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Werkzeuge Wendeschneidplatten für ein µ-präzises Finish

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

Bei einem Hersteller von elektrischen Steckverbindungen mussten kleinste Verbindungselemente in großer Stückzahl mit hohen Vorgaben an die Toleranzen und die Oberflächenbeschaffenheit produziert werden. Kein Problem mit dem richtigen Werkzeugsystem.

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Die Wendeschneidplatte S274 „µ-Finish“ ermöglicht das hochgenaue Drehen der Außenkonturen der Kontaktstifte und -buchsen.
Die Wendeschneidplatte S274 „µ-Finish“ ermöglicht das hochgenaue Drehen der Außenkonturen der Kontaktstifte und -buchsen.
(Bild: Horn)

Mit einem „federnden Steckerstift“ begann 1942 in Berlin eine erfolgreiche Firmengeschichte: Otto Dunkel (ODU) ließ sich seine „Verbindungs-Idee“ patentieren und legte damit den Grundstein für ein Unternehmen, das derzeit weltweit rund 1650 Mitarbeiter beschäftigt, davon 950 am Hauptstandort in Mühldorf am Inn.

Heute sorgen die Steckverbindungen der Firma ODU für eine zuverlässige Übertragung von Leistung, Signalen, Daten und Medien in der Medizin-, Militär- und Sicherheitstechnik, der Elektromobilität, der Energietechnik, der Industrieelektronik, der Mess- und Prüftechnik sowie in anderen Branchen.

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Schneidplatten aus dem Werkzeugsystem S274 mit dem speziellen Schliff „µ-Finish“ für die Bearbeitung von Miniteilen.
Schneidplatten aus dem Werkzeugsystem S274 mit dem speziellen Schliff „µ-Finish“ für die Bearbeitung von Miniteilen.
(Bild: Horn)

Das Unternehmen verfügt über alle herstellungsrelevanten Fertigungsverfahren wie Werkzeug- und Sondermaschinenbau, Spritzerei, Stanzerei, Dreherei, Oberflächentechnik, Montage sowie Kabelkonfektionierung und stellt dadurch eine hohe Produktqualität und Lieferflexibilität für seine Kunden sicher. Eines der Erfolgsrezepte des Mühldorfer Unternehmens lautet: kunden- und marktorientiertes Handeln. Zur Sicherung dieser Stärken wird kontinuierlich in neue Maschinen und Technologien investiert, um mit einer hohen Fertigungstiefe rasch und flexibel reagieren zu können. Der damit verbundene Zeit- und Kostendruck stellt auch die Verantwortlichen der Dreherei ständig vor neue Herausforderungen, beispielsweise bei der Produktion von Kontaktbuchsen samt zugehörigen Stiften. Um den eigenen Qualitätsansprüchen auch weiterhin gerecht zu werden, sollte der bisherige Fertigungsablauf aus Gründen der Stückzahlen, der Varianten und auch der Genauigkeit entsprechend optimiert werden. Hans Hartinger, Leiter Dreherei, diskutierte dieses Vorhaben auch mit Michael Götze, technische Beratung und Verkauf der Firma Horn. Der Zerspanungsspezialist, der bei ODU schon zahlreiche Bearbeitungsprobleme gelöst hatte, empfahl für diese anspruchsvolle Aufgabe das Werkzeugsystem S274 „µ-Finish“.

Für viele Aufgaben werden die Werkzeuge selbst geschliffen

Durch die diffizilen Dreharbeiten, die Josef Schmid, der Leiter der Drehereiproduktion, mit seinem Team täglich bewältigen muss, hat sich im Hinblick auf die dafür benötigten Werkzeuge ein umfassendes Know-how angesammelt. So werden zum Beispiel für viele Aufgaben die Werkzeuge selbst geschliffen. Deshalb setzte man beim Produktionsanlauf für die Buchsen und Stifte auf selbst geschliffene HM-Werkzeuge. Für die Spezialisten in der hauseigenen Schleiferei und im Werkzeugbau war es nicht so schwer, die passenden Geometrieformen herzustellen.

Eine größere Herausforderung ergab sich für den Leiter der Dreherei bei dem dafür benötigten Zeitaufwand samt Kosten. Er suchte deshalb mit seinem Team auf dem Markt nach geeigneten Werkzeugen und kontaktierte in einem ersten Schritt zwei namhafte Werkzeughersteller. Deren Produkte wurden dann nach ODU-Angaben geschliffen und eingesetzt. Da die damit erzielten Ergebnisse nicht überzeugen konnten, folgte man im nächsten Schritt der „µ-Finish“-Empfehlung von Götze. Das Drehen von Kleinstteilen gehört zu den fast alltäglichen Arbeiten. In vielen Branchen fordert der Trend zur Miniaturisierung eine prozesssichere Bearbeitung kleiner und kleinster Werkstücke aus Kupferlegierungen, Messing, Graphit, Aluminium und Stahl. Für solche Anwendungen entwickelte Horn die Schneidplatten System 274 „µ-Finish“. Die Werkzeugreihe umfasst die gängigsten Schneidplatten zum Ein- und Abstechen, Längs- und Kopierdrehen sowie Rückwärtsdrehen aus dem bewährten Einstechsystem 274. Der Zusatz „µ-Finish“ kennzeichnet die besonders hohe Qualitätsstufe der Schneide. Selbst unter 200-facher Vergrößerung sind bei der Endkontrolle keine Ausbrüche oder Scharten an der Schneide zu erkennen.

Anforderungen der Mikrobearbeitung unterstützen

Die ultradünne Schicht der Sorte AC25 und die unbeschichtete Feinkornsorte MG12 unterstützen die Anforderungen bei der Mikrobearbeitung. Die anwendungsorientierte Kombination von Hartmetallsorte, Beschichtung und Geometrie eignet sich besonders zur Bearbeitung von 20AP, allen rostfreien Stählen – speziell auch 4C27A – sowie Messing und Bronze. Je nach Wendeschneidplatte sind Einstiche bis 6 mm Tiefe in einer Breite von 0,15 bis 2 mm möglich. Das System „µ-Finish“ beeindruckt außerdem mit einer Spitzenhöhe von ± 0,0025 mm. Dank dieser Grundgenauigkeit sind nach der ersten Werkzeugeinstellung keine Nachjustierungen und keine kundenseitigen Schneidenpräparationen mehr erforderlich.

Unproduktive Nebenzeiten durch Werkzeugwechsel minimieren sich ebenso wie die Einrichte- und Stillstandszeiten. Das System senkt damit die Kosten von teuren Hochpräzisionsmaschinen und erhöht spürbar die Standzeiten, die Produktqualität, die Prozesssicherheit und die Produktivität. Das Pflichtenheft für die Produktion der Kontaktbuchsen und -stifte stellte an das System „µ-Finish“ folgende Forderungen: Herstellen der etwa 12 und 17 mm langen Werkstücke aus Messing oder Bronze mit 0,6 mm Außendurchmesser ab Stange, 3000 mm lang, Durchmesser 2,5 h8 mm, auf einem Drehautomaten Tornos Deco 10a. Der Durchmesser 2,5 mm wurde gewählt wegen der Laufruhe im Lademagazin und um beschleunigungsbedingte Durchbiegungen zu vermeiden. Die für die spätere Funktion entscheidenden Arbeitsgänge umfassten neben dem Reduzieren des Stangendurchmessers von 2,5 auf 0,65 mm vor allem das Drehen der Verjüngung am Kontaktstift mit Durchmesser 0,3 mm bei einem Mittenrauhwert Ra von 0,3 µm. Für die anderen, ebenfalls im Hundertstelbereich liegenden Arbeitsgänge wie Aufbohren, Ausdrehen, Schlitzen, Fräsen verwendete die Firma ODU selbst geschliffene Werkzeuge.

Die Wendeschneidplatte S274 „µ-Finish“ zum Längsdrehen ist bei einer Stechbreite von 2,0 mm für eine Schnitttiefe von 2,5 mm ausgelegt. Für die Bearbeitung des Kontaktstiftes aus Messing auf der Tornos Deco 10a wählte man den Vorschub f zwischen 0,02 und 0,04 mm/min, eine Drehzahl n = 14.000 min-1 sowie eine dem Durchmesser angepasste Schnitttiefe ap zwischen 0,2 und 1,1 mm. Mit diesen Schnittparametern wurde ein Kontaktstift in durchschnittlich 12 s fertig gedreht. Dank der hervorragenden Produktqualität und der optimalen Anpassung des Werkzeugs an die gewählten Schnittbedingungen ließen sich unter diesen Gegebenheiten 200.000 Kontaktstifte mit einer Schneide prozesssicher herstellen. Da die Wendeschneidplatte aber über zwei Schneiden verfügt, erhöht sich die Standzeit auf 400.000 Stück.

300.000 Kontaktbuchsen pro Wendeschneidplatte

Die Parameter für die Bearbeitung der Kontaktbuchsen aus Messing ermittelte man auf einer anderen Maschine des gleichen Typs. Als prozesssicher erwiesen sich dabei der Vorschub f = 0,02 bis 0,04 mm/min, die Drehzahl n = 12.000 min-1 und die ebenfalls dem Durchmesser angepasste Schnitttiefe ap von 0,2  bis 0,95 mm. Mit diesen Parametern produzierte eine Schneide 150.000 Werkstücke, also insgesamt 300.000 Kontaktbuchsen pro Wendeschneidplatte.

ODU arbeitet etwa seit einem Jahr mit der „µ-Finish“-Bearbeitungsstrategie. Die dabei gewonnenen Eindrücke fasst Josef Schmid, Leiter Drehereiproduktion, zusammen: „Mit den Horn-Werkzeugen erreichen wir nicht nur die vorgegebenen Qualitäts- und Fertigungsziele, sie helfen uns auch dabei, die Wirtschaftlichkeit in der Dreherei zu verbessern. Deshalb greifen wir besonders bei speziellen Bearbeitungen gerne auf die Produkte und die Beratungskompetenz der Firma Horn zurück.“ Diese Aussage unterstreichen die in den verschiedenen Drehabteilungen eingesetzten Werkzeuge. Etwa 15 Drehmaschinen sind mit Horn-Wendeschneidplatten unterschiedlicher Systeme bestückt. Auch für die weniger häufigen Fräsarbeiten kommen Horn-Werkzeuge zum Einsatz. Das erfolgreiche Arbeiten all dieser Werkzeuge bestätigt eine weitere Aussage von Josef Schmid: „Nur so kommen wir unserem Ziel nahe, höchste Qualität zu liefern, ganz besonders bei Sonderaufgaben.“

* Christian Thiele ist Pressesprecher der Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH in 72072 Tübingen, Tel. (0 70 71) 70 04 18 20, christian.thiele@phorn.de

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