Über eine Länge von insgesamt sechs beziehungsweise acht Metern erstreckt sich die anwendungsspezifisch konstruierte Magnetspannlösung von Schunk, mit der Iftec auf der FBF-S 8000 Fahrständer-Fräsmaschine des Werkzeugmaschinenbauers MTE Weichenkomponenten fertigt. Vor allem Tiefrillenschienen und Zungenvorrichtungsbauteile aus Hardox mit einer Zugfestigkeit von 1200 bis 1300 N/mm2 beziehungsweise aus Schienenstahl mit einer Zugfestigkeit von 700 bis 1100 N/mm2 werden auf der Maschine bearbeitet.
Während bislang bei der Zungenfertigung auf einer mit einem Fräskopf ausgestatteten Langhobelmaschine neun bis zehn Aufspannungen nötig waren, genügen heute gerade einmal drei. Statt die bis zu 6000 mm langen Teile jedes Mal aufwändig auszurichten und niederzupratzen, werden sie heute von Maschinenbedienerin Manuela Windisch lediglich aufgelegt und per Knopfdruck über Magnetkraft gespannt. „Mit der neuen Maschine liegt die Zeiteinsparung beim Rüsten weit über 50 Prozent“, taxiert Fertigungsleiter Steffen Kötz. Zudem sei die Prozesssicherheit deutlich gestiegen, da die korrekte Positionierung der Werkstücke gewährleistet werde. „Wir sind schneller geworden, erreichen zügig die geforderte Qualität und können unmittelbar auf Kundenwünsche reagieren“, fasst der Fertigungsprofi zusammen.
Gerade bei der Bearbeitung von Hardox sei der Prozess früher wesentlich aufwändiger gewesen. „Heute lässt sich ein komplettes Zungenpaar serienunabhängig und effizient herstellen und bei Bedarf können Fertigungsparamter flexibel angepasst werden“, unterstreicht Kötz.
Bearbeitung im Doppelpack
Der 6000 mm lange horizontale Magnetspanntisch zur paarweisen Zungenbearbeitung besteht aus insgesamt vier Schunk Magnos Magnetmodulen mit einem Gewicht von jeweils 1,2 t – jede Menge Masse also, um die auftretenden Vibrationen zuverlässig zu dämpfen. Über die T-förmige Anordnung der Magnetpole werden die bis zu 6.000 mm langen Zungen jeweils am Fuß und an der Seite gespannt, so dass sie trotz Wärmeverzug gerade aufliegen und während der Bearbeitung eine stabile Position gewährleistet ist.
Über einen Freischnitt ist eine optimale Zugänglichkeit der Werkzeuge sichergestellt, so dass alle drei regelmäßig anfallenden Zungenvarianten auf ein und derselben Vorrichtung gespannt und paarweise bearbeitet werden können. Das reduziert den Rüstaufwand und spart zugleich Zeit beim Werkzeugwechsel. Zugleich besteht die Möglichkeit, auf der oberen Horizontale der T-Anordnung andere Werkstücke zu spannen, wodurch zusätzliche Freiräume bei der Nutzung der Magnetspannlösung entstehen.
Zur Fertigung der Zungen werden die Vierkantprofile zunächst plangefräst und anschließend in zwei Aufspannungen von allen Seiten mechanisch mit einer Toleranz von 0,1 mm bearbeitet. Rund 50 % des Rohmaterials werden dabei als Späne abgetragen. Um zu verhindern, dass bei der Bearbeitung der spitz zulaufenden Teile Vibrationen entstehen, nutzt Iftec eine Überlänge von 200 mm in Verlängerung der Zungenspitze, die unbearbeitet bleibt und in Schunk Kontec KSD Doppelspannern fixiert wird. So kann das Ausgangsmaterial von 90 mm an der Zungenspitze bis auf 2 mm abgenommen werden. Da die Spannung beim Kontec KSD auf Zug erfolgt, sind die Biegebelastung am Grundkörper und damit das Aufbäumen des Spanners minimiert, was der Genauigkeit und Steifigkeit der Spannung zugutekommt.
Fräsen von bis zu acht Meter langen Tiefrillen
Zusätzlich zur Zungenbearbeitung nutzen die Straßenbahnspezialisten die Maschine vor allem zur Fertigung sogenannter Tiefrillen, die sich mit einer Tiefe von bis zu 35 mm über die komplette Schienenlänge erstrecken und eine geräuschlosere Radführung erlauben. Hierfür wurde der Maschinentisch seitlich auf der dem Spindelkopf zugewandten Vertikalen über die komplette Tischlänge von 8 m mit Magnos Magnetspannplatten ausgerüstet. So ist es möglich, auch extrem lange Teile, wie etwa Radlenker, zuverlässig zu spannen.
Wie bei der Zungenbearbeitung werden die Werkstücke auch hier doppelt, in diesem Fall am Fuß und am Fahrkopf, per Magnet gespannt und mit Bohrungen, Laschenkammern und Tiefrillen versehen. Damit eine kontrollierte Einbringung der Magnetfeldlinien sichergestellt ist, besteht die Magnetspannvorrichtung aus zwei magnetischen Konfigurationen: einer flach wirkenden 50er Polteilung zur vertikalen Spannung am Fuß und einer tief wirkenden 70er Polteilung zur horizontalen Spannung am Kopf.
Polverlängerungen auf den Magnetmodulen, die von Iftec als frei gearbeitete, isolierte Leisten selbst gefertigt wurden und das Magnetfeld übertragen, schützen die Oberfläche der Magnete, ermöglichen das Einbringen von Konturen und können im Falle einer Beschädigung jederzeit leicht ersetzt werden. Positiver Nebeneffekt: Da für die Zungenfertigung lediglich eine Bearbeitungslänge von 6000 mm erforderlich ist, konnte zusätzlich ein 2000 mm breiter T-Nuten-Tisch zur Bearbeitung kleinerer Bauteile, wie Keile und Kästen, installiert werden.
Die Magnetmodule, die in fünf getrennt ansteuerbare Spannsegmente aufgeteilt sind, lassen sich wahlweise von einem fest installierten Bedienpult oder per Funkfernsteuerung aktivieren. Dabei ist lediglich zum Aktivieren beziehungsweise Deaktivieren ein Stromimpuls erforderlich: Innerhalb von Sekunden sorgen die elektrisch aktivierbaren Permanentmagnete auf Knopfdruck für dauerhaft sicheren Halt. Nach der Aktivierung ist keine weitere Energiezufuhr nötig, wodurch die Spannlösung energieeffizient arbeitet.
Durch die Kommunikation mit der Maschinensteuerung ist gewährleistet, dass die Bearbeitung erst starten kann, wenn das Werkstück zuverlässig gespannt ist. Die eigentliche Spannung erfolgt dann in zwei Magnetisierungszyklen: zunächst werden die Werkstücke vorangezogen, um einen flächigen Kontakt mit dem Magneten über die komplette Länge herzustellen. Anschließend, im zweiten Zyklus, wird mit voller Leistung magnetisiert, um eine magnetische Sättigung und damit maximale Spannkräfte zu gewährleisten. Trotz der Kombination aus großem Spanvolumen und Magnetkraft, ist eine zuverlässige Späneabfuhr gewährleistet. Die meisten Späne fallen von alleine in den Späneförderer. Wo dies nicht der Fall ist, wurden feste Frässtopps programmiert, um die Späne zwischendurch manuell zu räumen. Das gilt insbesondere für die dritte Aufspannung der Zungenbearbeitung, wenn bis zu 10 mm Material auf einmal abgenommen werden.
Maschinen-Gigant sorgt für vibrationsarmes Fräsen
Die mit einer stark schwingungsdämpfenden Gusskonstruktion ausgestattete Fahrständer-Fräsmaschine FBF-S-8000 von MTE hat eine Leistung von 40 kW und ermöglicht einen Arbeitsvorschub von bis zu 12 m/min sowie einen Eilgang von bis zu 25 m/min. Ihre maximale Drehzahl liegt bei 4000 min-1, das maximale Drehmoment bei 1750 Nm.
Aus Sicht von Steffen Kötz hat sich das umfangreiche Investment in die Maschine, die in einer eigens errichteten Fertigungshalle installiert und von Schunk vor Ort mit der individuell angefertigten Magnos Magnetspannlösung ausgerüstet wurde, schon nach kurzer Zeit ausgezahlt: Da die allermeisten Verkehrsbetriebe aus öffentlichen Mitteln finanziert werden, die oft nur zeitlich befristet zur Verfügung stehen, seien für Iftec die Lieferzeiten und marktgerechte Preise das A und O. „Mit der MTE Fahrständerfräse und der rüstfreundlichen Magnetspannlösung ist es möglich, wesentlich flexibler am Markt zu agieren. Zudem können wir eilige Instandhaltungsaufträge nun auch kurzfristig ausführen“, erläutert Kötz.
Gerade bei der Zungenbearbeitung sei dies bislang kaum möglich gewesen. In ausführlichen Fräsversuchen und in enger Zusammenarbeit mit MTE, Schunk sowie mit dem Werkzeughersteller hat das Team bei Iftec die Prozesse so optimiert, dass heute selbst bei der Zungenfertigung keine nennenswerten Vibrationen auftreten. Nicht zuletzt die Erfahrung und die hohe Fachkompetenz von Tim Janke, Produktspezialist Magnetspanntechnik bei Schunk, hätten nach Angaben von Steffen Kötz den Weg zu der hocheffizienten Magnetspannlösung gebahnt. „Wir waren überzeugt, dass das, was er uns empfiehlt, auch funktioniert“, betont der Fertigungsprofi. „Und wir wurden nicht enttäuscht.“
Iftec GmbH & Co. KG
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Schunk GmbH & Co. KG
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Straßenbahnen seit 1896
Die Iftec GmbH & Co. KG ist ein Gemeinschaftsunternehmen der Leipziger Verkehrsbetriebe (LVB) GmbH und der Siemens AG. Das im Jahr 2005 gegründete Unternehmen verantwortet in seinem Kerngeschäft die Instandhaltung von Fahrzeugen und Fahrwegen für die Leipziger Verkehrsbetriebe (LVB) GmbH und führt die seit 1896 bestehende Tradition der Instandhaltung von Straßenbahnsystemen in Leipzig fort. Darüber hinaus versteht sich Iftec europaweit als Problemlöser rund um die Instandhaltung von Schienenfahrzeugen und Fahrwegen. Geschäftsfelder sind der Service für Schienenfahrzeuge, die Fahrweginstandhaltung für Tram- und Güterbahnen, der Weichenbau für Tram-Systeme sowie technisches Consulting, Planung und Projektierung. Das Unternehmen beschäftigt aktuell rund 500 Mitarbeiter und erzielt einen Jahresumsatz von ca. 42 Millionen Euro.
