Innovationen haben für den Audi-Konzern große Bedeutung. Im Bereich „Technische Entwicklung“ arbeiten rund 8600 Mitarbeiter in Ingolstadt, 1700 in Neckarsulm und weitere in den Entwicklungszentren in Györ, Peking und San José Chiapa an Verbesserungen und Neuheiten bei klassischen und alternativen Antrieben, bei Leichtbau und Fertigungsverfahren, in der Lichttechnologie und vielem mehr.
Fast am Ende der Entwicklungskette steht die Vorserienfertigung, der die Abteilung „Versuchsteilefertigung“ zugeordnet ist. In Ingolstadt sind dort 75 Mitarbeiter beschäftigt, die dafür sorgen, dass verschiedenste Getriebe-, Motor- und Fahrwerkskomponenten als Prototypen oder in Kleinstserien termingerecht für erste praktische Versuche zur Verfügung stehen.
Reinhard Kindl, Leiter der „Mechanischen Werkstatt“, erklärt: „Wir müssen ähnliche Qualitätskriterien hinsichtlich Präzision und Oberflächengüten erreichen, wie die Serienfertigung. Doch ohne Sonderwerkzeuge, die für unsere kleinen Stückzahlen sowohl in der Anschaffung als auch in der Programmierung zu teuer wären. Daher benötigen wir leistungsstarke Universalwerkzeuge.“ Dragan Pejcinoski, unter anderem für die Beschaffung von Neuwerkzeugen zuständig, ergänzt: „Am liebsten arbeiten wir mit Werkzeugherstellern zusammen, die nur eine geringe Katalogauswahl bieten, deren Werkzeuge aber universell einsetzbar sind. Wichtig sind für uns ein guter Service inklusive Applikationsunterstützung und kurze Lieferzeiten.“
Ausgleichswelle für ein zukünftiges Getriebe
Seit über einem Jahr ist die Haimer GmbH aus Igenhausen bevorzugter Lieferant von Vollhartmetallwerkzeugen. Die eigentliche Zusammenarbeit reicht jedoch aber schon über 20 Jahre zurück. Werkstattleiter Kindl erinnert sich: „Ursprünglich haben wir nur die Werkzeugaufnahmen von Haimer bezogen, dann auch das passende Schrumpfgerät. 2002 investierten wir in ein Haimer-Wuchtgerät, um den Rundlauf des eingespannten Werkzeugs zu optimieren.“ Als die Igenhausener vor gut drei Jahren ihr Produktprogramm um eigene Vollhartmetallfräser erweiterten, verfolgten die Zerspanungsspezialisten der Audi-Versuchsteilefertigung dies mit Aufmerksamkeit.
2015 musste die Audi-Vorserienfertigung eine Ausgleichswelle für ein zukünftiges Getriebe herstellen. Dabei traten Schwierigkeiten auf, die Jakob Mosandl, Meister und Technikumsleiter, unter anderem mit ihrer Geometrie erklärt, die Dreh- und Fräsbearbeitungen erfordert. „Die Spannsituation auf unserem Dreh-Fräszentrum WFL M 35 G war leider etwas labil. Zudem hatten wir nur geringe Erfahrungen mit dem Werkstoff der Ausgleichswelle, einem hochvergüteten 42CrMo4-Stahl. Denn zu 90 Prozent zerspanen wir Aluminiumlegierungen.“
Nur 1 mm Zustellung und extremer Werkzeugverschleiß
So waren die ersten Fräsversuche an dieser Welle in keiner Weise zufriedenstellend. Für die Vorbearbeitung kam ein Standardfräswerkzeug mit Durchmesser 12 mm in einem Standardschrumpffutter zum Einsatz. Um die geforderten Genauigkeiten von wenigen Hundertstel Millimeter einzuhalten, konnte nur eine maximale Schnittbreite von 1 mm realisiert werden (siehe Vergleichstabelle Schnittwerte). Trotz dieser „schonenden“ Schnittwerte trat ein weiteres Problem auf: Nach maximal einem Bauteil war das Standzeitende des Werkzeugs erreicht.
So zogen Kindl und sein Team die Fräsexperten aus Igenhausen zu Rate. Da sich die labile Spannsituation nicht ändern ließ, empfahl Oliver Lechner, Haimer Vertriebsleiter Deutschland Süd, das Komplettwerkzeug neu zu konfigurieren. Denn seiner Erfahrung nach, „genügt es bei einer derart anspruchsvollen Bearbeitungssituation meistens nicht, nur das Fräswerkzeug auszutauschen. Letztendlich hat der Werkzeughalter den gleichen Einfluss auf den Prozess wie die Schneide selbst.“
Gemeinsam ersetzte man schließlich den bisherigen Standardfräser durch einen Haimer-Power-Mill-VHM-Fräser mit Durchmesser 12 mm und spannte diesen in eine Schrumpfaufnahme der Haimer-Power-Serie mit Safe-Lock-System. Während das Power Shrink Chuck für maximale Schwingungsdämpfung sorgt, gewährleistet die Ausziehsicherung Safe-Lock, dass das Werkzeug auch bei starker Umschlingung nicht aus der Aufnahme gezogen wird. Das Schrumpffutter ist standardmäßig mit dem Cool-Jet-System ausgestattet, das über Bohrungen im Spannfutter dafür sorgt, dass der Kühlschmierstoff mit 80 bar bis zur Schneide transportiert wird.
Mit High-End-Werkzeug zu neunfacher Schnittbreite
Gemeinsam plante das Team den Bearbeitungsprozess, wählte eine passende Programmierstrategie und optimierte die Schnittparameter (siehe Vergleichstabelle Schnittwerte). Das erfreuliche Ergebnis: Bei leicht erhöhten Geschwindigkeiten ließ sich bei gleicher Schnitttiefe die Schnittbreite auf 9 mm – also das Neunfache – steigern.
Dietmar Ungar, Teamleiter Anwendungstechnik bei Haimer, erklärt: „Das Power-Mill-Werkzeug aus Hochleistungshartmetall mit zähem Kobaltanteil konnte im Zusammenwirken mit dem verstärkten Power Schrumpffutter die in der Bearbeitung auftretenden Schwingungen dämpfen.“ Die hohe Laufruhe sorgte auch für eine sichtbar bessere Oberflächengüte und für einen geringeren Verschleiß des Werkzeugs. Dessen Standzeit erhöhte sich aufs Dreifache, was Werkzeugwechselzeiten und damit die Maschinenstillstandzeiten reduziert. Durch den gleichmäßig auf alle Schneiden verteilten Verschleiß kann die Haimer-Serviceabteilung das Werkzeug anschließend nachschleifen, wodurch ein erneuter Einsatz möglich wird.“
Auch in einer zweiten Operation, dem Schruppen und Schlichten von Taschennuten mit einem ähnlich aufgebauten Haimer-Komplettwerkzeug vom Durchmesser 8 mm, nahm die Produktivität um 300 Prozent zu. Beide Verbesserungen beim Fräsen wirken sich überaus günstig auf die Gesamtbearbeitungszeit und Produktivität aus: Während das Bauteil vorher acht Stunden benötigte, ist es jetzt in fünf Stunden fertig – und die Maschine ist frei für weitere Aufträge.
Weitere Werkzeuge wurden getestet
Die erzielten Ergebnisse waren für die Audi-Versuchsteilefertigung Anlass genug, weitere Haimer-Werkzeuge zu testen. Insbesondere der Wunsch nach Universalfräsern, die sich für verschiedene Aufgaben und unterschiedliche Materialien eignen, ließ auch die zweite angebotene Fräser-Geometrie in den Fokus rücken. Der im Vergleich zum Power Mill auf die wesentlichen Produkteigenschaften reduzierte Basic-Mill-VHM-Schaftfräser ist in fast allen Werkstoffen einsetzbar und eignet sich zum Nut-, Wälz- und Eckfräsen, ebenso zum Rampen bis 45 Grad und sogar durch seine spezielle Stirnschneidengeometrie zum direkten Bohren.
Dabei ist er kostengünstiger – ohne Abstriche an der gewohnten Qualität. Denn die Basic-Mill-Fräser zeichnen sich durch einen h6-Schaft und einen Rundlauf 10 μm aus. Werkzeugfachmann Dragan Pejcinoski ist nach zahlreichen Projekten mit beiden VHM-Fräsern sehr zufrieden: „Den Power Mill nutzen wir bei höher vergüteten und besonders anspruchsvollen Materialien, und beim normalen Materialmix – also Alulegierungen und Stahl – nehmen wir die Basic-Mill-Geometrie.“
Vor kurzem ging das Audi-Zerspanungsteam um Werkstattleiter Kindl noch einen Schritt weiter und testete das Hartmetall-Wechselkopfsystem Duo-Lock: „Wir sind zwar noch im Versuchsstadium, aber die bisherigen Bearbeitungen haben sehr gut funktioniert. Anscheinend hält diese patentierte Schnittstelle, was Haimer verspricht“, freut sich Kindl. Basierend auf einem innovativen Gewindedesign mit Doppelkonus und zusätzlicher dritter Abstützfläche im hinteren Bereich der Schnittstelle, liefert die Duo-Lock-Technologie hohe Rundlaufgenauigkeit, Stabilität und Belastbarkeit. Ein Synonym für letzteres ist das Anzugsmoment, das für den Durchmesser 20 mit 80 Nm angegeben wird.
Audi AG
www.audi.de
Haimer GmbH
www.haimer.de
EMO Halle 4 Stand E18
