Wirbelsystem Wirbeln für den guten Ton

Von Philipp Dahlhaus

Kaum ein Instrument ruft so viele Emotionen hervor wie eine Gitarre. Mit der Funktion des Zupfinstruments beschäftigt sich die Schaller GmbH schon seit über 75 Jahren. Mit einem modernen Maschinenpark dreht und fräst das Team von Betriebsleiter Dominik Weininger die präzisen Bauteile, welche für den guten Ton sorgen. Dabei setzt er auch auf das innengekühlte Wirbelsystem der Tübinger Paul Horn GmbH.

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Das Jet-Wirbeln reduzierte die Bearbeitungszeit der Schneckengewinde nochmals um die Hälfte, erhöhte die Qualität und sorgte für eine erhöhte Standzeit.
Das Jet-Wirbeln reduzierte die Bearbeitungszeit der Schneckengewinde nochmals um die Hälfte, erhöhte die Qualität und sorgte für eine erhöhte Standzeit.
(Bild: Horn/Sauermann)

Mechaniken, Stege, Tremolos und Strap Locks sind die Spezialitäten der Schaller GmbH. Gegründet hat das Unternehmen Helmut Schaller Ende 1945 als eine Reparaturwerkstatt für Radios und andere elektrische Geräte. In den frühen 1950er-Jahren begann er mit der Entwicklung von Verstärkern und Lautsprechern für Musikinstrumente. Durch eine unternehmerische Partnerschaft mit einem Instrumentenbauer begann Schaller mit der Entwicklung und Fertigung von Gitarrenbauteilen.

In den 1960er-Jahren war Schaller bereits einer der wichtigsten Lieferanten für Gitarrenzubehör in Europa. Besonders den Mechaniken eilte ihr Ruf voraus. Die Mechanik M6 war die weltweit erste voll gekapselte und selbstsperrende Präzisionsmechanik. Die international führenden Gitarrenhersteller wie Gibson, Ovation und Fender setzen seither auf die Bauteile der Musikschmiede.

Präzises Schneckengetriebe

Die Mechaniken dienen bei den Zupfinstrumenten zum Spannen und Stimmen der einzelnen Saiten. Sie sitzen am Kopf der Gitarre. Die Mechaniken verfügen über eine Übersetzung, damit eine hohe Präzision beim Stimmen der Saiten gewährleistet ist. Weitere wichtige Eigenschaften sind die Leichtgängigkeit und die Stabilität durch die Selbsthemmung. Je höher die Präzision der Bauteile, desto höher ist die Qualität der Mechanik. Die Übersetzung wird bei den Mechaniken mit Schneckentrieben realisiert. Nur diese Getriebe ermöglichen das präzise Einstellen sowie die zuverlässige Selbsthemmung.

Ein zentrales Teil der Mechanik ist das Schneckengewinde. Dieses Gewinde gab der Abteilungsleiterin der CNC-Dreh-&-Frästechnik, Nicole Gawatsch, Potenzial zur Verbesserung.

Das Schneckengewinde haben wir mit einem Scheibenfräser gefräst. Die Bearbeitungszeit war uns hier zu lang. Wir mussten das Teil zu oft in die Hand nehmen und umspannen.

Nicole Gawatsch, Abteilungsleiterin der CNC-Dreh-&-Frästechnik bei der Schaller GmbH

„Wir sind auf der AMB 2018 auf das innengekühlte Jet-Wirbeln von Horn aufmerksam geworden und haben darauf gleich den für uns zuständigen Horn-Außendienstmitarbeiter kontaktiert“, führt Betriebsleiter Dominik Weininger fort. Darauf folgten die ersten Gespräche mit Horn über das neue Wirbelsystem und der Start in die Projektphase.

Erstes Wirbelsystem mit Innenkühlung

Mit dem Jet-Wirbeln stellte Horn das erste Wirbelwerkzeug mit innerer Kühlmittelzufuhr vor. In Zusammenarbeit mit dem Unternehmen W&F Werkzeugtechnik entwickelte Horn ein Wirbelsystem, das eine optimierte Kühlung direkt an die Schneide bietet. Dabei bestand die große Herausforderung, den Kühlschmierstoff bei beengten Platzverhältnissen direkt an die Schneide zu bringen, und dies bei hohen Drehzahlen des Wirbelaggregates. Die teilweise im Plattensitz integrierten Kühlkanäle weisen jeder Schneide eine Kühlung zu. Zudem geht die Kühlung direkt durch den Spanraum. Das System ermöglicht hohe Standzeiten durch die direkte Kühlung der Schneiden.

Des Weiteren erreicht das System in Verbindung mit dem stabilen Wirbelaggregat bessere Oberflächengüten am Werkstück. Durch das Zusammenspiel von der Kegel- und der Plananlage bei der patentierten W&F-Schnittstelle erreicht der Wirbelkopf eine hohe Wechselgenauigkeit und ein bedienerfreundliches Wechseln mit nur drei Schrauben. Die innere Kühlmittelzufuhr verringert das Risiko eines Spänestaus zwischen den Schneidplatten. Die Schnittstelle bietet einen Rund- und Planlauf von 0,003 Millimetern. Die maximale Drehzahl liegt bei 8.000 Umdrehungen pro Minute.

Erste Tests bei Schaller verliefen nicht auf Anhieb erfolgreich. „Das Problem lag am zu geringen Kühlmitteldruck der Maschine. Die Wirbeleinheit benötigt zum prozesssicheren Betrieb einen hohen Kühlmitteldruck, die Maschine lieferte jedoch nur einen geringen Druck“, erklärt der Horn-Außendienstmitarbeiter Peter Rümpelein. Nach 20.000 produzierten Teilen mussten die Lager der Wirbeleinheit aufgrund der zu geringen Kühlung getauscht werden. Nicole Gawatsch verlegte den Wirbelprozess dann auf eine Tornos-Langdrehmaschine des Typs Swiss GT. Die hohe Pumpenleistung stellt den hohen Kühlmitteldruck sicher. „Der hohe Druck sorgt für die Kühlung und die Schmierung des Aggregats“, so Rümpelein.

Bearbeitungszeit halbiert

Nach dem holprigen Start läuft der Wirbelprozess sicher. „Die Wirbeleinheit läuft jetzt seit über einem Jahr 24/7 in der Maschine. Wir sind sehr zufrieden mit dem Werkzeugsystem“, so Betriebsleiter Weininger. Die erfolgreiche Umstellung des Prozesses zeigt sich auch in der Bearbeitungszeit. Für das Fräsen des Schneckengewindes benötigte Gawatsch rund eine Minute. Das konventionelle Wirbeln dauerte 40 Sekunden.

Mit dem innengekühlten Wirbeln haben wir die Bearbeitungszeit nochmal auf nur noch 20 Sekunden pro Bauteil halbiert. Bei der sehr hohen Anzahl von Bauteilen im Jahr ist dies eine enorme Einsparung.

Nicole Gawatsch, Abteilungsleiterin der CNC-Dreh-&-Frästechnik bei der Schaller GmbH

Neben der reduzierten Bearbeitungszeit verbesserte sich die Oberflächengüte der gefertigten Bauteile nochmals deutlich. Darüber hinaus erhöhte sich die Standzeit der Wendeschneidplatten um ein Vielfaches.

Zum Einsatz kommt bei Schaller nur eine Variante des Wirbelkopfes mit Schneidplattensitzen für die Wendeschneidplatte des Typs S302. „Wir müssen für die verschiedenen Gewinde nur die Schneidplatten wechseln“, so Gawatsch. Das dreischneidige System S302 setzt man bei Horn hauptsächlich beim Wirbeln ein. Die Fertigungspräzision beim Schleifen der Schneideinsätze ist hoch. Die drei Schneiden unterliegen beim Drehen einer Längentoleranz von unter 0,005 mm. Dies stellt die hohe Rundlaufgenauigkeit des Gesamtsystems, die hohe Wechselgenauigkeit beim Drehen der Schneidplatten sowie die daraus resultierende hohe erreichbare Oberflächengüte sicher. „Das Schneidenprofil des Systems S302 lässt sich an fast jeden Sonderwunsch des Anwenders anpassen. Egal ob für eingängige oder mehrgängige Gewinde“, betont Rümpelein.

* Philipp Dahlhaus ist Leiter Produktmanagement bei der Paul Horn GmbH in 72072 Tübingen. Weitere Informationen: Christian Thiele, Tel. +49 7071 70041820, Christian.Thiele@phorn.de

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