hervorbringt. Parallel dazu sind hier für alle Sparten pro Monat um die 2000 Fertigungsaufträge mit Stückzahlen 1 bis 40 zu bewältigen. Die Teile haben sehr unterschiedliche Bearbeitungs- und Durchlaufzeiten und müssen doch absolut termingerecht geliefert werden, weil sonst in anderen Bereichen die Produktion stoppt. Deshalb steuern wir die Fertigung über etwa 30 Kennzahlen und wissen somit immer genau, wo wir stehen.»

Ein Abnahme-Teil, das es in sich hat

Folglich kommt es zur Sicherstellung der Lieferfähigkeit und der Wirtschaftlichkeit in einem grossen Masse auf ausreichende Kapazitäten und eine hohe Effizienz an, und dafür investiert Krauss Maffei auch immer wieder in modernste Werkzeugmaschinen.

Um die bis dato sehr aufwändige Bearbeitung eines bestimmten Teilespektrums für die Extrusion nachdrücklich rationalisieren zu können, entschied sich die Werksleitung zum Investment in ein innovatives Multifunktions-Bearbeitungszentrum vom Typ Intergrex e-1060V/6II von Mazak, wobei es sich hier um ein Hochleistungs-Drehfräszentrum mit dem gros­sen Arbeitsbereich X=1525, Y=1060 und Z=1345 handelt. Die Anlage ist mit einem Palettenwechsler und Palettenbahnhof bestückt und weist ein auf 240 Stationen erweitertes Werkzeugmagazin mit automatischem Werkzeugwechsler auf. So weit, so gut, doch die Treuchtlinger Zerspanspezialisten stellten die Forderung, das multifunktionale Bearbeitungszentrum als komplett mit Werkzeugen gerüstete Einheit, und abgestimmt auf die Bearbeitung eines komplexen Abnahmeteils, geliefert zu bekommen. Beim Abnahmeteil handelte es sich um einen in Funktion und Bearbeitung sehr aufwändigen Wendelverteiler aus dem Werkstoff 42 CrMo 4 V (vergütet auf 1000N/mm2), dessen reine Bearbeitungszeit damals bei 26,7 Stunden lag. Die Techniker von Krauss Maffei, vom Mazak-Vertriebspartner Martin Werkzeugmaschinen, Nürnberg, und schliesslich vom Zerspanwerkzeuge-Spezialisten Iscar Germany GmbH setzten sich an einen Tisch und begannen die Erstausrüstung der Integrex zu planen und zu projektieren.

Kritische Bohroperation

Werner Hüttinger, bei Krauss Maffei im Werk Treuchtlingen u.?a. für Werkzeugtechnologie zuständig, sagte dazu: «Wir haben mit Iscar-Werkzeugen über die Jahre beste Erfahrungen gemacht und werden im positiven Sinne immer wieder von wirklich nützlichen Werkzeug-Innovationen überrascht. Dies wurde auch ganz besonders wieder am Projekt Wendelverteiler, also dem Abnahmeteil für die Integrex, deutlich. Wir haben hier eine kritische Bohroperation, die u.?a. dadurch gekennzeichnet ist, dass das Werkzeug beim Bohrungsaustritt auf einer Länge von 60mm einen unterbrochenen Schnitt, der auch noch auf 0 ausläuft, aufweist. Mit Hilfe von Iscar erarbeiteten wir den Plan, diese Bearbeitung auf der neuen Maschine anders anzugehen, um den Prozess schneller zu machen und sicherer darstellen zu können.»

Nach eingehender Abstimmung kümmerten sich in der Folgezeit Uwe Wunsch, Beratung & Verkauf, und Tobias Faber, Anwendungstechnik&Beratung bei der Iscar Germany GmbH, um die Auswahl und Auslegung der Werkzeuge und arbeiteten dabei eng mit den Mazak-Technikern zusammen.

Neues Tiefbohr-Werkzeugsystem

Beide Partner betraten mit dieser Erstausrüstung Neuland und konnten die vielschichtigen Herausforderungen am Ende mit Bravour meistern.

Tobias Faber führte dazu aus: «Mit dem neuen Tiefbohr-Werkzeugsystem DR-DH für den Einsatz auf Bearbeitungszentren und Drehmaschinen haben wir ein Werkzeug im Programm, das ausserordentliche Leistungen ermöglicht. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass die Maschine über genügend Leistung (Integrex=80 kW) verfügt, die Adaption an das IKZ-System (Innere Kühlmittel-Zuführung) des Bohrwerkzeugs möglich ist und dass vor allem ein grösserer Kühlmitteltank sowie genügend Kühlmitteldruck vorhanden sind. Nur dann kommt das Leistungsvermögen des Injektorbohrers DR-DH zum Tragen.»

Besondere Anordnung der Schneidplatten

Die Tiefbohrwerkzeuge DR-DH zeichnen sich ansonsten durch eine besondere Anordnung der Wendeschneidplatten bzw. der Schneiden, deren «Weichschneider-Geometrie» und vor allen Dingen durch seitliche Hartmetall-Führungsleisten aus. Ausserdem sorgen die Kühlkanäle für die zielgenaue Schmierung und Kühlung am Schnittpunkt und gewährleisten über den hohen Kühlmittel-Durchsatz und -Druck auch das Ausschwemmen der Späne.

Bohrungsbearbeitungszeit um 60% reduziert

Der Bohrer für den Wendelverteiler hat einen Durchmesser von 26,5 mm und bohrt hier ein Loch mit 220 mm (!) Tiefe. Bei einer Spindeldrehzahl von 871 1/min, einem Vorschub von 0,12 mm und der Schnittgeschwindigkeit von 70 m/min konnte die reine Bohrbearbeitungszeit um über 60?% reduziert werden.

Es wird nur noch per Schaftfräser pilotiert, den Rest erledigt dann in einem Zug der Tieflochbohrer DR-DH. Bezüglich des bereits erwähnten 60 mm langen Auslaufs des Bohrers im unterbrochenen Schnitt wäre noch zu erwähnen, dass dabei lediglich der Vorschub auf 0,05 mm/U verringert wird. Doch nicht nur beim Tieflochbohren, sondern auch bei weiteren Bohr- und Fräsbearbeitungen am Wendelverteiler konnten mit Hilfe von Iscar-Werkzeugen die Bearbeitungsprozesse zum Teil optimiert werden.

Nutfräsen: vier statt 15 Zustellungen

Uwe Wunsch meinte diesbezüglich: «Zum Vollnuten mit 30mm Tiefe am selben Bauteil bringen wir jetzt einen Vollhartmetallfräser zum Einsatz. Es sind nur noch vier anstelle früher 15 Zustellungen erforderlich, was die Bearbeitungszeit erheblich reduziert hat. Des Weiteren verwenden wir zum Einbringen einer grossen Bohrung mit 185 mm Durchmesser und 220 mm Tiefe ein hochleistungsfähiges Millshred-Fräswerkzeug mit runden Wendeschneidplatten und konnten auch hier die Bearbeitungszeit drastisch zurückfahren.»

Information

Iscar Hartmetall AG

Wespenstrasse 14, 8500 Frauenfeld

Tel. 052 728 08 50, Fax 052 728 08 55

office@iscar.ch, www.iscar.ch

Weitere im Beitrag erwähnte Unternehmen

Anwender

Krauss Maffei Technologies GmbH

Krauss-Maffei-Strasse 2, D-80997 München

Tel. 0049 89 88 990

www.krauss-maffei.de

Werkzeugmaschinenhersteller

Yamazaki Mazak Deutschland GmbH

D-73037 Göppingen

www.mazak.de

Mazak-CH-Vertretung

Wenk AG

Solothurnstrasse 160, 2500 Biel

Tel. 032 344 98 00, Fax 032 344 98 99

info@wenk-ag.ch, www.wenk-ag.ch