«Wir müssen die Prozesse am Limit fahren»

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Kunststoffbauteile: anspruchsvolle Spanntechnik

Wegen der oft geringeren Festigkeiten der Kunststoffbauteile ist bei der Werkstückspannung besonders vorsichtig vorzugehen, um keine Verspannungen und Verzüge in das Bauteil zu bringen. Richard Rechsteiner: «Wir dürfen bei den Kunststoffteilen nur geringe Spannkräfte in die Bauteile einbringen. Bei klassischen Spannsystemen, mit reinem Kraftschluss, können aufgrund der geringeren Spanndrücke die Kunststoff-Bauteile beim Bearbeiten aus den Spannbacken herausgezogen werden. Das ist ein wesentlicher Grund, dass wir die Zentrumspanner von Vischer & Bolli im Einsatz haben. Sie verfügen über eine Profilierung an den Spannbacken, die einen Kraft- und Formschluss gewährleistet. Somit sind die Bauteile sehr sicher gespannt, auch bei geringen Spannkräften.»

Bei der Wahl der Zerspanungswerkzeuge setzt die Metrohm AG zu einem Grossteil auf die OSG-Werkzeuge, die in der Schweiz durch Vischer & Bolli vertreten werden. Auch wenn die Kunststoffbearbeitung – mit Ausnahmen – verschleisstechnisch eher unproblematisch ist, müssen qualitativ hochwertigste Schneidwerkzeuge eingesetzt werden. So sind extrem schnittige Werkzeuge mit hoch positiven Schneidengeometrien für die Kunststoffzerspanung ideal. Wenn Kohlenstoff-Beimengungen im Kunststoff vorhanden sind, dann muss gezwungener­massen auf Diamantwerkzeuge oder diamantbeschichtete Werkzeuge gewechselt werden.

Peter Feller (Bereichsleiter Werkzeuge, Vischer & Bolli): «OSG ist bekannt für seine hoch positiven Schneidkanten der Vollhartmetallfräser, die sowohl für die Aluminiumzerspanung als auch für die Kunststoffzerspanung perfekt zugeschnitten sind. Die Schneidkanten verfügen über Verrundungen im Mikrometerbereich. Auf die geringen Scheidkantenverrundungen wiederum müssen die Beschichtungen zugeschnitten sein, sonst kann es zu Abplatzungen kommen. OSG setzt in diesem Fall auf Nanobeschichtungen, die eine geringe Dicke und wenig Einfluss auf die scharfkantige Verrundung haben.»

IT7er Passungen werden zirkulargefräst

Typischerweise kommen bei metallischen Werkstoffen für Passbohrungen Reibahlen zum Einsatz, die auf die Toleranzfelder zugeschnitten sind. Kunststoffe verhalten sich allerdings nicht gleich wie metallische Werkstoffe. Will man eine H7er Passung mit einer H7er Reibahle in PEEK reiben, bekommt man in der Regel eine um wenige Hundertstel kleinere Bohrung als zulässig. Das liegt daran, dass sich der Kunststoff beim Reiben verformt. Er weicht den Schnittkräften, die durch die Reib-Schneiden aufgebracht werden, aus. Das ist minimal, aber bei Passungen im IT7er Toleranzfeld durchaus kritisch.

Deshalb setzen die Fertigungsspezialisten der Metrohm auf ein anderes Verfahren, wie Richard Rechsteiner erläutert: «Wir fräsen die Passungen im Zirkularfräsverfahren. Das funktioniert prozesssicher, allerdings nur dann, wenn alle beteiligten Produktionsmittel optimal sind. Das fängt bei der Maschine an. Hier sind beispielsweise unsere Fehlmann-Werkzeugmaschinen Picomax P60 und P75 ausgezeichnet geeignet. Sie bringen die notwendigen Präzisionen im Zirkularfräsen an die Spindel.»

Powrgrip: herausragendes Spannsystem

Jetzt kommt die nächste entscheidende Komponente, wie Richard Rechsteiner erläutert: «Die Maschine-Werkzeug-Schnittstelle. Mit dem Regofix-Powrgrip-Werkzeugspannsystem verfügt Vischer & Bolli über ein herausragendes Spannsystem am Markt. Technologisch gibt es kaum etwas Vergleichbares. Sie haben ihren Preis, sie sind es aber auch wert. Sie spannen extrem genau, verfügen über einen sensationellen Rundlauf – entscheidend beim Passungsfräsen – und übertragen, wenn notwendig, höchste Drehmomente auf die Schaftfräser. Am Schluss der Fertigungskette kommen die Fräswerkzeuge, die über höchste Schneidengüten und Präzision über die gesamte Schneidenlänge verfügen müssen. Die Fräser müssen geometrisch absolut top sein, das sind genau die Stärken der OSG-Fräser, um letztlich im Werkstück die geforderten Passungs-Toleranzen prozesssicher zu fertigen. Kurz: Alle Produktionsmittel müssen perfekt aufeinander abgestimmt sein.»

Zirkularfräsen: 6 mm Durchmesser – 44 mm tief

An einem weiteren Beispiel erläutert Richard Rechsteiner die Anforderungen an die Fertigungsmittel: «Wir müssen Ventilsitze in Kunststoffbauteile fertigen, die 44 mm tief sind, bei nur 6 mm Durchmesser. Auch das fertigen wir im Zirkularfräsverfahren. Eine solche Bohrung wird ganz schnell konisch, wenn die Präzision an der Schneide nicht stimmt. Wir müssen extrem auf den Rundlauf des Schaftfräsers achten. Das Powrgrip-​Spannsys­tem ist für solche Fertigungsprozesse optimal zugeschnitten. Wir vermessen in diesem Fall immer den Rundlauf des Fräsers direkt auf der Maschine, bevor wir den Ventilsitz fräsen. Mit den eingesetzten OSG-Werkzeugen und Powrgrip-​Spannzangen haben wir eine enorm gute Prozesssicherheit.»

Paletten werden tagsüber bestückt

Richard Rechsteiner: «Wir setzen in unserer Fertigung auf sehr hochwertige Fertigungsmittel. Sowohl die Powrgrip-Spannsysteme als auch die OSG-Schaftwerkzeuge sind beim Preissegment im oberen Bereich angesiedelt. Die erste Reaktion ist oft folgende: warum setzen wir keine preiswerteren Werkzeuge ein, um Kosten zu sparen. Dem entgegne ich, dass dank der hochwertigen Fertigungsmittel unsere Fertigungsprozesse absolut prozesssicher ablaufen. Ich kann auch bei komplexen Bauteilen mannlose Schichten fahren, weil ich mich auf die Standzeiten und Geometrien der Werkzeuge wie auch von deren Schwesterwerkzeugen zu 100% verlassen kann. Im Niedrigpreissegment ist genau das nicht der Fall. Auch die Standzeiten sind herausragend. Das ist auch nicht zu unterschätzen. Die OSG-Werkzeuge sind fast nicht umzubringen. Um die Prozesssicherheit für die mannlose Fertigung sicherzustellen, loten wir immer die Grenzen aus. Wir testen immer die Standzeiten der eingesetzten Fräser. Dann gehen wir zurück um 10% und sagen: ‹So lang hält er.› Diese Daten werden in die CNC-Steuerung hinterlegt. Dadurch, dass wir die Standzeiten unserer Fräser regelmässig testen, haben wir ausgezeichnete Vergleichsmöglichkeiten. Wenn wir auf OSG und Powrgrip setzen, dann liegt das auch genau daran, dass sie in dieser Kombination hervorragend abgeschnitten haben.»

Flachlochbohrer dank moderner Substrat­entwicklung

In jüngster Zeit kommen vermehrt Flachbohrer zum Einsatz. Mit einer sogenannten S-Ausspitzung konnte OSG einen Flachbohrer entwickeln, mit dem man 90°-Sacklochbohrungen in einem Arbeitsgang fertigen kann. Vorher mussten immer mehrere Werkzeuge eingesetzt werden. Der Flachbohrer eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen wie z. B. das Bohren in schräge Flächen. Dank der neuen Beschichtung wird eine geringere Reibung und somit eine höhere Verschleissfestigkeit des Werkzeuges erreicht. Die ausgeklügelten Schneiden­geometrien sind letztlich auch dafür verantwortlich, dass die Schnittkräfte reduziert werden und somit eine stabile Bearbeitung ermöglicht wird.

Peter Zahnd (Anwendungstechniker, Vischer & Bolli): «Bei Vischer & Bolli ist es eine unserer langjährigen Strategien, dass wir als typische Schweizer Vertretung auf Qualitätswerkzeuge setzen. Denn wenn man sich das fertigungstechnische Umfeld hier in der Schweiz betrachtet, dann müssen die Fertigungsunternehmen zunehmend auf Prozesssicherheit und hohes Zeitspanvolumen bei hervorragender Qualität setzen. Unsere OSG-Werkzeuge sind genau auf diese Anforderungen zugeschnitten. Allerdings muss ich auch sagen, wenn wir mit klassischen Einkäufern zusammenarbeiten, wird es schwieriger über die Technologie zu verkaufen. Hier wünschte ich mir ab und zu, dass die Fertigungsspezialisten mehr Einfluss hätten.»

Es sind gut angelegte Investitionen

Richard Rechsteiner: «Das ist aus meiner Sicht ein guter Hinweis von Herrn Zahnd. Dass wir OSG-Werkzeuge einsetzen, liegt sicher auch daran, dass die Bestellungen von Fachspezialisten bei uns getätigt werden. Wir müssen die Prozesse am Limit fahren und benötigen höchste Prozesssicherheit. Hier haben sich die OSG-Werkzeuge als absolut zuverlässig erwiesen. Es gibt keine Ausreisser nach unten. Wenn man in günstige Werkzeuge investiert, kann eine Marge zuverlässig funktionieren, die andere bringt komplett andere Werte. Mit solchen Werkzeugen können wir nicht zuverlässig automatisiert fertigen, geschweige denn Passungen im Zirkularfräsverfahren realisieren. Das ist unmöglich. Wir sind mit unserer Fertigungsstrategie, wie wir sie seit Jahren fahren, absolut auf dem richtigen Weg. Das heisst aber auch, dass wir in unsere Produktionsmittel richtig investieren müssen. Aus oben genannten Gründen sind es gut angelegte Investitionen.» SMM

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