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Ingersoll: PKD-Sonderwerkzeuge bearbeiten effizienter PKD-Sonderwerkzeuge optimieren Serienfertigung

Redakteur: Konrad Mücke

Beim Lohnfertiger ZSO in Oberstaufen im Allgäu verkürzen insgesamt 18 von Ingersoll konzipierte und verwirklichte Sonderwerkzeuge mit PKD-Schneiden beim Komplettbearbeiten von Lenkgehäusen die Bearbeitungszeit pro Werkstück auf lediglich 2,7 min.

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Effizienter in grossen Serien fertigen: Sonderwerkzeuge mit PKD-Schneiden zum Bohren und Fräsen von Bauteilen aus Aluminium-Druckguss für die Automobilindustrie
Effizienter in grossen Serien fertigen: Sonderwerkzeuge mit PKD-Schneiden zum Bohren und Fräsen von Bauteilen aus Aluminium-Druckguss für die Automobilindustrie
(Bild: Ingersoll)

Bereits über viele Jahre haben die Zerspanungstechniker beim Lohnfertiger ZSO in Oberstaufen mit den Werkzeugspezialisten von Ingersoll Werkzeuge GmbH in inten­siver Zusammenarbeit Werkzeuge und Zerspanungs­prozesse gemeinsam geplant und
optimiert.

Im Jahr 2012 hatten die Lohnfertiger mit dem Komplettbearbeiten von Lenkgehäusen aus Aluminium-Druckguss für Oberklasse-Limousinen eines deutschen Fahrzeugherstellers ein besonders forderndes Projekt zu bewältigen. Zu bearbeiten sind jährlich etwa 60 000 Komponenten. Basierend auf der bewährten Kooperation mit dem Werkzeughersteller forderte Albert Fink (Projektierung und Engineering Manager bei ZSO) vom Verkaufsleiter Gebiet Süd, Christoph Hitzler, ein Konzept, die Lenkgehäuse wirtschaftlich zu fertigen.

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Diese bestehen aus jeweils einem rechten und einem linken, spiegelbildlichen Gehäuseteil und zwei baugleichen Deckeln. Unter der Federführung von Johannes Post (Produktmanager PKD-Bearbeitung beim Werkzeughersteller) konzipierte man dafür mit den Fertigungsverantwortlichen der ZSO eine komplette Werkzeugserie. Diese besteht aus insgesamt 18 Werkzeugen. 9 davon sind als Sonderwerkzeuge ausgeführt.

Vorder- und Rückseite mit einem Fräswerkzeug

Am Lenkgehäuse ist eine Lasche beidseitig auf Radius 21 mm zu bearbeiten. Dabei ist jedoch eine unbearbeitete Gusskontur mit dem Werkzeug zu überbrücken. Dies gelingt mit dem PKD-Sonderfräser 3DD04206Z4A10. Seine beiden schneidenden Hälften für die Vorder- und die Rückseite des Werkstücks sind mit einem nur 12 mm im Durchmesser messenden Schaft verbunden. Um die Zerspanungskräfte an dem langen und labilen Werkzeug möglichst niedrig zu halten, ist der Schnitt an den vorderen Schneiden aufgeteilt. So lässt sich die Schulter mit 7 mm Schnitthöhe komplett vibrationsfrei bearbeiten.

Bohrungen unterschiedlicher Durchmesser exakt schlichten

Ein PKD-Schlichtwerkzeug 1DZ05211H5R10 bearbeitet die Hauptbohrung des Lenkgehäuses auf 28 mm und 52 mm Durchmesser und die Übergangsschräge fertig. Besondere Anforderung an das Werkzeug ist, die sehr unterschiedlichen Durchmesser bei gleicher Drehzahl und somit eher ungünstigen Schnittgeschwindigkeiten zu bearbeiten. Die vorgegebenen Genauigkeiten erfordern, dass die Geometrien in einem Ablauf mit einem Werkzeug gefertigt werden müssen. Allerdings arbeiten PKD-Schneiden in einem weiten Bereich an Schnittgeschwindigkeiten ausreichend zuverlässig. Damit dies prozesssicher zuverlässig gelingt, hat Ingersoll die eingelöteten Schneiden in kleinen Bereichen einstellbar ausgeführt. So lassen sich die geforderten Genauigkeiten und Oberflächengüten verwirklichen.

PKD meistert stark unterbrochenen Schnitt

Am Gehäusedeckel sind 2 Bohrungen mit 32,3 mm und 32,45 mm Durchmesser, die letztere toleriert auf 0/–0,05 mm, zu bearbeiten. Speziell der stark unterbrochene Schnitt fordert die PKD-­Schneiden des hierfür eingesetzten Werkzeugs 1DD03299H5R10. Zudem sind auch hier die Bearbeitungen der beiden Durchmesser in nur einem Werkzeug zu kombinieren. Dafür haben die Spezialisten des Werkzeugherstellers spezielle Schneidengeometrien konstruiert.

Mehrfachbearbeitung mit Glockenwerkzeug

Die Anschlusskontur des Gehäusedeckels erfordert, mehrere Bearbeitungsschritte in einem Werkzeug zu kombinieren. Dafür hat Ingersoll das Glockensenkwerkzeug 1DZ04011H5R10 mit PKD-Schneiden verwirklicht. Es bearbeitet die Aussenkontur mit Durchmessern, Fasen und Planflächen. Mit ihm kann die gesamte Kontur mit nur einer Zirkularbearbeitung bei hoher Oberflächengüte erzeugt werden. Diese kombinierte Bearbeitung minimiert die Vorschubwege des Werkzeugs und somit auch die Bearbeitungszeit. Zudem erweist sich diese Bearbeitung als äusserst prozesssicher.

Rundum den Vorgaben entsprechend

Wie beim Gehäuse erreichen auch beim Bearbeiten des Deckels alle eingesetzten Werkzeuge die geforderten Genauigkeiten, Oberflächengüten und Taktzeiten. Das Lenkgehäuse und der Gehäusedeckel werden auf speziell konzipierten Vierfach-Spannvorrichtungen bearbeitet. So lassen sie sich in
einer Aufspannung komplett bearbeiten. Damit verwirklicht der Fertigungsbetrieb insgesamt nur 2,7 min Bearbeitungszeit.

Mit einer Kombination aus Standard- und kundenspezifisch konzipierten Werkzeugen mit PKD-­Schneiden gelingt es in zahlreichen Anwendungen, den strengen Vorgaben hinsichtlich Genauigkeiten und speziell kurzer Taktzeiten zu entsprechen. Um die jeweils besten Konzepte und Fertigungsprozesse zu finden, arbeiten Fertigungsbetriebe vorteilhaft eng mit den Werkzeugspezialisten von Ingersoll zusammen. SMM

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