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Stechsysteme

Modulares Stechsystem erhöht Standzeit um 130 %

| Autor/ Redakteur: Christian Thiele / Mag. Victoria Sonnenberg

Lohnbetriebe benötigen in der Regel ein breites Spektrum spanender Werkzeuge, das die Kostenseite nicht zu sehr belasten darf. Eine wirtschaftliche Lösung zur Werkzeugreduzierung, speziell beim Abstechen, bieten modulare Stechsysteme.

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Letzter Arbeitsgang am Zwischenstück: Abstechen mit dem System 960. Innerhalb der Komplettbearbeitung stellen weitere Horn-Werkzeuge ihre Leistung unter Beweis.
Letzter Arbeitsgang am Zwischenstück: Abstechen mit dem System 960. Innerhalb der Komplettbearbeitung stellen weitere Horn-Werkzeuge ihre Leistung unter Beweis.
(Bild: Horn)

Betriebe des Schwarzwalds sind seit jeher für ihre Zuverlässigkeit und Präzision bekannt. Diesen Merkmalen fühlten sich auch Sylvester Harter, Johannes Schmalz und Thomas Schmalz verpflichtet, als sie 1991 einen Betrieb zur Lohnfertigung von Dreh- und Frästeilen gründeten. Heute umfasst das Bearbeitungsspektrum Werkstücke von 10 bis 300 mm Durchmesser und bis 800 mm Länge. Etwa 95 % der Teile werden aus Edelstahl hergestellt, schwerpunktmäßig V2A und V4A. Aber auch NE-Metalle, Kunststoffe und Titan sind für die Kunden zu bearbeiten.

Wettbewerbsfähig produzieren

Geschäftsführer Thomas Schmalz und sein Team erwarben sich bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Edelstähle einen reichen Erfahrungsschatz. Dennoch nutzen sie gerne das Wissen externer Fachleute wie das von Karl Schonhardt, Technische Beratung und Verkauf Firma Horn. Seine Kompetenz war besonders bei dem Bearbeiten von Zwischenstücken aus V4A gefragt. Die Werkstücke sollten ab Stange, 40 + 0,2 mm Durchmesser, auf einem Dreh-Fräszentrum Traub/Index TNX 65/42 fertig fallend produziert werden. Zu den funktions- und kostenentscheidenden Arbeitsgängen zählten dabei das Herstellen eines Inneneinstichs, zweier Außeneinstiche, eines Freistichs sowie das Abstechen des fertigen Zwischenstücks. Für das Abstechen lagen bereits die Standzeiten eines Wettbewerbers vor. Diese galt es im Hinblick auf die Kalkulation deutlich zu verbessern, da die Zwischenstücke in Losen von 800 Stück in unregelmäßigen Zeitabständen wiederholt in Auftrag gegeben werden.

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Karl Schonhardt empfahl zum Abstechen der Zwischenstücke das modulare Stechsystem 960. Dessen Vielseitigkeit zeigt sich unter anderem in den Kombinationsmöglichkeiten seiner verschiedenen, maschinenbezogenen Module. Dadurch benötigt der Anwender weniger Werkzeuge, der Platzbedarf wird geringer und die Lagerhaltungskosten sinken.

Die markanten Bestandteile des Systems sind der höhenverstellbare Grundhalter mit BMT-/MAZ-Anschluss oder VDI-Halter für Scheiben- und Sternrevolver sowie das Stechhaltestück. Mit der Systemschnittstelle 845 ist es ist für die Aufnahme unterschiedlicher Kassetten ausgelegt, in denen die Wendeschneidplatten des Systems 100 gespannt werden. Diese sind mit unterschiedlichen Geometrien und Beschichtungen für Stechbreiten von 1,2 bis 4 mm und Stechtiefen von 17 bis 55 mm lieferbar.

Die Kassetten in linker oder rechter Ausführung verfügen über eine innere Kühlmittelzufuhr über den Spannfinger und über die Unterstützung. Die Kühlung durch den Spannfinger kühlt den Span und beeinflusst dadurch den Spanbruch positiv, was sich in einer höheren Prozesssicherheit auswirkt. Die Kühlung durch die Unterstützung vermindert den Freiflächenverschleiß und bewirkt einen Schmiereffekt an den Flanken der Stechplatte. Es entsteht eine Oberfläche mit geringerer Rauheit. Die Kassetten sind mit Stechhaltestücken unterschiedlicher Länge kombinierbar. So lassen sich, angepasst an die Größe der Gegenspindel oder den Schwenkdurchmesser der Drehmaschine, die bestmöglichen Werkzeugkombinationen zusammenstellen.

Gegenüber Stechschwertern überzeugt das System 960 durch eine höhere Steifigkeit, da die Abstützung der Schneide am Grundhalter die Schnittkräfte direkt in das Stechhaltestück leitet. Dadurch werden plane Abstechflächen auch bei größeren Werkstückdurchmessern erreicht.

V4A-Stähle zeichnen sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Bei der Zerspanung hat ihre Neigung zur Aufhärtung einen starken Werkzeugverschleiß zur Folge. Außerdem reduzieren die Cr- und Ni-Anteile die Wärmeleitfähigkeit, weshalb die Werkzeuge hohe Spantemperaturen ableiten müssen. Unter Berücksichtigung dieser Werkstoffeigenschaften wählte man zum Abstechen der Zwischenstücke folgende Schnittdaten: Drehzahl n = 1200 min-1, konstante Schnittgeschwindigkeit vc = 150 m/min bis zur Drehzahlbegrenzung 3500 min-1 und einem Vorschub f = 0,06 mm/U, der bei zunehmender Stechtiefe auf etwa 0,04 mm/U reduziert wurde. Die Zerspanungsspezialisten entschieden sich bewusst für eine höhere Drehzahl und einen geringeren Vorschub. So bildet sich ein gut rollender Span, der sich einfach aus dem Arbeitsraum entfernen lässt.

Modulares Stechsystem für das zuverlässige Abstechen schwieriger Werkstoffe

Vor dem Abstechen mussten andere Horn-Werkzeuge ihre Leistungsfähigkeit beim Einstechen unter Beweis stellen. Für den Inneneinstich mit Durchmesser 26,8 - 0,1 mm und der Breite 4,5 + 0,1 mm empfahl Schonhardt die einschneidige Schneidplatte Typ 114. Für den Außeneinstich mit Durchmesser 22,6 - 0,2 mm und 1,6 + 0,05 mm Breite kam eine dreischneidige Stechplatte Typ 312 zum Einsatz. Bei einer Stechbreite von 1,5 mm ist sie für Stechtiefen bis 6 mm einsetzbar. Für den zweiten Einstich mit 3,3 + 0,1 mm Breite und Radius r = 0,4 mm am Durchmesser 26,8 - 0,1 mm wurde eine weitere Schneidplatte des Typs 312 mit gesinterter Spanformgeometrie ausgewählt. Den Eckenfreistich am Bund erzeugt eine Sonderausführung des Typs 312. Ihre Form erlaubt das Fertigstechen des 2,5 mm breiten Freistichs mit den Radien
r = 0,6 mm und 2 × r = 0,4 mm einschließlich Ein- und Auslauf mit jeweils 30° an dem Durchmesser 29,8 mm.

Die bisherigen fertigungstechnischen und wirtschaftlichen Schwierigkeiten beim Abstechen sind nun Vergangenheit. Dazu Geschäftsführer Thomas Schmalz: „Das Zwischenstück wird jetzt nach einer Laufzeit von 180 s fertig fallend produziert. Dabei erreicht das System 960 gegenüber dem zuvor eingesetzten Wettbewerbssystem eine um 130 % höhere Standzeit. Diese deutliche Steigerung resultiert unter anderem aus der hohen Steifigkeit und der Doppelkühlung über den Spannfinger und die Unterstützung. Dank des Systems können wir die verschiedenen Kassetten mit den voreingestellten Schneidplatten sehr schnell und einfach in der Maschine wechseln. Dadurch verringern sich auch die Rüstzeiten und der Werkzeugbedarf. Deshalb setzen wir das modulare System 960 künftig auch zum Abstechen von Hastelloy, Titan und Aluminium ein.“

Horn auf der EMO Hannover 2017 Die deutliche Standzeitsteigerung um 130 % resultiert unter anderem aus der hohen Steifigkeit und der Doppelkühlung über den Spannfinger und die Unterstützung. Dank des modularen Systems können verschiedene Kassetten mit den voreingestellten Schneidplatten schnell und einfach in der Maschine gewechselt werden. Dadurch verringern sich auch die Rüstzeiten und der Werkzeugbedarf. Horn auf der EMO Hannover: Halle 5, Stand A54

* Christian Thiele ist Pressesprecher der Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH in 72072 Tübingen, Tel. (0 70 71) 70 04 16 02, christian.thiele@phorn.de

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