ODU: Entwicklung und Produktion von Steckverbindungssystemen Präzisionskontakte dank Präzisionswerkzeugen

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Die ODU GmbH & Co. KG (Otto Dunkel) zählt zu den weltweit führenden Unternehmen zur Entwicklung und Produktion von Steckverbindungssystemen. Für die Fertigung der High-End-Verbindungen setzt das Unternehmen auf Tornos-Drehzentren in Kombination mit Horn-Werkzeugen. Seit 20 Jahren arbeiten ODU und Paul Horn GmbH eng zusammen, um die anspruchsvollen Zerspanaufgaben für die perfekte Verbindung sicherzustellen. Anspruchsvoll wird es aus zerspanungstechnischer Sicht zukünftig in Bezug auf die Bearbeitung von bleifreiem Messing.

Otto Dunkel, Erfinder der High-End-Verbindungstecker und Gründer der ODU, konzipierte die Kontaktflächen als einzelne Federn, wodurch sich eine Vielzahl von Kontaktpunkten ergab. Das Ergebnis war ein konstanter Übergangswiderstand und gleichbleibender Andruckkontakt.

ODU: erster Hochstrom-Steckverbinder für die E-Mobilität

Damit war eine Schwachstelle von Nachrichtensendeanlagen, nämlich der unzuverlässige Steckkontakt, endlich überwunden. Gegründet im Jahr 1942, zählt die ODU-Firmengruppe heute weltweit 2500 Mitarbeitende. ODU liefert die Steckverbindungssysteme unter anderem an die Medizintechnik, Mess- und Prüf-Industrie, Industrieelektronik, Militärtechnik sowie an die Automotive-Industrie. So entwickelte man bei ODU beispielsweise die ersten Hochstrom-Steckverbinder für die Elektromobilität.

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Prozesssichere und produktive Werkzeugsysteme

«Für spezielle Bearbeitungen und Sonderverbindungen haben wir früher unsere Werkzeuge oft selber geschliffen. Bei Stückzahlen von mehreren Hunderttausend pro Jahr benötigen wir jedoch prozesssichere und produktive Werkzeugsysteme», erzählt der ODU-Werkzeugmanager Tobias Fuchshuber.

Die Zusammenarbeit mit Horn besteht seit rund 20 Jahren. Von Anfang an dabei war auch der Horn-Aussendienstmitarbeiter Michael Götze: «In der langen Zeit konnten wir schon zahlreiche Zerspanaufgaben bei ODU lösen. Die Mitarbeiter haben auch für neue Werkzeugtechnologien immer ein offenes Ohr und wir können dadurch neue Werkzeuge testen.»

Bei ODU setzt man auf zahlreiche Horn-Werkzeugsysteme. «Die Zerspanungsaufgaben bei uns im Haus sind sehr vielfältig. Mit über 175 Langdrehmaschinen bearbeiten wir Mikrobauteile mit wenigen Zehntel Durchmesser bis hin zu Teilen mit 30 mm Durchmesser», so Fuchshuber.

Werkzeuge von Horn kommen in allen Bereichen zum Einsatz. Vom µ-Finish-System S274 zum Langdrehen von Mikrobauteilen über das Nutstossen bis hin zum Innenausdrehen und Stechdrehen. Bei ODU verarbeitet man zu 80 Prozent den Werkstoff Messing. Die restlichen 20 Prozent teilen sich in die Werkstoffe Aluminium, Kupfer und Edelstahl auf.

Entscheidend: Oberflächenqualität

Gerade bei Kontakten ist eine hohe Oberflächen­güte ein entscheidendes Qualitätsmerkmal einer Steckverbindung. Für die Drehbearbeitung von Kontaktstiften setzt man bei ODU unter anderem auf das Horn-Werkzeugsystem S274 in der Variante µm-Finish. Der Schliff einer scharfen und nahezu makellosen Werkzeugschneide erfordert viel Know-how. Schleifscheiben mit feinsten Körnungen, spezielle Schleiftechniken und ein Mikroskop mit 400-facher Vergrösserung sind nötig, damit das Werkzeug im späteren Einsatz die geforderte Leistung bringt. Dabei unterliegt jede gefertigte Charge des µ-Finish-Systems einer 100-Prozent-Kontrolle. Wichtige Kriterien der Qualitätssicherung sind die eng tolerierte hohe Oberflächengüte der Span- und Freiflächen, die Spitzenhöhe und insbesondere die Schartigkeit der Schneidkante. Hierbei gilt: Un­regelmässigkeiten an der Schneidkante über 0,003 mm sind bei dem µ-Finish-System schon aus­serhalb der Toleranz.

Für die Herstellung einer Kupplung eines Drahtfederkontaktes suchte Fuchshuber nach einer neuen Werkzeuglösung. «Das Problem bei der Bohrung des Bauteils liegt an der besonderen Form des Bohrungsgrundes», erzählt Fuchshuber. Das Messing-Bauteil fertigt man bei ODU in sieben verschiedenen Varianten. Vom Bohrungsdurchmesser 1,43 mm bis 3,6 mm. «Vor der Umstellung auf das Horn-Werkzeug haben wir die Bohrungen vorgebohrt und danach mit einem selbst geschliffenen Werkzeug ausgedreht», so Fuchshuber.

DS-Fräser mit Sonderform: schleifscharf und unbeschichtet

In der Serienfertigung traten jedoch Probleme durch den gestörten Spanfluss auf. Darüber sah man bei der Bearbeitungszeit das Potenzial zu einer Optimierung. Bei mehreren Hunderttausend Teilen pro Jahr ein entscheidender Faktor. Die Lösung brachte Horn mit dem Frässystem DS mit innerer Kühlmittelzufuhr.

Die Fräser sind mit einer Sonderform geschliffen. Durch das einmalige Eintauchen ins Volle wird die Bohrung mit der speziellen Form am Bohrungsgrund gefertigt. Alle der sieben Fräservarianten sind schleifscharf und unbeschichtet. Durch die Umstellung auf die Fräswerkzeuge ergab sich zum einen die Einsparung eines Arbeitsganges und zum anderen die Erhöhung der Prozesssicherheit durch den kontrollierten Spanfluss. Darüber hinaus konnte die Bearbeitungszeit deutlich verkürzt werden.

«Die Umstellung der sieben Varianten dauerte nur rund zwölf Wochen. Die Reaktionszeit sowie die kurzen Lieferzeiten von Horn verkürzen die Umstellungen unserer Bearbeitungsprozesse merklich», so Fuchshuber. Für die Fertigung des Bauteils setzt Fuchshuber auf eine Tornos-Langdrehmaschine des Typs Deco 10.

Schleifscharf, unbeschichtet und polierte Spanfläche

Bei der Zerspanung einer Gehäusebuchse kommen weitere Sonderwerkzeuge von Horn zum Einsatz. Für zwei Axialeinstiche setzt Fuchshuber auf das System Supermini des Typs 105. Die Einstiche haben die Durchmesser von 11 mm und 7,7 mm. Das Spezielle ist, dass zwischen den beiden Einstichen ein dünnwandiger Steg von 0,2 mm stehen bleiben muss. Die geforderten Toleranzen sind sehr eng. Auch hier kommt ein auf die Anwendung in Messing optimiertes Sonderwerkzeug zum Einsatz.

Auch das Werkzeug ist schleifscharf, unbeschichtet und mit einer polierten Spanfläche. Im Inneren des Drehteils stösst ein Werkzeug des Typs Supermini eine 20 mm lange Codiernut. Die Nut dient dazu, dass der Stecker nur in einer Position in die Buchse geschoben werden kann. Die 1 mm tiefe Nut wird in vier Hüben fertiggestossen. Am Ende der Nut dient ein Inneneinstich als Auslauf des Stosswerkzeugs. Dieses Bauteil wird bei ODU ebenfalls auf Tornos-Maschinen gefertigt. Hier setzt man in der Produktion auf die Maschinentypen des Typs Deco 13 und Deco 20.

Stossen einer Positionssicke

«Für das Stossen eines Steckergehäuses bekamen wir eine besondere Aufgabenstellung. Hier sollten wir nicht eine Nut stossen, sondern kreisrund. In dem Durchmesser von 13 mm muss jedoch eine Positioniersicke mit einer Breite von zwei Millimeter stehen bleiben», erklärt Götze. «Wir hatten die Sicke vorher von aussen geprägt. Diesen Arbeitsgang galt es einzusparen», ergänzt Fuchshuber. Die Lösung brachte ein Stosswerkzeug mit einer ovalen Form.

Auf einer Seite ist die Form der Sicke ausgespart. Zur Bearbeitung wird zuerst innen ausgedreht, damit ein Ring stehen bleibt. Dann fährt das Werkzeug in das Werkstück ein und beginnt mit dem Stossvorgang. Es wird an einer Position angefangen zu stossen. Sobald der Durchmesser erreicht ist, dreht die Spindel das Werkstück in die neue Stossposition. Dieser Vorgang wiederholt noch weitere viermal, bis der Innendurchmesser kreisrund ist und die Positioniersicke an der richtigen Stelle stehen bleibt. Die gesamte Bearbeitungszeit für den Stossvorgang liegt bei rund 20 Sekunden.

Weiterentwicklung für bleifreies Messing

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen ODU und Horn wächst auch in der Zukunft noch enger zusammen. Gerade im Hinblick auf die Zerspanung von bleifreiem Messing. Durch den Entfall des Legierungsbestandteils Blei wird die Zerspanbarkeit des Werkstoffs entscheidend verschlechtert. Dies stellt Anwender sowie Werkzeughersteller vor neue Herausforderungen. «Bleifreies Messing wird uns in naher Zukunft vor neue Herausforderungen in der produktiven Zerspanung unserer Bauteile stellen. Mit Werkzeugpartnern wie Horn an unserer Seite sehen wir uns dieser Sache jedoch gut betreut», so Fuchshuber. -böh- SMM

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