Fertigen komplexer Hülsen mit «Penta 27» von Iscar Profilstechen von Luftfahrtkomponenten

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Die Günter Apelt GmbH stellt unter anderem Präzisionsteile für die Luft- und Raumfahrt her. Bei der Produktion einer komplexen Hülse aus Edelstahl für die Flugsteuerung ziviler Luftfahrzeuge setzt der Hersteller jetzt auf einen massgeschneiderten Penta 27-Schneidsatz von Iscar. Damit fertigt Apelt die Komponente mit weniger Arbeitsschritten, schneller und vor allem prozesssicher.

Die Günter Apelt GmbH wurde 1965 im schwäbischen Rosenfeld (D) gegründet und hat sich in den vergangenen mehr als 50 Jahren als gefragter Hersteller von Präzisionsteilen etabliert. Die 45 Mitarbeiter drehen, fräsen, stechen und schleifen im Zweischichtbetrieb Komponenten für Kunden aus der Luft- und Raumfahrt, aus der Mess- und Regeltechnik, der Food- und Beverage-Branche sowie der Medizin- und Antriebstechnik in Deutschland und der Schweiz.

Bauteile mit komplexen Geometrien

«Wir fertigen hauptsächlich Bauteile mit komplexen Geometrien aus schwer zerspanbaren Materialen», erklärt Björn Schmid, Vertriebsleiter bei Apelt. «Die grosse Herausforderung dabei ist, immer komplexer werdende Teile mit immer engeren Toleranzen in sehr guter Qualität zu liefern.» Prozesssicherheit und Standzeit der eingesetzten Werkzeuge sind hierbei entscheidende Faktoren.

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«Bei beiden war bei der Produktion einer Hülse für die Flugsteuerung in einem zivilen Flugzeug, die wir regelmässig auf der Maschine haben, noch Luft nach oben», ergänzt Viktor Reich, Ausbilder bei Apelt. Die 18 mm lange Komponente wird aus Stangenmaterial 1.4545.4 mit einer Zugfestigkeit von 1050 N/mm² und einem Durchmesser von 20 mm gefertigt.

Bis zu 18 000 Stück pro Jahr

Das Apelt-Team dreht diese auf 15 Millimeter vor, bringt verschiedene Einstiche, Bünde, Absätze, Freistiche sowie Bohrungen ein und sticht die Komponente schliesslich ab. Zwischen 16 000 und 18 000 Stück stellt der Lohnfertiger jedes Jahr her. Bislang setzte das Unternehmen zum Vor- und Fertigstechen der Konturen eine 2,24 Millimeter breite Platte eines Iscar-Mitbewerbers ein.

Bisher: Nicht zufriedenstellende Fertigung

«Allerdings hatten wir hierbei mit unregelmässig auftretenden Ringspänen, viel Ausschuss, Standzeiten von unter 200 Teilen pro Schneide und hohen Werkzeugkosten zu kämpfen», schildert Reich die Problematik. «Aus Sicherheitsgründen wechselten wir den Schneideinsatz jeden Morgen, und auch die Standzeit des Schlichtwerkzeugs im anschliessenden Bearbeitungsschritt war beeinträchtigt.»

Sonderwerkzeug als Lösung

Bei einem der regelmässigen Besuche von Andreas Walz (Beratung und Verkauf, Iscar), kam das Thema zur Sprache. «Apelt arbeitete hier mit einem aufwändigen Prozess – Vorstechen, Fertigstechen, Flanken kopieren –, der zu unbefriedigenden Ergebnissen in Qualität und Quantität führt», sagt A. Walz.

Vorschlag stösst auf Skepsis

«Für mich ein klarer Fall: Die Lösung heisst Profilstechen mit einer massgeschneiderten ‹Penta 27-Platte›.» Diesem Vorschlag begegnete das Apelt-Team erst mit Skepsis. «Das hatten wir vor zehn oder zwölf Jahren schon einmal mit einem Werkzeug eines Mitbewerbers und nur mässigem Erfolg versucht», sagt Reich. «Unter anderem waren die auftretenden Vibrationen damals einfach zu hoch. Doch seitdem ist in der Werkzeugentwicklung viel passiert, und da Andreas Walz praktisch zur Belegschaft gehört und wir auf seinen Rat vertrauen, gaben wir der Idee eine Chance.»

Profilwerkzeug bis 20 mm Breite und einer Stechtiefe bis 4 mm

Zusammen mit Erik Hoffmann, Produktspezialist Non-Rotating Tools bei Iscar, und in enger Absprache mit Reich machte sich Walz an die Auslegung des passenden Schneideinsatzes. «Mit dem fünfschneidigen Präzisionsstechwerkzeug ‹Penta 27› lassen sich komplexe Profile mit Breiten bis zu 20 mm und einer Stechtiefe von 4 mm in nur einer Bewegung massgenau in wenigen Sekunden herstellen», erklärt Hoffmann. Alle Parameter des Schneideinsatzes wie Kantenverrundung, Beschichtung und Spanleitgeometrie sind auf die Anforderungen beim Kunden massgeschneidert.

Entscheidend: Schneidkante, Beschichtung, Spanwinkel und Substrat

Ausschlaggebend für die Leistung und eine einwandfreie Funktion ist das optimale Zusammenspiel von Schneidkantenpräparation, Beschichtung, Spanwinkel und Substrat. «Und beim vorliegenden Werkstückstoff spielt auch die Kühlung eine entscheidende Rolle, da bei der Bearbeitung sehr viel Wärme ins Werkzeug wandert, die der Schneide zusetzt», ergänzt Hoffmann. Deshalb verfügt das Werkzeug über innenliegende Kanäle, die das Kühlmittel direkt in die Schnittzone transportieren.

Gefahr: Zu hoher Schnittdruck

Nur das Verhältnis zwischen der Schnittbreite der «Penta 27» und dem Durchmesser des Werkstücks liess das Iscar-Team kurz zögern. Es bestand die Gefahr, dass der hohe Schnittdruck bei der Bearbeitung das Werkstück wegdrücken könnte, was zu Toleranzproblemen führen würde. «Das Verhältnis von Materialdurchmesser und Schnittbreite liegt hier bei etwa eins zu eins, das ist schon grenzwertig», sagt Hoffmann und grinst. «Aber manchmal muss man eben Risiken eingehen.» Und das Ergebnis sollte ihm recht geben. Über die Schnellschussline, Iscars Premium-Service für die «Penta-Linie», waren die Massanfertigungen zusammen mit den passenden Haltern in nur drei Wochen beim Kunden. «Wir haben gemeinsam mit den Apelt-Leuten den ersten Stich gesetzt und – Bingo! Es hat gleich auf Anhieb gepasst», erzählt Walz zufrieden.

Einmal Einstechen und fertig

Mit der «Penta 27» muss Viktor Reich jetzt nur noch einmal einstechen, um die angestrebten Konturen einzubringen. «Das funktioniert ganz hervorragend – rein, raus, fertig», schildert er und zählt die Vorteile der neuen Lösung auf: «Die Ringspäne treten nicht mehr auf, die Oberflächengüten passen, wir können mit einer Schneide jetzt prozesssicher 1700 Bauteile bearbeiten, die Ausbringung ist höher und als Leckerli nebenbei fahren wir auch noch schnellere Taktzeiten und haben geringere Werkzeugkosten.»

(böh)

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