Kooperationen Umformwerkzeuge für Radkästen wirtschaftlich fräsen

Der allgemeine Kostendruck zwingt speziell die Zulieferer aus der Automobilindustrie zur ständigen Effektivitätsprüfung ihrer Produktion. Wenn dabei auch die Prozesssicherheit und die Qualität der spanenden Bearbeitung eine entscheidende Rolle spielen, empfiehlt sich die enge Zusammenarbeit mit dem Werkzeuglieferanten. Durch die Verknüpfung unterschiedlichen Know-hows, wie zwischen den Firmen Eckold GmbH & Co KG und Ingersoll Werkzeuge GmbH, sind Ergebnisse erreichbar, die der Kalkulation zusätzlichen Spielraum bieten und damit die Wettbewerbsfähigkeit stärken.

Anbieter zum Thema

ARKU Maschinenbau GmbH

HBS Bolzenschweiss-Systeme GmbH & Co. KG

Schages GmbH & Co.KG

Eckold GmbH & Co. KG

Ingersoll Werkzeuge GmbH

Als Spezialist für die Kaltumformung von Blechen, Rohren und Profilen beliefert Eckold in St. Andreasberg die Industrie und das Handwerk mit Standard- und Sonderwerkzeugen. Ein Beispiel für die Kompetenz des Unternehmens mit 130 Mitarbeitern ist die Lieferung von Umform-werkzeugen für den Radkasten einer Pkw-Hinterachse. Bei dem Gesenk aus hochfestem Stahl, Festigkeit 800 N/mm², ist das Fräsen der Freiformflächen an den Außen- und Innenkanten ein Arbeitsgang, der Kosten und Qualität in hohem Maße bestimmt.

Dies gilt besonders für die gerundete Außenkontur mit ihren ebenen Schraubflächen. Sie muss mit einem Aufmaß von 0,3 mm zur Endkontur für die abschließende Schlichtbearbeitung vorbereitet werden. Das bisherige Vorschruppen und Vorschlichten mit Rundplattenwerkzeugen dauerte Fertigungsleiter Klaus Bremer viel zu lange. Auch die Standzeiten konnten nicht befriedigen, so dass er und sein Team nach neuen Wegen zum Bear-beiten des Umformwerkzeuges suchten.

Da Eckold zahlreiche Ingersoll-Fräser unterschiedlicher Bauart im Einsatz hat, sind zwischen beiden Unternehmen neben dem regelmäßigen Erfahrungsaustausch auch Diskussionen über grundlegende Anwendungen und Frässtrategien nahezu selbstverständlich. Deshalb war es auch nahe liegend, dass der Fertigungsmeister der Eckold GmbH, Henning Stelter, die Vor-schläge von Wolfgang Schuppe, technischer Berater bei Ingersoll, in seine Überlegungen mit einbezog.

Bislang wurde das Umformwerkzeug mit einem Aufsteckfräser mit 35 mm Durchmesser und Rundplatten mit 10 mm Durchmesser bei einer Schnittge-schwindigkeit vc = 180 m/min, einer Drehzahl n = 1640 1/min, einem Vorschub vf = 1500 mm/min und einer Schnitttiefe ap = 1,5 mm in 1 Stunde und 36 Minuten geschruppt. Die Ingersoll-Strategie für die Konturbearbeitung basierte auf drei Schritten: Schruppen, Vorschlichten und Schlichten. Für den entscheidenden Arbeits-gang Schruppen empfahl Wolfgang Schuppe den Schrupp-Kopierfräser Form-Master-Speed mit 32 mm Durchmesser und drei Wendeschneidplatten.

Bei der Fräseraufnahme SK 50 und der Auskragung von etwa 80 mm konnte vorausgesetzt werden, dass das Werkzeug auch bei höherem Vorschub vibrationsfrei und mit der gewünschten Genauigkeit arbeiten würde. Für den ersten Step, das Schruppen des Radius mit 24 mm und der Höhe von 155,4 mm, kam ein vorhandenes Standardwerkzeug Form-Master-Speed 15V1E zum Einsatz. Damit wurde die obere Kontur bis auf ein Aufmaß von 2 bis 3 mm abgefräst, so dass im zweiten Step mit einem weiteren Ingersoll Schaftfräser 25 mm Durchmesser, Typ HiPos 12J1F das Aufmaß von 0,5 mm für das Schlichten herausgearbeitet werden konnte.

Kopierfräser für den Werkzeug- und Formenbau

Die Baureihe der Einschraub- und Aufsteckfräser Form-Master-Speed wurde speziell zum Schruppen und Vorschlichten von 2D- und 3D-Konturen entwickelt. Die Einschraub-Kopierfräser Typ 15 V1E sind in sieben Ausführungen für Durchmesser von 20 bis 42 mm mit zwei, drei oder vier Wendeschneidplatten lieferbar. Das besondere Merkmal der zweischneidigen Wendeschneidplatten ist die umlaufende, positive Spanleitstufe. Sie ergibt einen positiven Axialwinkel von 10°, der wiederum einen extrem weichen Schnitt gewährleistet, bei dem die Zerspankräfte überwiegend in axialer Richtung abgeleitet werden.

Durch die Länge der Wendeschneidplatte von 8 oder 13 mm und die starke Klemmung mit Hintergriff im Plattensitz sind Schnittgeschwindigkeiten von 160 bis 200 m/min bei legiertem Stahl und 200 bis 350 m/min bei Grauguss problemlos möglich. Die Fräser sind für Schnitttiefen bis 1,5 mm ausgelegt und dank ihrer Steifigkeit und Plattengeometrie auch hervorragend zum Zerspanen von Chrom-Nickel-Stählen geeignet. Durch das günstige Verhältnis des Durchmessers der Wendeschneidplatte D zur Spantiefe ap lassen sich Zahnvorschübe von fz = 1,5 bis 3 mm pro Zahn fahren.

Hohe Zeitersparnis beim Schruppen

Der Kopierfräser Form-Master-Speed Typ 15 V1E mit 32 mm Durchmesser wurde unter gleichen Schnittbedingungen wie das Wettbewerbsfabrikat auf einem Bearbei-tungszentrum Deckel Maho 125 P Hi-dyn mit Spindelaufnahme SK 50 und 30 kW Antriebsleistung eingesetzt: Schnitttiefe ap = 0,7 mm, Schnittgeschwindigkeit vc = 180 m/min, Drehzahl n = 1800 1/min. Allerdings erlaubte der Ingersoll-Fräser mit einem Vorschub und Zahnvorschub von vf = 8000 mm/min und fz = 1,5 mm pro Zahn eine deutlich höhere Fräsgeschwindigkeit. Daraus resultiert eine Zeitersparnis von 35% im Vergleich zu dem vorher eingesetzten Werkzeug.

Ebenfalls als sehr positiv wurde die hohe Standzeit des Form-Master-Speed vermerkt. Selbst nach einer Hauptzeit von 50 Minuten war nahezu kein Verschleiß feststellbar, der in absehbarer Zeit einen Plattenwechsel erforderlich machen würde. Unabhängig von den dadurch deutlich reduzierten Werkzeugkosten wirkte sich ein weiterer Faktor positiv auf den Maschinenstundensatz aus: Selbst bei dem extrem hohen Vorschub von 8000 mm/min wurde nur eine Spindellast von 20% angezeigt.

Nach den ersten Versuchen war Fertigungsleiter Klaus Bremer mit den Ergebnissen sehr zufrieden: „35% Zeitersparnis beim Vorschruppen sind ein bemerkenswert gutes Ergebnis. Es bestärkt uns darin, auch die Schlichtbearbeitung nach der bereits diskutierten Strategie zu fahren. Wir sind davon überzeugt, dass wir gemeinsam mit Ingersoll eine Lösung finden, die uns kostenmäßig die nötige Basis liefert, um dem Druck unserer Kunden begegnen zu können. Im Zuge dieser Optimierungsschritte wird dann die gesamte Fräsbearbeitung des Gesenks neu untersucht und gewichtet. Dazu gehört auch die Definition einer neuen Werkstückspannung, damit die Umformwerkzeuge schnell und exakt auf einer Magnetspannplatte fixiert werden können.“

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