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Starrag AG: Prozesslösungen rund um „Heavy Metal“

Werkstoffe aus Nickelbasislegierungen, Titan oder gehärtetem Stahl lassen sich wegen ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit sowie ihrer hohen Duktilität, Härte und Warmfestigkeit nur sehr schwer zerspanen. Entsprechend hoch sind die Ansprüche an die Produktionstechnik, wie der Blick in die hohe Kunst der Schwerzerspanung bei Starrag zeigt.

Doch da vor allem in der Zerspanung jede Theorie grau ist, ein Blick in die bunte Praxiswelt in Lindenberg: Dort im Allgäu sitzt die Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH, die integrierte Flugsteuerungs- und Fahrwerksysteme für den Flugzeugbau herstellt. Auf vier FOG-Bearbeitungszentren des Produktbereichs Droop+Rein entstehen Gehäuse und Kolbenstangen mit integrierter Radachse für Fahrwerksysteme.

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Als Ausgangsmaterialien dienen konturnah im Gesenk vorgeschmiedete Teile aus niedrig legierten Vergütungsstählen (300 M), aus denen in insgesamt rund 40 Produktionsschritten Fahrwerkbauteile in kleinen Losgrößen entstehen. In der Produktion fällt einem sofort der für den Flugzeugbau typische hohe Zerspanungsanteil auf. Dazu ein Blick auf ein typisches Bauteil: Die Masse sinkt vom Schmiederohling bis zum Fertigungsteil um über 80 Prozent auf knapp über 120 Kilogramm, während sich die Festigkeit durch den anschließenden Vergütungsprozess von 1.000 auf 1.800 bis 2.000 Megapascal erhöht. Ähnlich hoch fallen auch die Anforderungen bei der Thyssenkrupp Rothe Erde Germany GmbH in Lippstadt aus. Nur wenige Kilometer von den Windparks im Sauerland entfernt stellt das Unternehmen Großwälzlager her. Im Maschinenpark übernehmen sieben Vertikal-Dreh-Schleifmaschinen Dörries Contumat die Endbearbeitung der Blatt-, Turm- und Motorlager für Windkraftanlagen. Die Produktion startet im Dortmunder Ringwalzwerk, das aus hochfesten Stahlspeziallegierungen gewalzte Rothe-Erde-Ringe herstellt. Diese extrem schweren und sehr großen Bauteile erhalten zum Beispiel auf einer Dörries Contumat VC 6000/500 auch den „letzten“ Schliff.

Spezialist für hochpräzises Rundschleifen ist auch der Produktbereich Berthiez der Starrag SAS aus Saint- Etienne, dessen große vertikale Dreh- und Schleifmaschinen sich ebenfalls bei Wälzlagerringen für Windkraftanlagen bewährt haben. Die Franzosen lieferten kürzlich an einen Kunden ein Berthiez-RVU-Bearbeitungszentrum 4700/450 mit wassergekühlten Schleifspindeln mit einer Leistung von 45 Kilowatt (bei 4.000 Umdrehungen pro Minute) bzw. von 25 Kilowatt (5.000 Umdrehungen pro Minute). Eine wichtige Rolle spielt der in der B-Achse schwenkbare Werkzeugkopf mit fest montierten Schleifspindeln.

Das Zauberwort heißt schattenfreies Schleifen von Wälzlageroberflächen, die selbst bei einem gigantischen Durchmesser von mehreren Metern noch eine Rund- und Planlaufgenauigkeit im Bereich von vier bis fünf Mikrometern auszeichnet. Dahinter steckt nicht nur Maschinentechnik, sondern auch die digitale Steuerung Siemens 840D sl, auf der sich die Berthigrind-Software von Starrag befindet. Aus ihr ruft der Bediener hinterlegte Schleifzyklen ab, mit denen sich teilautomatisiert die gewünschten Lagerflächen herstellen lassen. Auch das zählt zur „hohen Kunst der Schwerzerspanung“.

Zwei Fallbeispiele aus der Anwenderpraxis:

• 1. Ein Starrag-Kunde schruppt 3D-Konturen an einem Bauteil aus vergütetem Stahl mit der Strategie „Abzeilen“. Zum Einsatz kommt bei dieser 3-Achs- Bearbeitung ein Kopierfräser mit Rundplatten. Das Unternehmen schöpft die volle Antriebsleistung von kW aus, wie ein Blick auf die Parameter zeigt: Bei einem Zahnvorschub f_z von 1,2 mm, einer seitlichen Zustellung a_e von 64 mm und einer Schnitttiefe a_p von 2 mm wird bei Schnittgeschwindigkeiten von v_c 230 m/min ein Zeitspanvolumen von 1.020 cm³/min abgetragen.

• 2. Ein weiterer Anwender setzt Drehfräsen und simultanes 5-Achs-Fräsen ein, um 3D- und rotationssymmetrische Konturen zu erzeugen. Das Zeitspanvolumen beträgt 737 cm³/min beim Einsatz von Walzenstirn- und Igelfräsern, die mit einem Zahnvorschub f_z von 0,15 mm, einer seitlichen Zustellung a_e von 26 mm und einer Schnitttiefe a_p von 38 mm bei einer Schnittgeschwindigkeit von v_c 250 m/min arbeiten.

• 3. Geschmiedete Rohteile aus Vergütungsstahl (300 HB) werden bei einem Starrag-Kunden vor dem Härten auf 1 bis 2 mm vorgedreht. Um im kontinuierlichen Schnitt zu bleiben, muss die Schnitttiefe a_p größer sein als die Unrundheit des geschmiedeten Rohteils. Die Schnittgeschwindigkeit beträgt 80 bis 100 m/min, die Vorschubgeschwindigkeit 1 mm/Umdrehung und die schwankende Schnitttiefe maximal 15 mm. Das anschließende Hartdrehen der gehärteten Ringe (58 - 62 HRC) geschieht wegen der erforderlichen hohen Genauigkeiten und Oberflächengüten mit Schneidplatten aus Keramik (Schnitttempo v_c: bis 240 m/min, Schnitttiefe a_p: bis 1 mm, Vorschub f = 0,15 bis 0,5 mm).

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