Werkzeuge Doppelte Werkzeugstandzeit beim Abstechen

Autor / Redakteur: Christian Thiele / Rüdiger Kroh

In der Fertigung von Präzisionsdrehteilen in großer Variantenvielfalt wurden Stechschwerter durch ein flexibles Abstechsystem ersetzt. So konnte die Standzeit der Schneide im Durchschnitt um den Faktor zwei bis drei erhöht werden. Zudem wurde die Oberflächenqualität verbessert.

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Die Drehmaschine Index C100 wurde mit dem Abstechsystem 940 bestückt, das die bisherigen Stechschwerter ersetzt.
Die Drehmaschine Index C100 wurde mit dem Abstechsystem 940 bestückt, das die bisherigen Stechschwerter ersetzt.
(Bild: Horn)

Auf CNC-Drehmaschinen fertigt die Fassondreherei Hermann Blum GmbH (FHB) Präzisionsdrehteile für Kunden aus verschiedenen Branchen. Service, Flexibilität und Qualität müssen stimmen, um diese zufriedenzustellen. Zum Abstechen der Werkstücke setzt das Unternehmen aus dem badischen Gutach auf die Systeme 940 und 960 von Horn. Damit konnten die Produktionsprozesse verbessert und die Werkzeugstandzeiten deutlich erhöht werden.

36 CNC-Einspindelmaschinen im Einsatz

Hermann Blum hat das Unternehmen 1948 gegründet. Es fertigte zunächst Zylinder- und Kegelstifte. In den folgenden Jahren erweiterte FHB sein Fertigungsprogramm kontinuierlich. Die stetige Modernisierung des Maschinenparks und eine konsequente Fokussierung auf Präzision, Qualität und Flexibilität ließen den Kundenkreis schnell wachsen. Heute stellt das Unternehmen mit rund 40 Mitarbeitern auf einer Fläche von 1800 m2 Drehteile für Hersteller von Medizintechnik, Maschinenbau, Büromöbeln, Sensoren sowie Motorrädern und Nutzfahrzeugen her. Auf CNC-Lang- und -Kurzdrehmaschinen wird ausschließlich Stangenmaterial aus Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kunststoff, Titan und Messing verarbeitet. Im Dreischichtbetrieb fertigt man auf insgesamt 36 CNC-Einspindelmaschinen Stückzahlen zwischen 1000 und 40.000.

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Frühzeitige Mitarbeit an Kundenprojekten

Die aktuellen Anforderungen an einen mittelständischen Zulieferbetrieb beschreibt Thomas Albrecht, der das Familienunternehmen als geschäftsführender Gesellschafter leitet: „Die Kunden verlagern immer mehr Tätigkeiten nach außen. Das fordert von uns hohe Flexibilität.“ Nicht selten holten sie Zulieferer wie FHB schon in der Planungs- und Entwicklungsphase mit ins Boot, weil sie bezahlbare Qualität brauchen. Deshalb arbeite man häufiger aktiv an Kundenprojekten mit. Eine weitere Herausforderung sei die veränderte Auftragslage. Immer mehr gut planbare Rahmenaufträge würden durch kurzfristige Orders mit geringeren Stückzahlen und kurzer Reaktionszeit ersetzt. Für Albrecht führte dies zur Erkenntnis: „Wir müssen unsere Produktionsprozesse optimieren.“

Auf der Suche nach besseren Lösungen wurde auch das Werkzeugsystem unter die Lupe genommen. Dabei fiel auf, dass die bisherige Abstechlösung aufwendig war. FHB setzte Stechschwerter und Abstechstähle ein. „Durch unsere große Variantenvielfalt mussten wir ständig die Werkzeuge wechseln. Das kostete Zeit“, schildert Martin Moser, Technischer Leiter bei FHB. Außerdem unterlagen die Stechschwerter einem hohen Verschleiß. Ihre Kühlung war nicht immer zuverlässig und es drohte Werkzeugbruch oder es kam gar zu Kollisionen im Arbeitsraum. „Wir brauchten ein flexibles, zuverlässiges Abstechsystem“, bringt es Moser auf den Punkt.

Den richtigen Ansprechpartner fanden die Drehspezialisten in Karl Schonhardt, Technische Beratung und Verkauf bei der Paul Horn GmbH. Er schlug das Abstechsystem 940 mit einer Direktaufnahme für Index-Drehmaschinen vor. Weil in Gutach aber auch Maschinen anderer Hersteller stehen, entschlossen sich die Projektpartner, eine weitere Variante mit zusätzlicher Aufnahme in Angriff zu nehmen. Sie erstellten Zeichnungen und bereits nach den ersten Entwürfen fuhren sie Versuche an den Maschinen. In enger Zusammenarbeit zwischen den Drehern an der Maschine und der Horn-Entwicklungsabteilung entstand als Prototyp schließlich das System 960 mit VDI- oder BMT-Aufnahme für den Einsatz auf Maschinen mit Sternrevolver.

Kassette ist beidseitig verschraubbar

Beide Systeme bestehen aus Grundhalter, Stechhaltestück und Kassette – Letztere ist beidseitig verschraubbar. Je nach Anwendungsfall kann die Kassette links oder rechts eingesetzt werden. Horn verfügt bei der Variante 940 über Abstechkassetten mit Breiten von 2 bis 4 mm und Stechtiefen von 16 bis 34 mm. Das System 960 gibt es in Breiten von 2,5 bis 4 mm und in Stechtiefen von 22 bis 55 mm.

Die Schneiden werden über den Spannfinger mittels Schraube geklemmt und gekühlt. Das gewährleistet die Prozesssicherheit – auch bei großer Stechtiefe. Bei Verschleiß lassen sich die Schneiden einfach und ohne Korrekturen austauschen. Beide Varianten arbeiten mit doppelter innerer Kühlmittelzufuhr über Unterstützungskühlung von unten und Spannfingerkühlung von oben. „Der Kühlmittelstrahl wirkt dadurch direkt an der Schneide und sichert so optimale Bearbeitungsergebnisse“, sagt Schonhardt. Das Abstechsystem ist dank der neuen Auslegung mit breiter Unterstützung sehr stabil und verschleißfest. Störkonturen haben die Entwickler durch eine kompakte Bauweise reduziert.

Standzeit der Schneide um den Faktor zwei bis drei erhöht

Seitdem beide Systeme im Einsatz sind, haben sich die Prozesse bei FHB deutlich verbessert – sie sind schneller, sicherer und zuverlässiger als zuvor. Die Standzeit der Schneide liegt im Durchschnitt um den Faktor zwei bis drei höher als beim vorher eingesetzten Stechschwert. Den Werkzeugbruch haben die Fachleute auf null reduziert. Je nach Werkstoff arbeitet die Dreherei mit Vorschüben von 0,1 bis 0,25 mm pro Umdrehung und Schnittgeschwindigkeiten bis 200 m/min. Weil es keine Störkonturen zwischen Stechkassette und Stechhaltestück gibt, lassen sich auch sehr kurze Teile von 2 bis 3 mm prozesssicher abstechen und abgreifen.

Mit Umstellung auf die neue Abstechtechnik hat FHB die Variantenvielfalt der Werkzeuge deutlich verringert. Das spart Platz und reduziert die Kosten für Lagerhaltung. „Wir setzen heute zum Abstechen im Kurzdrehbereich nur noch Horn-Platten ein“, sagt Moser. Um die Qualität der Oberfläche nach dem Abstechen zu überprüfen, wurden ausführliche Tests durchgeführt. Horn wollte wissen, wie die Systeme 960 und 940 im Vergleich zum Stechschwert abschneiden.

Auf Plandrehen kann verzichtet werden

Bei der Bearbeitung eines Werkstücks aus Stahl (16MnCr5) mit einem Vorschub von 0,2 mm pro Umdrehung und einer Schnittgeschwindigkeit von 160 m/min erzielte die Horn-Kassette eine Rautiefe von Rz = 6 µm. Das Stechschwert lag früher bei lediglich Rz = 22 µm. Auch die Ebenheit ist deutlich besser: 0,01 mm bei der Kassette im Vergleich zu 0,055 mm beim Stechschwert. Bei diesen Werten kann teilweise auf die zusätzliche Operation Plandrehen nach dem Abstechen verzichtet werden.

Nach den sehr guten Ergebnissen bei FHB wurde das System 960 für alle gängigen Maschinen mit Sternrevolver mit BMT- oder VDI-Anschluss ausgebaut und auf der AMB 2014 vorgestellt. Der Clou: maximale Flexibilität, weil die Kassetten sowohl in Normallage als auch Überkopf auf dem gleichen Haltestück eingesetzt werden können. Die Höheneinstellbarkeit gewährleistet das butzenfreie Abstechen. Grundhalter und Stechhaltestück können beliebig miteinander kombiniert werden. Beim VDI-Halter bedeutet dies vier Einbaumöglichkeiten mit einem Halter.

Das Werkzeug bleibt permanent im Revolver

Für die Lohndreherei hat sich der Einsatz der Abstechsysteme 940 und 960 ausgezahlt. „Sie haben sich als äußerst flexibel erwiesen und halten auch hoher Beanspruchung ohne Schwierigkeiten stand“, lobt Moser. Vorher mussten Stechschwerter in ungünstigen Fällen ein Mal im Monat verschleißbedingt getauscht werden. Das System 940 arbeitet seit seiner Inbetriebnahme im Dezember 2013 problemlos im Dreischichtbetrieb. Das Werkzeug bleibt permanent im Revolver, ohne dass es wie bei Stechschwertern zu Kollisionen kommt.

Die Kooperation zwischen Horn und FHB geht unterdessen in eine neue Runde. Die Experten testen den Einsatz von Schneiden mit geringerer Breite. Für Technikleiter Moser hat das einen handfesten Grund: „Aus einer 3 m langen Stange fertigen wir mit geringeren Schneidbreiten bis zu 20 Teile mehr.“ MM

* Christian Thiele ist Pressesprecher der Paul Horn GmbH in 72072 Tübingen

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