Problemlösung durch neue Bohrwerkzeuge und geändertes Bearbeitungsverfahren Perfekte Bohrstrategie für Hochleistungsgetriebe

Redakteur: Matthias Böhm

>> Ein Fertigungsproblem bei der Claas Industrietechnik GmbH in Paderborn bei der Bearbeitung von Lagerringen konnte durch eine geänderte Fertigungsstrategie und den Einsatz moderner Bohr- und Senkwerkzeuge von Ingersoll gelöst werden. Der Bericht zeigt auf, wie eine ausgefeilte Bohrtechnologie eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht.

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Die vertikale Bearbeitungssituation am Dreh-Fräszentrum.
Die vertikale Bearbeitungssituation am Dreh-Fräszentrum.
(Bild: Ingersoll)

Ein exzellentes Beispiel für die Entwicklung eines zukunftsweisenden Produktes ist das neue stufenlose Getriebe EQ 200. Hierbei handelt es sich um eine Eigenentwicklung und Eigenfertigung der Claas Industrietechnik (CIT) in D-Paderborn. Insgesamt wurde ein zweistelliger Millionenbetrag in modernste Fertigungstechnologien und eine Montagelinie nach automotiven Standards investiert.

Stufenloses Getriebe für 184 PS Leistung

Das neue Getriebe wurde für den Einsatz in Traktoren der Mittelklasse entwickelt und findet in den Baureihen ARION 500/600 CMATIC in den Leistungsklassen 140 – 184 PS Verwendung.

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Die Vorzüge des neuen stufenlosen Getriebes zeigen sich vor allem, wenn Traktoren sehr vielseitig eingesetzt werden – von langsamen Pflegearbeiten über schwere Bodenbearbeitung oder Zapfwellenbearbeitung bis hin zu schnellen Transportfahrten.

Beim automatischen Wechsel der Fahrstufe ändert sich nicht nur die Übersetzung, sondern auch der gesamte Kraftfluss durch das Getriebe.

Die Drehzahlen der beiden Kupplungswellen gleichen sich beim Beschleunigen immer weiter einander an, bis sie die gleiche Drehzahl erreicht haben. In diesem perfekten Synchronpunkt schaltet die Lamellenkupplung. Somit erfolgt der Fahrstufenwechsel - auch unter Last – ohne Drehzahl- und Drehmomentsprung. Der Fahrer bemerkt vom Fahrstufenwechsel nichts und kann durchgehend von 0 bis 50 km/h beschleunigen.

Kontinuierliche Prozessoptimierung

Spektakuläre Neuentwicklungen, wie das neue Getriebe, sind natürlich nicht das einzige Aufgabengebiet der Fertigungsspezialisten bei der Claas Industrietechnik GmbH. Um die Wettbewerbsfähigkeit in- und ausserhalb der eigenen Gruppe zu festigen und zu verbessern, werden alle bestehenden Fertigungsprozesse immer wieder kritisch beobachtet.

Ein Prozess, der schon länger im Fokus der Fertigungsplaner stand, war die Bearbeitung eines Lagerringes mit Vollbohrern. Durch häufige Werkzeugbrüche und geringe Standmenge war die Prozesssicherheit dieser Bearbeitung nicht zufrieden-stellend. Der letzte Anstoss zur Problembehandlung kam vom Meister in der Lagerhaltung, indem er Herrn Viktor Geier (Meister Bereich Scheibenfertigung) ansprach mit der Information: „Deine Leute holen jeden 2. Tag einen neuen Bohrer.“

Da Herr Michael Tobisch (Anwendungstechniker Fa. Ingersoll) gerade im Hause Claas Industrietechnik GmbH Drehversuche durchführte, wurde er von Herrn Viktor Geier kontaktiert und um einen Werkzeugvorschlag gebeten.

Bearbeitung des Lagerringes aus 42CrMo4 V

Nach einer kurzen Analyse des Problems legte Herr Tobisch einen Bearbeitungsvorschlag vor, der nicht nur ein neues Werkzeugkonzept, sondern auch eine geänderte Bearbeitungsstrategie vorsah.

Die zu bearbeitenden Lagerringe sind aus Material 42CrMo4 V und müssen mit 20 Schraubenbohrungen mit zugehöriger Schraubenkopfsenkung versehen werden.

Bei der bestehenden Bearbeitung mit Vollbohrer wird zuerst die grössere Schraubenkopfsenkbohrung (D = 20 mm) und anschliessend die kleinere Schraubenbohrung (D = 13 mm) als Durchgangsbohrung gebohrt. Hierbei kam es häufig zum Werkzeugbruch.

Bearbeitung auf Multitasking Dreh-Fräszentrum

Nach dem neuen Konzept wird erst die Schraubenbohrung (D = 13 mm) komplett mit einem Ingersoll GoldTwist Wechselkopfbohrer gebohrt und anschliessend die Schraubenkopfsenkung (D = 20 mm) mit einem Wendeschneidplatten–Senkfräser erzeugt. Die Fertigung der Lagerringe erfolgt auf einem Multitasking Dreh-Fräszentrum in vertikaler Bearbeitungsposition.

An die Bearbeitungsaufgabe angepasste Bohrwerkzeuge bringen den Erfolg

Die gewählten Werkzeuge sind für die unterschiedlichen Bohrverfahren (zum einen Durchgangsbohrung zum anderen Senkung) wesentlich besser geeignet und so hat die Änderung der Bearbeitungsstrategie durch Herrn Tobisch auf Anhieb zu erheblichen Verbesserungen der gesamten Lagerringbearbeitung geführt:

  • Die Werkzeugbrüche bei der Bearbeitung der Durchgangsbohrung (D = 13 mm) sind komplett eliminiert.
  • Die Prozesssicherheit der Lagerringbearbeitung wurde drastisch verbessert.
  • Die Standmenge bei beiden Bearbeitungen (D = 13 mm und D = 20mm) konnte von 200 auf 800 Bohrungen gesteigert werden.
  • Die Fertigungskosten (Maschinen- und Werkzeugkosten) dieser Bearbeitung wurden um 40 % reduziert.

Die Ergebnisse des Tests wurden von den zuständigen Herren in der Fertigung bei Claas Industrietechnik GmbH sehr positiv zur Kenntnis genommen und direkt eine Umstellung der Fertigung auf die neuen Werkzeuge und die neue Methode angeordnet.

Wechselkopfbohrer mit neuem Klemmsystem

Die beim Test eingesetzte Bohrerserie GoldTwist ist relativ neu, sie hat sich aber schon in vielen Anwendungen bewährt. Die verbesserte Schnittstelle mit neuem, innovativem Klemmsystem gewährleistet auch nach einer vielfachen Anzahl von Kopfwechseln eine zuverlässige Klemmung. Weitere herausragende Eigenschaften dieses Bohrsystems sind:

  • Verdrallte Kühlmittelbohrungen
  • Optimierte und polierte Spankammern zur bestmöglichen Spanabfuhr
  • PVD-beschichte Körper für hohe Lebensdauer
  • Ein Bohrkörper für 5 bzw. 10 Durchmesser

Die Werkzeuge stehen im Durchmesserbereich von 7 mm bis 25,9 mm zur Verfügung und zwar in Abstufungen von 0,1 mm. Die verfügbaren Längen/Durchmesserverhältnisse (L/D) sind 1,5D; 3D; 5D und 8D.

Senkfräser für exakte 90°-Schulter

Die beim Test eingesetzten Wendeschneidplatten-Senkfräser wurden speziell zur Herstellung von Schraubenkopfsenkungen entwickelt. Sie gehören zur Familie der 'QuadDrillPlus' Wendeschneidplattenbohrer und erzeugen eine exakte 90° Schulter. Die Werkzeuge stehen mit Weldon-Schaft und mit Einschraubgewinde zur Verfügung.

Fazit: Werkzeuge haben sich voll bewährt

Die Umstellung der Fertigungsstrategie und der Einsatz optimaler Werkzeuge haben sich voll bewährt. Beim Durchbohren der Lagerringe mit D = 13 mm ist der Ingersoll Wechselkopfbohrer wesentlich stabiler als die bisher eingesetzten Wendeplatten-bohrer. Aufgrund des Konzeptes und der Bohrergeometrie sind Bohrerbrüche beim Austreten des Werkzeuges kein Thema mehr.

Mit dem Wendeschneidplatten-Senkfräser für die Bearbeitung der Schraubenkopf-

senkung steht nun ein Werkzeug zur Verfügung, das speziell für diese Bearbeitung konzipiert wurde. <<

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