Zerspanungsprozesse Spindelsystem kitzelt aus Frässystemen mehr Leistung raus

Redakteur: Peter Königsreuther

Big Kaiser will in diesem Anwenderbericht ein Beispiel dafür geben, wie man ohne weitere Maschineninvestitionen die Leistung bei der Präzisionszerspanung erhöhen kann.

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Die Speedmaster-BDV40-Spindel mit Planauflage durch die Big-Plus-Werkzeugaufnahme (links) verglichen mit einer Standard-SK40-Werkzeugaufname (rechts). Nutzt man laut Big Kaiser das Big-Plus-Doppekontaktspindelsystem kann man beim Fräsen viel schlummerndes Leistungspotenzial aus bereits bestehenden Fertigungssystemen wecken. So geschehen, beim Sportwaffenhersteller Hera im Spessart.
Die Speedmaster-BDV40-Spindel mit Planauflage durch die Big-Plus-Werkzeugaufnahme (links) verglichen mit einer Standard-SK40-Werkzeugaufname (rechts). Nutzt man laut Big Kaiser das Big-Plus-Doppekontaktspindelsystem kann man beim Fräsen viel schlummerndes Leistungspotenzial aus bereits bestehenden Fertigungssystemen wecken. So geschehen, beim Sportwaffenhersteller Hera im Spessart.
(Bild: Big Kaiser)

Big-Plus-fähige Spindeln überzeugen laut Big Kaiser mit ihrer Leistung und sind abwärtskompatibel zu Standardwerkzeugaufnahmen – ein Fakt, den auch die 170 Maschinenhersteller, die diese Spindeln bereits verbaut haben, erkannt haben – Anwenderschar steigend. Dennoch verwundere es, dass die Spindeln nicht selten zwar in den Fertigungshallen stünden, aber ihr Potenzial längst noch nicht voll ausgenutzt werde.

Ein Premiumzerspaner hat's kapiert...

Einer, der das erkannt und gehandelt hat, ist Thomas Nöth, Geschäftsführer des Sportwaffenherstellers Hera aus dem Spessart. Für ihn steht natürlich die effiziente Fertigung seiner Premiumprodukte im Vordergrund – und zwar eine hochwertige. Das klappt gut, heißt es, denn die Produktion wird mithilfe modernster CAD- und CAM-Technologie in CNC-Fertigungsprozessen so umgesetzt, dass sowohl die Qualität als auch die Prozesssicherheit gewährleistet werden, sagt Big Kaiser. Aktuell setzt Hera dazu zwei Maschinen des Typs Milltap 700 und eine DMU 50 von DMG Mori ein. Erstere mit einer Big-Plus-BT30-Werkzeugaufnahme, letztere mit einer Werkzeugaufnahme vom Typ Big-Plus-SK40. Alle drei Maschinen sind mit Big-Kaiser-Werkzeugen ausgestattet.

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25,4-mm-Borung stellt vorhandene Werkzeuge ans Limit

Der Marktheidenfelder Daniel Krüger wirkt mit seinen 25 Jahren für einen Fertigungsleiter noch recht jung, hat aber bereits viel Erfahrung bei Hera gesammelt. Der Grund ist, dass er mit dem Unternehmen gewachsen ist. Sowohl die Entscheidung für die DMG-Maschinen als auch für die Werkzeuge von Big Kaiser habe Nöth maßgeblich beeinflusst. Ausschlaggebend für die Neuerung war dabei vor allem eine in einem Gewehrteil durchgehend einzubringende 25,4-mm-Bohrung. Diese findet sich präziser formuliert, im Gehäuseoberteil der AR15-Selbstladebüchse – einem halbautomatischen Sportgewehr. Die benötigte große Tiefe des Lochs hat dabei die Steifigkeit des bisher genutzten Werkzeuges an seine Grenzen gebracht, wenn es darum ging, die Genauigkeit sicherzustellen und außerdem die Oberflächenqualität zu bewahren, erklärt Nöth.

Mit steifer Maschine und passender Spindel zur 40-%-Zeiteinsparung

„Bei uns kommen die AR15-Gehäuseoberteile als Rohteile an und werden dann gefräst. Dabei ist für uns vor allem die Präzisionskette entscheidend, die von der Spindel über die Werkzeugaufnahme durch das Werkzeug und das Werkstück in die Einspannung und zurück in die Maschine stimmen muss“, betont Krüger.

Dem Hera-Entscheider nütze das steifste Bearbeitungszentrum nichts, wenn die Werkzeugaufnahme nicht mithalten könne. Die DMG-Maschinen seien aber sehr gut dazu geeignet, denn deren Speedmaster-Spindeln verfügen über das Big-Plus-System. So können außer den herkömmlichen BT- respektive SK-Werkzeughaltern auch solche für Big-Plus-BT und Big-Plus-SK eingesetzt werden, heißt es. Der Vorteil bestehe darin, dass Im Gegensatz zu anderen Maschinenspindelkonstruktionen der Big-Plus eine simultane Kegel- und Plananlage zwischen Maschinenspindel und Werkzeughalter bietet. Das mache die Verbindung zwischen Maschine und Werkzeug besonders stabil. „Das System hat mich wirklich überzeugt. Wir können nicht nur unsere Qualitätsanforderungen erfüllen, sondern durch erhöhten Vorschub im Vergleich zu vorher auch noch 40 % Bearbeitungszeit einsparen“, so Nöth.

So funktioniert das Big-Plus-System genau

Armin Salbaum aus dem Bereich Anwendungstechnik & Fertigungsoptimierung von Big Kaiser erklärt den Effekt: „Im Vergleich zur normalen Steilkegelschnittstelle ermöglicht das BIG-Plus-System den gleichzeitigen Kontakt am Kegel und an der Planfläche der Aufnahme. So kommt eine wesentlich höhere Stabilität zustande.“ Das Werkzeug werde dabei so weit in die Spindel gezogen, bis die Planfläche des Werkzeugs die Oberfläche der Spindelnase erreiche. Deswegen ist es laut Salbaum auch so wichtig, dass die Aufnahmen in der Toleranz liegen.

Tun sie das nicht, wie es bei nicht lizensierten Plananlage-Werkzeugaufnahmen vorkommen kann, beschädigt das unter Umständen die Spindel schwer. Jedenfalls dämpfe das Big-Plus-System Vibrationen und erhöhe die Steifigkeit, was die Bearbeitungsgenauigkeit und Wiederholbarkeit erhöht. Das macht das Schwerzerspanen und hohe Schnittgeschwindigkeiten bei gleichzeitig erhöhter Standzeit möglich, so Salbaum. Kurz gesagt könne man mit einer 30er-Big-Plus-Maschinenspindel arbeiten wie mit einer herkömmlichen 40er und die Big-Plus-SK40 sei von der Steifigkeit her sogar eher mit einer SK50 vergleichbar. Das erlaubt Zerspanungsmöglichkeiten, die sonst nur mit wesentlich größeren Anlagen und Spindeln machbar wären, heißt es weiter.

Einfacher Wechsel spart Zeit und bannt Fehlerteufel

Mit ihrer CK-Schnittstelle von Big Kaiser bieten diese Werkzeugaufnahmen einen einfachen Wechsel des Werkzeughalters. Er kann mit nur einer Schraube mikrometergenau ausgetauscht werden. Speziell für kleinere Betriebe wie Hera ist das wichtig“, so Krüger: „Mit der CK-Schnittstelle kann ich Verlängerungen und Reduzierungen einfügen und benutze sie mit Vollbohrern, Feinbohrköpfen und sogar Bohrfuttern. Das Ganze kann ich in eine beliebige Werkzeugaufnahme einspannen und so zwischen den Maschinen wechseln, obwohl sie verschiedene Maschinenspindeln haben.“ Die Modularität, die man damit erreiche, und die Anzahl von Werkzeugen, die so eingespart würden, ist einfach unerreicht. „So kann beim Wechseln nichts schiefgehen und wir können nicht nur Zeit einsparen, sondern auch Fehler vermeiden“, merkt Krüger an.

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Eine einzige Wendeplattenart macht effizient

Außerdem sind nun alle Wendeplatten gleich. Hera betreibt mehrere Anlagen und noch mehr Werkzeuge durch die Umstellung auf Big Kaiser nun mit nur einer Wendeplatte. Das ist Effektivität in der Praxis. „Ich muss nicht so viel Verschleissmaterial vorhalten und habe außerdem ein deutlich geringeres Fehlerpotenzial. Abgesehen davon erzielen wir nun mit einem einschneidigen Feinbohrkopf, der sofort verfügbar ist, bessere Ergebnisse als mit der Sonderreibahle, die mit Beschaffungs- und Lieferzeit verbunden war“, erläutert Krüger. Bei gleicher Bearbeitungszeit erreiche man so auch noch eine bessere Oberfläche und weniger Ausschuss.

CNC-Programmteil verhindert Flecken und spart Druckluft

Als große Hilfe habe sich auch der „Chip Fan“ erwiesen. Dieser wird laut Big Kaiser wie ein Werkzeug in die Maschine eingespannt und entfernt als Teil des CNC-Programms durch den Luftstrom (optional per Kühlmittel) erst die Späne und dann das Kühlmittel vom Werkstück. Denn es steht ja nicht immer ein Bediener vor der Anlage, der beim Abschluss des Bearbeitungsprozesses sofort mit der Druckluftpistole alles sauber macht. Krüger: „Wir hatten vorher Probleme mit Flecken; das ist jetzt Vergangenheit. Außerdem sparen wir Zeit und Luft. Das Späneblasen von Hand birgt auch immer die Gefahr, dass man sich durch umherfliegende Späne verletzt – das kann uns jetzt auch nicht mehr passieren.“ MM

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