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Produktivitätslücke mit innovativen HM-Werkzeugen geschlossen

Optimale Fachberatung durchs zuständige Iscar-Werkzeug-Handelshaus
Produktivitätslücke mit innovativen HM-Werkzeugen geschlossen

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Bei der Fräsbearbeitung eines Verteilerstückes aus rostbeständigem Stahl konnten bei der FSG-Furtschegger Sondermaschinenbau GmbH in Gosheim die Werkzeugstandzeiten drastisch erhöht werden. Durch die Umstellung auf Trockenbearbeitung mit Fräswerkzeugen der neu^ en Helido-Linie von Iscar und der Optimierung sämtlicher Einflussgrößen durch den zuständigen Fachberater erhöhte sich die Produktivität um sagenhafte 83 %.

Autor: Rudolf Beyer

Seit 1987 baut Thomas Furtschegger in Gosheim auf dem Heuberg in Baden-Württembergs Sondermaschinen für die einheimischen Drehteile-Produzenten oder automatisiert deren Drehmaschinen mit Zuführ- einheiten und Sondereinrichtungen. Doch Automatisierung für Drehmaschinen kann man heute meist ab Werk kaufen. Also galt es, neue Geschäftsfelder zu erschließen. Thomas Furtschegger und Sohn Tobias setzten sich vor vier Jahren zusammen und beschlossen, ins CNC-Fräsen einzusteigen. Sie erkannten, dass immer mehr Drehteilehersteller die Grobzerspanung auf ihren Drehmaschinen weglassen, weil dies auf Fräsmaschinen schneller und genauer geht. Untersützt wird dies mit dem Trend zu rostbeständigen Stählen, die sich beim Fräsen auf der Drehmaschine nicht so wirtschaftlich zerspanen lassen wie auf einer Fräsmaschine. 2004 wurde deshalb bei Furtsch- egger die erste CNC-Fräsmaschine beschafft. Heute sind es bereits 4 CNC-Bearbeitungszentren von Haas, auf denen nun nicht mehr nur Drehteile nachgearbeitet werden, sondern auch anspruchsvolle Frästeile aus zum Teil schwierig zu zerspanenden Werkstoffen rund um die Uhr produziert werden. Doch wie überall ist der Wettbewerb groß, so auch bei der Fertigung von Verteilergehäusen aus rostbeständigem Stahl für die Automobilindustrie, von denen bei Furtsch- egger letztes Jahr 18 000 Stück produziert wurden. Da zählt jeder Cent, um den Auftrag an Land zu ziehen. Möglich wurde dies bei Furtschegger nur, weil mit den verschieden ausgerüsteten CNC-Fräsmaschinen von Haas kostengünstige aber dennoch leistungsfähige Werkzeugmaschinen beschafft wurden und weil Armin Merkt vom Werkzeughandelshaus Klingseisen in Aldingen, von dem die Furtscheggers Werkzeuge verschiedener Hersteller beziehen, zum richtigen Zeitpunkt die Werkzeugpalette von Iscar präsentierte.
Tobias Furtschegger, damals gerade ins väterliche Unternehmen eingestiegen: „Wir waren begeistert und haben zunächst mit dem Bohren angefangen, mit Chamdrill und Chamdrill-JET von Iscar Versuche gefahren und die Erfahrung gemacht, dass diese mit einem Bohrkopfwechselsystem ausgestatten Bohrwerkzeuge ab 16D wirtschaftlicher sind als Vollhartmetallbohrer.”
Ein neuer vielversprechender Iscar-Kunde? Das rief Markus Pohle, Anwendungstechniker und Berater für die Iscar-Handelshäuser in Südwest-Deutschland, auf den Plan. Er hatte von Iscars‘ größtem Handelshaus Klingseisen gehört, dass die Furtscheggers mit der Standzeit und der Produktivität des eingesetzten Vollhartmetall-Fräswerkzeuges beim Eck-Fräsen eines Ventilgehäuses nicht zufrieden waren, schaute sich vor Ort in Gosheim die Gegebenheiten an und machte den Vorschlag, mit den damals neuen Fräswerkzeugen der Helido-Linie von Iscar Versuche zu fahren.
Mit Trockenbearbeitung wirtschaftlicher
Auf Anhieb war man durch die Umstellung auf Trockenzerspanung mit der Helido-Wendeschneidplatte in der Schneidstoffsorte IC908 für rostbeständiges Material mit 200 m Schnittgeschwindigkeit und 0,2 mm Zahnvorschub bei einer Schneidkantenlänge ap zwischen 6 und 8,9 mm und einer verfügbaren Schnittbreite ae von 16 mm deutlich schneller als mit den seitherigen Vollhartmetallwerkzeugen. Dabei wurde eine Oberflächengüte von Rz 10 erreicht.
Markus Pohle: „Zu Beginn unserer Versuche hatten wir das Werkstück in vier Schnitten mit 6,7 mm Spantiefe gefräst und erreichten eine ähnlich gute Standzeit wie mit dem seitherigen Vollhartmetallwerkzeug. Wir wollten aber mehr und haben das Werkzeug richtig ausgereizt, sind auf 9 mm Spantiefe gegangen und haben das Teil in nur noch drei Schnitten gefräst. Das Ergebnis waren 5 zusätzliche Spannungen.”
Vom Ehrgeiz gepackt, wurde nun nach weiteren Einsparmöglichkeiten gesucht. Der erste Bearbeitungsvorgang an dem Ventilgehäuse ist nämlich das Planfräsen, das man mit einem Wettbewerbswerkzeug nass gefahren hat. Das bedeutet, dass an dem Teil immer noch ein Rest Emulsion vorhanden war, was sich nicht so ganz toll mit der anschließenden Trockenzerspanung mit dem Iscar-Werkzeug beim Eckfräsen vertrug. Deshalb wurde auf Anraten von Markus Pohle auch dieser Arbeitsschritt auf Iscars Helido-Linie S 845 umgestellt und die Planfräsbearbeitung ebenfalls trocken gemacht. Allein durch diesen Schritt erhöhte sich die Standzeit beim Eckfräsen noch einmal um vier Werkstück-Spannungen, sprich 32 zusätzliche Teile. Auch die Standzeit lag nun um einiges höher als mit dem seitherigen Vollhartmetallwerkzeug. Dazu muss man wissen, dass der Maschinentisch des Haas-Bearbeitungszentrums bei Furtschegger mit 8 Schraubstöcken bestückt ist, in denen 16 Werkstücke gespannt und bearbeitet werden.
Michael Becker, bei Iscar der Produkt- und Zerspanungsspezialist Fräsen: „Vor 2 Monaten haben wir bei der Firma Furtschegger diese Werkzeuge dann noch von IC 908 auf unsere neue Sumotec-Hartmetall-Wendeschneidplatte IC 808 umgestellt, bei der sich durch Nachbehandlung im Anschluss an den Beschichtungsprozess die Zähigkeit und damit die Widerstandsfähigkeit gegen Ausbrüche erhöht. Damit haben wir eine weitere Spannung an Standzeit hinzugewonnen.”
Bei gleicher Standzeit kommen heute also insgesamt 10 Spannungen mit je 8 Teilen mehr von der Maschine als vorher. Das macht 80 zusätzliche Teile, die mit einem Werkzeug prozesssicher gefahren werden. Dann ist die Platte allerdings verschlissen und hat an der Schneidkante sichtbare Micro-Ausbrüche. Weitere Optimierungen haben sich dann als sinnlos herausgestellt. Bei Furtschegger hat man die Erfahrung gemacht, wenn die gewählten Parameter mehr als +/- 5 % vom derzeitigen ausgetüftelten Zustand abweichen, gehen die Standzeiten drastisch nach unten. Dem Span sieht man das an. Ist er bei rostbeständigem Material goldgelb, zeigt die Erfahrung, dass er die richtige Temperatur hat, weil Geschwindigkeit und Vorschub genau richtig gewählt wurden. Dann steht die Platte auch, weiß man inzwischen. Michael Becker: „Wichtig ist bei diesem Werkzeug, es sollte nicht unterfordert werden. Die Mittenspandicke und die maximale Spandicke sind hierbei zu beachten. Ein Zahnvorschub von 0,1 mm wäre in diesem Fall zu gering. Auch beim Arbeiten mit Kühlmittel verringert sich die Standzeit erfahrungsgemäß um ein Drittel.”
Tobias Furtschegger bestätigt das: „Bei der trockenen Schruppbearbeitung mit einer Eingriffszeit von 19,2 min bei 16 Teilen in einer Aufspannung ergab die Temperaturmessung einen Wert von 150 °C, das ist die ideale Temperatur. Wir haben es mal nass probiert und das Werkstück mit Innenkühlung so richtig geflutet. Dabei haben wir festgestellt, dass bei Nassbearbeitung die Temperatur am Werkzeug (Fräser) um 40° gesunken ist und nicht am Bauteil. Durch die Kühlung entstanden Thermoschocks, die Kammrisse verursachten, welche den Nachteil hatten, dass die Standzeit sich stark reduzierte.”
Vorteilhaft ist eine Maschine mit hohem Drehmoment bei niedrigen Drezahlen
Die fast 10 mm starke Helido-Platte ist sehr stabil, ebenso die Werkzeugträger. Beim Einsatz dieser Werkzeuge ist es deshalb sehr sinnvoll, eine Maschine zu wählen, die bei niedrigen Drehzahlen über eine Hauptspindel mit hohem Drehmoment verfügt. Am besten ist ein Antrieb mit Getriebe, denn wenn man den Fräser voll ausnutzen will, wird relativ viel Leistung benötigt (die Haas- Maschine bei Furtschegger leistet 15 kW bei einer max. Drehzahl von 1273 U/min). Die reine Bearbeitungszeit pro Teil beträgt heute 72 s, vorher wurden mit dem Vollhartmetall-Schaftfräser D = 20 mm und 6 Schneiden 120 s benötigt. Ergibt mit den neuen Iscar-Werkzeugen also eine Zeiteinsparung von 48 s – macht bei 18 000 Teilen im letzten Jahr eine Einsparung von 240 Stunden. Die gesamten Poduktionskosten verringerten sich damit um 83 %. Ein Ergebnis, das sich sehen lassen kann.
Das ist auch der Punkt, auf den Iscar laut Michael Becker abzielt: „Wir wollen die Produktionslücke schließen und Kunden vermitteln, dass nicht die Werkzeugkosten ausschlaggebend sind, sondern der gesamte Prozess. Daher ist es wichtig, sämtliche Parameter und Einflussgrößen, die sich bei der Fräsbearbeitung ergeben, zu verbessern. Also die Bearbeitungsstrategie, die Reduzierung von Nebenzeiten, Optimierung von Schnittgeschwindigkeit, Zahnvorschub und Zähnezahl sowie Anzahl, Breite und Tiefe der Schnitte.”
Erweiterung der Iscar Helido-Produktlinie
Die Helido-Wendeschneidplatten mit ihren wendelförmigen, stark positiven Schneidkanten und dem stabilen schwalbenschwanzähnlichen Plattensitz kam bei Iscar 2006 fürs Plan- und Planeckfräsen auf den Markt. Mit einer Schneidkantenlänge von 17 mm eine recht große Platte. Auf Grund des großen Erfolgs wurde diese Produktlinie mittlerweile um eine kleinere Wendeschneidplatte mit 12 mm Schneidkantenlänge erweitert. Demnächst soll es auch noch eine 9 mm Platte geben, damit Iscar-Kunden auf ein großes Spektrum an Platten dieser neuen Produktlinie zugreifen können, die sich wegen der sehr hohen Schneidkantenstabilität besonders auszeichnen.
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