Rego-Fix AG: Schweizer Spannsystem perfektioniert Turbinenbau

Redakteur: Matthias Böhm

>> Der österreichische Triebwerks- und Gasturbinenhersteller Jakadofsky Jet Engines hat mit ‘Powrgrip’ ein Werkzeugspannsystem gefunden, das beim Zerspanen von Superlegierungen mit kleinen Werkzeugen die gewünschten Vorteile und Resultate bringt: absolute Rundlaufgenauigkeit, problemlose Funktionalität und einfache Handhabung. Mit dem Schweizer Spannsystem läuft die Produktion prozesssicher, und die Ergebnisse liegen in den vorgegebenen engen Toleranzen.

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«Ich bin absolut vom ‘Powrgrip’ System überzeugt. Mir gefallen einfache Lösungen, die zuverlässig funktionieren.» Peter Jakadofsky beim Testflug der Alouette II, Geschäftsführer der Jakadofsky Jet Engines (Bild: Regofix)
«Ich bin absolut vom ‘Powrgrip’ System überzeugt. Mir gefallen einfache Lösungen, die zuverlässig funktionieren.» Peter Jakadofsky beim Testflug der Alouette II, Geschäftsführer der Jakadofsky Jet Engines (Bild: Regofix)

Mittlerweile findet das sogenannte Powrgrip-Spannsystem des Schweizer Herstellers Rego Fix aufgrund seiner technologisch hervorragenden Eigenschaften immer mehr anspruchsvolle Anwender, aus verschiedenen Gründen. Einer davon ist, das die eingesetzten Werkzeuge deutlich länger halten, als mit qualitativ weniger anspruchsvollen Haltesystemen aus dem Marktumfeld. Dadurch können nach Aussage des Gasturbinenhersteller Jakadofsky im Jahr deutlich Werkzeugkosten eingespart werden und er hat bereits innerhalb von 12 Monaten die Investitionskosten von ‘Powrgrip’ doppelt wieder eingefahren.

Hochwarmfeste Nickel-Kobaltlegierungen

Insbesondere ist Jakadofsky (siehe auch Kasten ‚Unternehmen) auf die Entwicklung und Produktion von Turbinenrädern spezialisiert. Mit moderner HSC-5-Achs/6-Achs-Technologie stellt das Unternehmen in kurzer Zeit Schaufelrad-Prototypen und Serien aus Luftfahrt-Aluminium, Titan bis hin zu hochwarmfesten Nickel-Kobaltlegierungen her. Keine leicht zu zerspanenden Materialien, die im Einsatz extremen Bedingungen ausgesetzt sind. Denn die daraus gefertigten Schaufelräder drehen sich mit bis zu 100000 Umdrehungen/Minute und müssen dazu bis zu 700 Grad Hitze aushalten.

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Peter Jakadofsky: «Da die Turbinen bei einer immer höheren Umdrehungszahl funktionstüchtiger werden und höhere Leistungen erzielen, sind wir gefordert, den Kompromiss zu suchen zwischen der möglichst hohen Standzeit der Schaufelräder und der Form der Fertigung, in der wir eine möglichst hohe Drehzahl fahren können. Nur mit insgesamt hochwertigen Komponenten wie Werkzeug, Werkzeughalter, Fertigungsmaschinen und Material ist es möglich, bei gleicher Baugrösse der Turbinen einen besseren Wirkungsgrad und eine bessere Leistung zu erzielen.»

Werkzeughalter ist entscheidend

Jakadofsky suchte daher zur Zerspanung von Superlegierungen mit kleinen Werkzeugen ein Werkzeughalte-System, das einen präzisen Rundlauf garantiert, problemlos funktioniert und sehr rasch und leicht in der Handhabung ist. Dabei wurden verschiedene Systeme auf Herz und Nieren getestet. Dazu Firmenchef Peter Jakadofsky: «Neben einer guten CNC-Fertigung und guten Werkzeugen ist der Werkzeughalter das Entscheidende bei der Herstellung dieser Schaufelräder. Wir arbeiten unter anderem mit sehr kleinen, vierschneidigen Radiusfräsern mit Durchmessern von 3 bis 4 Millimetern, die durch den Abstand der Schaufeln am Turbinenrad vorgegeben sind.»

Vibrationsdämpfung und präzisem Rundlauf

Im Durchschnitt dauert die Fertigung eines Turbinenrades etwa 4 bis 7 Stunden. Wichtigste Faktoren in der Produktion sind die Rundlaufgenauigkeit und die 100 Prozent stabile Führung des Werkzeuges für gleichmässige Materialbearbeitung und absolut hervorragende Oberflächengüte.

Rene Dusl, Techniker bei Jakadofsky: «Gerade bei solch schwierig zu zerspanenden Materialien mit kleinen Werkzeugen hat ‘Powrgrip’ während der Testphasen seine ganzen Stärken in Sachen Vibrationsdämpfung und präzisem Rundlauf ausgespielt.»

Funktionale Grenzflächen zwischen Werkzeug und Halter

Gründe dafür sind u. a. die funktionalen Grenzflächen zwischen Werkzeug und Spannzange sowie zwischen Spannzange und Werkzeughalter. Sie tragen dazu bei, dass Vibrationen fast gänzlich eliminiert werden. Hinzu kommt die hohe Steifigkeit durch das Fehlen jeglicher mechanischer Spanntechnik, so dass die volle Wandstärke zur Aufnahme von Radialkräften zur Verfügung steht.

Rene Dusl: «Die hohe Haltekraft, Wuchtgüte und leichte Handhabung überzeugten dann zusätzlich. Herkömmliche Werkzeughaltesysteme wie etwa Warmschrumpffutter hatten im Vergleichstest angesichts der hohen Anforderungen keine Chance. Wir sind bei den Tests darauf gekommen, dass der Rundlauf beim ‘Powrgrip’-System von vermutlich allen verfügbaren Systemen der genaueste ist.»

50 Prozent bessere Werkzeugstandzeit

Die hohe Rundlaufgenauigkeit macht sich bei den Werkzeugstandzeiten bemerkbar: Mit dem ‘Powrgrip’ System erreicht Jakadofsky eine Werkzeugstandzeit-Verlängerung von 50 Prozent. Damit kann ohne Werkzeugwechsel in einem Arbeitsgang geschruppt und geschlichtet werden. Das ist besonders wichtig, da im Spiralverfahren von aussen nach innen das gesamte Turbinenrad ohne Unterbrechung und Werkzeugwechsel abgearbeitet werden muss, da es sonst zu einer leichten Einkerbung im Material kommen kann. Bei der hohen Belastung durch die Zentrifugalkraft, die bei einer Umdrehungszahl von 100000 entsteht, würde es nach einer Betriebszeit von 500 bis 1000 Stunden an dieser Stelle zu einem Bruch kommen.

Peter Jakadofsky: «Ich persönlich finde das ‘Powrgrip’ System einfach genial. Es geht sehr rasch, und es führt immer zu einem guten Ergebnis. Wir haben das System nun schon länger im Einsatz und an den ‘Powrgrip’ Haltern und ‘Powrgrip’ Spannzangen keinerlei Abnutzungen festgestellt. Mit dem Rundlauf liegen unsere Messungen in der Toleranz von 3 µm, so wie von Rego-Fix angegeben. Wir haben auch andere Systeme getestet, bei denen unsere Messungen weit über den Angaben des Herstellers liegen. Das ist für uns einfach nicht seriös. »

Pro Jahr Werkzeugkosten von 15000 Euro gespart

Aufgrund der hohen Standzeitverlängerung durch ‘Powrgrip’ spart Jakadofsky nach eigenen Angaben Werkzeugkosten von rund 15000 Euro im Jahr ein. Zusätzlich wird Zeit mit dem Voreinstellgerät in der Längenvermessung eingespart, wenn gleich lange Fräser eingesetzt werden. Peter Jakadofsky: «Unterm Strich haben sich die Anschaffungskosten des ‘Powrgrip’ Systems in nur sechs Monaten amortisiert. Ich bin absolut von dem Spann System überzeugt. Mir gefallen einfache Lösungen, die zuverlässig funktionieren.» <<

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