Allfi optimiert Zerspanungsprozesse Zerspanen von Wasserstrahl-​Hochdruckkomponenten

Von Matthias Böhm, Chefredaktor SMM

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Die Allfi AG entwickelt und produziert Hochdruckkomponenten für die Wasserstrahltechnik, zu 90 Prozent aus Inox-Stahl. Bei den mit bis zu 6200 bar beaufschlagten Komponenten sind Präzision, Qualität und Sicherheit ein absolutes Muss. Entsprechend sensibel wird bei der Zerspanung der Rostfrei-Komponenten auf die Werkzeugwahl geachtet.

Im Bild links: Die neuen Schrupp-Wendeplatten des Typs «Logiq4Turn» 
(090408) bringen bis zu 20 Prozent höhere Produktivität bei doppelter Standzeit.
Im Bild links: Die neuen Schrupp-Wendeplatten des Typs «Logiq4Turn» 
(090408) bringen bis zu 20 Prozent höhere Produktivität bei doppelter Standzeit.
(Bild: Matthias Böhm)

Mit fünf Dreh-Fräszentren sowie einem Bearbeitungszentrum verfügt die Allfi AG über eine kleine, aber hoch spezialisierte Produktion von Hochleistungskomponenten für die Wasserstrahl-​Schneidtechnik im Hochdruckbereich. Die hier entwickelten und produzierten Komponenten werden weltweit unter dem Swiss-made-Label vertrieben.

Martin Zumbühl (Head of Manufacturing): «Jede Allfi-Komponente, die in der Wasserstrahltechnik im Einsatz ist, repräsentiert Schweizer Qualität mit all ihren Stärken und Eigenschaften. Alle Komponenten müssen dieser Qualität aus technischer, sicherheitsrelevanter, optischer wie auch haptischer Sicht entsprechen. Für unsere Produktion bedeutet das, dass wir neben High-End-Werkzeugmaschinen auch auf Präzisionswerkzeuge setzen, mit denen wir diesen hohen Ansprüchen gerecht werden. Produktionstechnisch bewegen wir uns nicht zuletzt aus diesem Grund deshalb immer auf der Höhe der Zeit, sowohl bei den Werkzeugmaschinen als auch bei den Werkzeugen. Wir setzen auf die neuesten Entwicklungen, um letztlich die oben genannten Kriterien prozesssi­cher und wirtschaftlich zu erfüllen.»

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Fokus auf Dreh-Fräsprozesse von Inox-Bauteilen

Produktionstechnisch ist die Allfi AG auf Dreh-Fräsprozesse fokussiert, die den grössten Teil der Bearbeitungen abdecken. Fräsprozesse werden vornehmlich im Bereich der Ventilfertigung während der bemannten Schichten gefahren. Die Losgrössen bewegen sich zwischen 10 und 250 Bauteilen. Werkstofftechnisch kommt zu 90 Prozent Inox-Stahl zur Anwendung. Die gesamte Produktion ist zerspanungstechnisch entsprechend auf Inox ausgerichtet.

Martin Zumbühl: «Die Zerspanung von ‹Rostfrei› ist für uns Alltag – wir kennen fast nichts anderes. Wir wissen relativ gut, wie wir die Bauteile zerspanen müssen. Das liegt auch an der langjährigen Kooperation mit dem Werkzeugspezialisten Iscar, dessen kompetente Mitarbeiter uns technologisch immer ausgezeichnet unterstützen.»

Innovationskultur wird gross­geschrieben

Bojan Mitrovic (Anwendungstechniker, Iscar): «Die produktionstechnische Philosophie der Allfi AG kommt uns als entwicklungsstarkem Werkzeughersteller natürlich sehr gelegen. Was gibt es Besseres für uns, als unsere Neuentwicklungen direkt auf der Maschine beim Kunden testen zu können. Diese Innovationskultur bekam ich vor drei Jahren, als ich erstmalig mit Allfi AG in Kontakt stand, sofort zu spüren, als wir über spezifische Fertigungsoperationen diskutierten, wo Martin Zumbühl zerspanungstechnisches Optimierungspotential sah.»

Es ging dabei konkret um Schrupp- und Schlicht-Drehprozesse einer Filter-Komponente, die mit 6200 bar beaufschlagt wird mit D = 25 mm, L = 80 mm sowie einer geforderten Oberflächengüte von Ra = 1,6, bei metallisch dichtenden Flächen ist Ra = 0,8 gefordert.

Bojan Mitrovic: «Aufgrund der Seriengrösse und des Materials ‹Inox› konnten wir seitens Iscar relativ schnell eruieren, dass die neu entwickelten ‹Logiq4­Turn-Platten› für diese Fertigungsbedingungen für die Schruppbearbeitungen perfekt zugeschnit­ten sind. Anstelle der bisher genutzten ‹negativen› 12er Platten haben wir seitens Iscar vorgeschlagen, auf kleine­re, ‹positive› 09er WSP zu wechseln.»

«Logiq4Turn-Platten» hochpositiv – geringe Schnittkräfte

Bei den WSP handelt es sich um die 2018 auf den Markt gekommenen «Logiq4­Turn-Platten». Die hochpositiven Platten mit gesamthaft vier Schneiden verfügen über einen effizienten Spanformer, der im Inox-Bereich für kurz brechende Späne verantwortlich ist. Dank geschliffener Seiten- und Auflageflächen sitzen die Platten äusserst präzis und stabil im schwalbenschwanzförmigen Sitz des Halters.

Martin Zumbühl: «Als uns Herr Mitrovic die 09er ‹Logiq4Turn-Platten› (090408) vorgestellt hat, waren wir zuerst ein wenig skeptisch. Wir dachten, die 09er WSP brechen uns weg. Trotz unserer Bedenken haben wir entschieden, Zerspanversuche zu fahren.»

Bojan Mitrovic: «Natürlich sind 09er Platten weniger stabil als eine 12er WSP, aber die ‹Logiq4Turn-Platten› verfügen über hochpositive Schneidgeometrien. Dadurch sinken die Schnittkräfte, d. h., die Platten werden weniger stark belastet, bei sonst gleichen und sogar höheren Schnittbedingungen.»

Geringere Schnittkräfte – höheres Zeitspanvolumen

Martin Zumbühl: «Das Absinken der Schnittkräfte kann ich bestätigen. Das Dreh-Fräszentrum zeigte eine geringere Leistungsaufnahme mit den neuen Platten, trotz höherem Zeitspanvolumen. Hinzu kommt: Nicht nur die Schnitteigenschaften sind ausgezeichnet, auch die Standzeit hat sich gegenüber den bisher eingesetzten WSP massiv erhöht. Darüber hinaus konnten wir mit den ‹Logiq4Turn-​Platten› kürzere Prozesszeiten von bis zu 20% gegenüber den bisher eingesetzten WSP erreichen. Weitere positive Aspekte wie kurze Späne, ausgezeichnete Standzeiten und Oberflächengüten bei gleichzeitig hoher Prozesssicherheit überzeugten uns. Mittlerweile haben wir die ‹Lo­giq4Turn-Platten› seit knapp zwei Jahren im Einsatz und sind sehr überzeugt von den Werkzeugsystemen.»

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Kundenorientierte Prozessoptimierung

Bojan Mitrovic: «Wir entwickeln regelmässig Fertigungsstrategien in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden. Es ist für uns die beste Möglichkeit, aufzuzeigen, wie wir die Prozesse mit unseren Werkzeugen optimieren können. Nach der Auswahl der Werkzeuge ermitteln wir die Schnittwerte, Vorschübe und passen sie auf die jeweiligen Maschinen, Werkstücke, Werkstoffe und Spannsituationen an. Natür­lich spielt auch die Losgrösse eine Rolle. Das gesamte Fertigungsumfeld wird mit einbezogen, um ein optimales Ergebnis bezüglich Produktivität, Qualität und Wirtschaftlichkeit zu erzielen.»

Generell wurde bei diesem Bauteil beim Schruppen ab dem Rohteil zwischen 2 und maximal 4 mm Schnitttiefe bei einem Vorschub von f = 0,25 mm/U gefahren.

Geschlichtet: geschliffene WSP

Geschlichtet wird anschliessend mit f = 0,08 mm/U bei 1/10 mm Zustellung mit der für die Inox-Bearbeitung entwickelten WSP DCGT 070204 F2M. Sie verfügt über geschliffene Schneidkanten, dank derer die geforderten Oberflächengüten mit sehr hoher Prozessstabilität auch in den mannlosen Schichten gewährleistet werden.

Martin Zumbühl: «Unser Hauptfokus liegt auch im Schlichten auf Prozessstabilität, nicht zuletzt, um mannlose Fertigung zu realisieren. Das heisst, wenn die Maschinen die Nacht durchlaufen, müssen wir am Morgen Gutteile haben. Wir machen diesbezüglich generell Stichproben am Morgen, die belegen, dass wir mit den Iscar-Werkzeugen auf der sicheren Seite sind.»

KSS-Zufuhr direkt an die Schneide

In die Werkzeughalter ist eine KSS-Zufuhr integriert, wobei der KSS-Strahl mit bis zu 80 bar in den Zerspanungsprozess geleitet wird.

Die direkte KSS-Zufuhr sei ein Riesenvorteil beim Zerspanungsprozess, sagt Martin Zumbühl: «Der 80-bar-Hochdruck-KSS-Strahl unterstützt nicht nur den Spanbruch. Man bekommt optimale Schmier- wie auch Kühlbedingungen im Prozessbereich. Dieser Aspekt wird vielfach unterschätzt, die direkte Kühlung optimiert die Schmierung im Zerspanungsprozess, was letztlich der Produktivität zugutekommt und auch die Standzeit erhöht.»

Auch wird die Hochdruckkühlung für eine Verringerung der Duktilität des Span-Materials verantwortlich gemacht, das während der Spanbildung durch die starke Kühleinwirkung eine Kaltverfestigung erfährt und dadurch leichter zu brechen ist.

Unterschätzt: der Nutzen effizienter Werkzeuge

Martin Zumbühl hebt abschliessend nochmals den Nutzen moderner Werkzeuge hervor: «Wenn ich heute unsere Fertigung beurteilen würde, dann denke ich, es könnte doch gar nicht besser laufen. Wenn ich dann aber mit einem Werkzeugspezialisten über deren Werkzeug-Entwicklungen diskutiere, dann zeigen sich immer Optimierungspotentiale. Ein regelmässiger technologischer Austausch bringt uns produktionstechnisch immer ein Stück weiter.»

Gleichwohl: Ein Werkzeugwechsel zieht immer auch Investitionen nach sich, insbesondere dann, wenn die gleichen Werkzeuge auf mehreren Maschinen laufen. Deshalb sagt Martin Zumbühl: «Wenn wir wechseln, dann muss das neue Werkzeugsystem absolut überzeugend sein hinsichtlich Produktivität, Qualität und Kostenstruktur. Die Investitionen müssen sich letztendlich rechnen. Die ‹Logiq4­Turn-Platten› haben uns genau einen solchen Technologiesprung gebracht. Und das ist genau einer von vielen Punkten, die uns auszeichnen als Unternehmen. Wir produzieren innovative Hochdruck-Komponenten, deren produktionstechnische Basis auch in Zukunft unsere hochmoderne Fertigung sein wird.» SMM

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