Werkzeuge optimieren Prozesssicherheit

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Walter Meier (Fertigungslösungen) AG

Mikron Switzerland AG, Division Tool

ISCAR HARTMETALL AG

Steife Maschinen für hochlegierte Chromstahl-Fertigung

Im Fertigungsbereich der BSZ Stiftung am Standort Steinen sind in der mechanischen Bearbeitung 17 Mitarbeitende beschäftigt, wobei drei Personen als Gruppenleiter tätig sind. Ein Springer und der Abteilungsleiter unterstützen die mechanische Fertigung. Meinrad Müller: «In der mechanischen Fertigung beschäftigen wir uns primär mit Lohnarbeit, wobei wir hauptsächlich für die Möbel-, Fördertechnik- und Nahrungsmittel-Industrie arbeiten. Der Möbel-Sektor läuft nach wie vor recht gut. Die Aufträge aus diesem Bereich haben uns stark geholfen, uns über Wasser zu halten. Aber generell sind wir auch Zulieferer im Bereich der Sicherheitstechnik (Schliessanlagen) und Teilereinigungsanlagen (z.B. KKS Ultraschalltechnik) u.a. für die Medizintechnik. Einer unserer Schwerpunkte ist die Bearbeitung von hochlegiertem, rostfreiem Chromnickelstahl. Für die eher schwierig zu zerspanenden rostfreien Werkstoffe haben wir unseren Maschinenpark (4 Dreh- und 5 Fräszentren) spezifisch ausgelegt. Vorwiegend stehen Mori-Seiki-Maschinen in der Fertigungshalle, sie zeichnen sich durch ihre hohe Steifigkeit aus.»

Martin Pfyl: «Mit den Mori-Seiki-Maschinen sind wir sehr zufrieden, was sich im grossen Maschinenpark zeigt. Aber es ist auch der Service, der bei der Josef Binkert AG stimmt. Wir haben praktisch keine Ausfälle bei den Maschinen. Auf der anderen Seite ist es auch so, dass wir als Kunde mehr Einfluss nehmen können. Deshalb fahren wir hier eine klare Linie mit einer Vertretung.» Ganz ähnlich sieht die Linie auch bei den Werkzeugen aus, hier setzt das Unternehmen zu 90% auf Iscar-Werkzeuge. Früher war das nicht der Fall, aber die Werkzeuge haben sich immer stärker als echte Problemlöser herausgestellt - aus verschiedenen Aspekten.

Das Teilespektrum

Meinrad Müller: «Das Teilespektrum ist breit. Wir liefern verschiedene Werkstücke an unterschiedliche Branchen aus verschiedenen Märkten. Wie erwähnt, fertigen wir ca. 30% rostfrei, 30% Alu sowie Messing und Stahl. Die Bearbeitung von rostfreiem Chromnickelstahl ist nach wie vor anspruchsvoll, zerspanungstechnisch gesehen. Im Drehen fertigen wir die grösseren Serien als im Fräsen, zwischen 50 und 1000, teilweise sogar mehr. Um unseren Kunden einen optimalen Service zu bieten, übernehmen wir für sie das gesamte Handling inklusive Lagerung und Nachbearbeitung. Operationen, die wir nicht intern ausführen können (z.B. Schleifen, Oberflächenbehandlung), werden extern vergeben. Grundsätzlich ist es aber so, dass wir unseren Kunden die fertigen Teile anliefern. Für die BSZ-Stiftung ist es normal, in der 6. Toleranzklasse im ISO-Toleranzsystem zu arbeiten. Wegen der vielen Möbel-Teile ist die Oberfläche oft der entscheidende Faktor.»

Exzellente Erfahrungen mit Stechwerkzeugen

Die Umstellung auf fast nur noch einen Werkzeughersteller im Dreh- und Fräsbereich verlief eher schleichend, wie sich Meinrad Müller erinnert: «Früher hatten wir unser Werkzeugspektrum von einem anderen Hersteller. Als wir einen Ersatz-Einstech-Halter für unsere Hartmetalleinsätze bestellten, war er nicht mehr lieferbar und wir konnten die Hartmetall-Platten nicht mehr nutzen. Wir waren deshalb gezwungen, uns nach einem neuen Lieferanten umzusehen. Die Stechwerkzeuge von Iscar waren so überzeugend, dass wir auch ihre weiteren Werkzeuge getestet haben. Die Ergebnisse waren mehrheitlich sehr gut. Heute verfügt Iscar über die gesamte Werkzeugpalette, mit welcher wir unser sehr breites Werkstück-Spektrum praktisch zu 90% fertigen können.»

Planfläche auf N6 schlichten

Martin Pfyl ergänzt: «Ein weiterer positiver Aspekt ist die technologische Betreuung der Iscar-Anwendungstechniker. Dies ist ein Grund, dass wir auf deren Werkzeuge setzen.» Meinrad Müller: «Ich kann Ihnen ein Beispiel nennen: Wir mussten eine Planfläche in N6-Oberflächenqualität fertigen. Es war ein einfacher Automatenstahl, aber das war gar nicht so einfach. Der Durchmesser betrug etwa 35 mm. Normal schlichten wir das von innen nach aussen mit unseren Erfahrungswerten von 3/10 mm Spandicke. Aber wir erreichten die N6er Oberflächen mit diesem Verfahren einfach nicht. Herr Brühlmann, Anwendungs-Techniker von Iscar, wusste, dass es für uns sehr wichtig war, den gesamten Eckenradius der Wende-Schneid-Platte (WSP) mit Radius 0,6 mm im Eingriff zu haben, um die hohe Oberflächengüte zu erreichen. Deshalb musste mit einer Spandicke von 6/10 mm geschlichtet werden, aber von aussen nach innen. Da die Platte über acht Schneid-Kanten verfügte, konnten wir 1500 Teile mit einer Schneidplatte fertigen. Das war sehr beeindruckend.»

Ein weiterer sehr positiver Anwendungsfall war ein sehr schwieriger Innen-Stechprozess. Hier kam eigentlich nur ein Iscar-Werkzeug in Frage. Martin Pfyl: «Das war eine sehr anspruchsvolle Bearbeitung, welche wir mit dem Innenstechwerkzeug sehr elegant lösen konnten. Im Stechen sind die ISCAR-Werkzeuge genial - zwar teuer aber gut. Herr Böhm, es ist nicht so, dass andere Werkzeughersteller dies nicht auch könnten. Mit Iscar-Werkzeugen müssen wir einfach weniger grübeln - fast alle Anwendungsfälle laufen sofort. Bei Werkzeugen von anderen Herstellern müssen wir oftmals ausprobieren oder eben grübeln. Das kostet ja auch Geld.»

Gruppenleiter Meinrad Müller stimmt zu: «Wie wir bereits betont haben, ist der sichere Arbeitsprozess für uns sehr wichtig. Dieser muss sehr gleichmässig verlaufen. Mit den Werkzeugen von Iscar haben wir hier sehr gute Erfahrungen gemacht. Einige unserer Mitarbeitenden haben beim Bedienen der Maschine oftmals Schwierigkeit, die technologischen Zusammenhänge zu erkennen, wenn im Zerspanprozess Fehler auftreten. Dies ist bei uns eine gegebene Konstante, die es zu berücksichtigen gilt, ohne die perfekte Produktion ausser Acht zu lassen. Insofern liegt der Fehler - wenn er denn auftritt - immer bei uns, den Verantwortlichen und nicht bei den Mitarbeitenden mit einer Beeinträchtigung. Ich kann Ihnen auch noch ein anderes Beispiel nennen: Beim Fräsen wird mit einem Taster geprüft, ob der Fräser gegebenenfalls gebrochen ist. Dieser Prozess unterstützt unsere Mitarbeitenden mit einer Beeinträchtigung bei der Maschinenbedienung. Gerade bei heiklen Werkzeugen müssen wir solche Lösungen integrieren. Aus diesem Grund stellen wir die Fertigungsprozesse so ein, dass einerseits die Prozesssicherheit optimal ist. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Werkstück-Qualität aus. Wenn dies so abläuft, ist es perfekt.»

Fliessspäne sind kein Problem mehr

Beim Drehen sind Fliessspäne oft ein Problem, aber die Erfahrungen mit den modernen Werkzeugen zeigen heute folgendes Bild, wie Martin Pfyl betont: «Fliessspäne haben wir heute im Griff, beim Bohren fahren wir beispielsweise stotternd in die Werkstücke, das bringt sichere Spanbrüche. Zudem verfügen die Werkzeuge heute über eine so ausgefeilte Schneidengeometrie, dass die Späne schnell brechen. Die Technologiesprünge, beispielsweise im Bohrbereich - spüren wir enorm. Höhere Standzeiten, höhere Drehzahlen, höhere Vorschübe. Das Resultat mit den heutigen Werkzeugen ist beeindruckend. Vor einigen Jahren wäre dies unvorstellbar gewesen.

Vermehrt Trockenbearbeitung in Chromstahl

Meinrad Müller: «Hartmetallwerkzeuge benötigen auch die richtigen Maschinen. Auf den Mori-Seiki-Maschinen können die Hartmetall-Werkzeuge optimal eingesetzt werden. Hier haben wir sicher einen Quantensprung gemacht. Heute können wir die Werkzeuge voll ausreizen. Die Stabilität der Maschinen ist unglaublich, die neuen Maschinen verdoppeln teilweise die Standzeit der Werkzeuge gegenüber den alten Maschinen.

Bei einigen Teilen favorisieren wir die Trockenbearbeitung, insbesondere beim Schruppen von Chromnickelstahl mit den Vollhartmetall-Fräsern (VHM-Fräsern). Der Verschleiss der VHM-Fräser in Chromnickelstahl mit Kühlung ist recht hoch. Vermutlich entstehen Mikrorisse in den Schneiden durch die Wärmeschocks. Heute geht das trocken besser, aber interessanterweise nur beim Schruppen. Beim Schlichten von rostfreien Stählen haben wir wiederum bessere Standzeiten, wenn wir HSS-Werkzeuge benutzen.»

Fräsprozess optimieren

Szenenwechsel: Auch am Standort Einsiedeln mit 16 Mitarbeitenden und 6 CNC-Maschinen suchen die hiesigen Fachleute ständig nach Optimierungen. Extra für den SMM-Besuch wurde ein Fertigungsauftrag eingerichtet, bei welchem dank einer optimierten Werkzeugauswahl die Hauptzeiten um fast die Hälfte reduziert werden konnten. Ort des Geschehens ist ein 1997er Bridgeport-BAZ mit zwei Gressel-Spannsystemen. Im Fokus steht die Fertigung eines einfachen Klemmrings mit folgendem Bearbeitungsschema aus einem Klemmring-Rohling mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Breite von 15 mm:

Fräsen einer Tasche für Mutterkopf mit VHM-Schaftfräser

Bohren des Kern- und Durchgangslochs für M6er Inbus-Klemmschrauben

Innen-Gewindeschneiden in das Kernloch

Fräsen einer 3 mm breiten Klemmnut mit einem Wendeschneidplatten-bestückten Scheibenfräser

Pro Bearbeitungsprozess werden pro Spannmittel je 12 Rohlinge gespannt und nacheinander abgearbeitet. So können pro Fertigungsprozess 24 Klemmringe gefertigt werden. Insbesondere das Fräsen der Tasche (1.) als auch der Klemmnut (4.) mit den bisherigen HSS-Fräswerkzeugen waren optimierungsbedürftig, wie Fredi Krauer (Gruppenleiter Metallbearbeitung) betont: «Wir haben den Prozess überprüft und erkannt, dass wir mit unserem bisher eingesetzten HSS-Scheibenfräser zu viel Zeit verlieren. So haben wir uns nach Alternativen umgesehen. Das war vor einigen Jahren. Wir haben Vollhartmetall-Scheibenfräser eines Schweizer Herstellers als auch Hartmetall-bestückte Scheibenfräser in die engere Wahl genommen und untersucht. Bei dem Iscar-Scheibenfräser dachte ich anfangs, die Schneideinsätze würden bei der ersten Bearbeitung herausfliegen. Denn er ist sehr filigran aufgebaut. Als wir erstmalig 100% gefahren sind, sind die Leute sogar in Deckung gegangen. Aber erstens beeindruckte das Zerspanvolumen und zweitens hat der erste Körper sechs Jahre gehalten, nicht eine Wendeplatte verabschiedete sich aus der Klemmung. Besser kann es nicht laufen.»

Fertigungszeit fast halbiert

Fredi Krauer führt fort: «Der zweite Körper war allerdings bereits nach einem Jahr verschlissen, da lag möglicherweise ein Materialfehler vor. Der aktuelle ist bereits seit zwei Jahren wieder im Einsatz. Der Körper kostet immerhin CHF 800.-, insofern ist eine lange Standzeit von Bedeutung. Aber diese Investition in den Scheibenfräser hat sich voll gelohnt. Auch die Tasche bearbeiten wir neu mit einem VHM-Schaftfräser (ERF120A25-4W12 IC900) von Iscar. Zeitlich haben wir 10 Minuten beim Gesamtprozess gewonnen: Anstatt 22 Minuten brauchen wir nur noch 12 Minuten. Allerdings muss die Maschine stabil sein. Die 97er Bridgeport VMC 800 ist zwar nicht mehr die Jüngste, aber sie ist stabil. Bei schwächeren und weniger stabilen Maschinen muss ich auf die HSS-Werkzeuge gehen.»

«Aktuell steht eine Neuentwicklung des Scheibenfräsers an», wie A. Zürcher gegenüber dem SMM betont: «In Planung ist ein Fräser mit tangentialen Platten, der eine noch höhere Zerspanleistung verspricht.» Die Fertigungsfachleute der BSZ Stiftung sind für solche Neuentwicklungen sehr offen und werden ihn sobald als möglich testen.

Roger Dettling, Abteilungsleiter der BSZ Stiftung in Einsiedeln: «Der hohe Preisdruck ist ebenfalls ein Grund, weshalb wir fortlaufend versuchen, die Prozesse zu optimieren. Um dies zu erreichen, sind die neuen Werkzeuge sehr wertvoll. Wir könnten noch mehr optimieren, wollen aber den Menschen mit Beeinträchtigung nicht noch eine höhere Lärmbelastung zumuten. Für uns haben eine hohe Standzeit und Prozesssicherheit höhere Priorität.»

Auch die Abteilung Fertigung am Standort Einsiedeln legte das Augenmerk vermehrt auf Iscar-Werkzeuge. Fredi Krauer: «Iscar kannte ich, die Werkzeuge sind einfach ein Begriff. Allerdings kannte ich sie persönlich nur vom Stechen.» Abteilungsleiter Roger Dettling kannte die Werkzeuge dagegen vom Fräsen.

Roger Dettling: «Früher hatten wir von Iscar praktisch nur das Einstechprogramm. Mit der Zeit haben wir das Sortiment ergänzt. Gerade beim Thema rostfrei hatte die Firma Iscar sehr viel Erfahrung. Dank ihren Werkzeugen können wir auch auf diesem Gebiet unseren Kunden eine saubere Arbeit abliefern. Unsere Kollegen am Standort Steinen arbeiten schon länger mit Iscar zusammen; von ihrer Erfahrung konnten wir natürlich ebenfalls profitieren. Wir sind aber grundsätzlich immer dabei, die Produkte zu optimieren und probieren Neues. Wir sind ständig auf der Suche nach den optimalen Werkzeugen - unabhängig vom Hersteller.»

Für die Zukunft wettbewerbsfähig bleiben

Auch in Einsiedeln wird vermehrt trocken gefräst. Fredi Krauer: «Wir testen auf unseren Mori-Seiki-Maschinen viele Werkzeuge, bis wir für uns das richtige gefunden haben. Beispielsweise das Trockenfräsen von Chromnickelstahl mit VHM-Werkzeugen, das kommt immer mehr. Hier tauschen wir uns auch immer wieder mit unseren Kollegen vom Standort Steinen aus. Steht z.B. seitens des Herstellers ein Werkzeugwechsel an und das bisherige Programm wird nicht weitergeführt, sind wir gefordert. Wir müssen uns dann wieder mit neuen Schnittwerten an die Werkzeuge herantasten. Der neue Scheibenfräser TGSF 100-3-22K mit den tangentialen WSP muss an unsere Maschinen und Fertigungsstrategien angepasst werden. Meistens ergeben sich dadurch Optimierungspotenziale. Dadurch bleiben wir auch in Zukunft konkurrenzfähig.

Entscheidend für uns sind aber die Menschen mit einer Beeinträchtigung, die bei uns arbeiten. Wir wollen, dass sie in der BSZ Stiftung auch in Zukunft einer sinnvollen Arbeit nachgehen können.»

Autor

Matthias Böhm, Chefredaktion SMM

Information

Iscar Hartmetall AG

Wespenstrasse 14, 8500 Frauenfeld

Tel. 052 728 08 50, Fax 052 728 08 55

office@iscar.ch, www.iscar.ch

Weiteres im Beitrag erwähnte Unternehmen

Binkert Josef AG

Grabenstrasse 1, 8304 Wallisellen

Tel. 044 832 55 55, Fax 044 832 55 66

www.josef-binkert-ag.ch

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