Zerspanen

Komplexe Bauteile rund ein Drittel schneller gefertigt

Anzeige
Zerspanen von Instrumentenbauteilen | Das Ausgangsmaterial variieren und den Schruppprozess mit anderen Werkzeugen gestalten: Das waren die beiden entscheidenden Schritte, um die Taktzeit für komplexe Bauteile von über zehn Minuten deutlich zu verkürzen.

Christian Thiele
Paul Horn, Tübingen

Für ein Bauteil, das in einem Medizininstrument eingesetzt wird, sollte in der Fertigung der Zerspanprozess deutlich optimiert werden: Vorgesehen war, die Taktzeit von 10,5 min auf höchstens 7 min zu verkürzen. Diese anspruchsvolle Vorgabe hatte sich ein Hersteller von komplexen Bauteilen gemacht, die Haager Micro-Mechanik GmbH in Pforzheim. Deren Leiter CNC-Technik, Markus Arny, bekam die Aufgabe, diese Optimierung umzusetzen und darüber hinaus die Standzeiten der Werkzeuge zu steigern: So sollten mannlose Schichten bis 22 Stunden bei hoher Prozesssicherheit möglich werden.

Bis dahin wurde das Bauteil aus einer Rundstange mit einem VHM-Schaftfräser auf einer Werkzeugmaschine Index C100 mit drei Werkzeugrevolvern geschruppt – laut Arny ein aufwendiger Schritt. Um den Prozess gemäß der neuen Vorgaben zu optimieren, schloss er sich mit einem technischen Berater des Tübinger Werkzeugherstellers Paul Horn GmbH kurz. In den Gesprächen mit diesem, Albrecht Frank, kristallisierte sich heraus, dass eine Umstellung in mehreren Schritten Erfolg versprechend war.

Das Bauteil aus dem Werkstoff X2CrNi18-9 (1.4307), das für einen renommierten Medizintechnik-Hersteller gefertigt wird, stellen die Pforzheimer in Losgrößen von 8000 Stück pro Jahr her. Als erster Schritt der Optimierung wurde das Ausgangsmaterial verändert: auf eine quadratische Stange mit einem Querschnitt von 24 mm x 24 mm. Im zweiten Schritt wurde auch eine andere Schruppstrategie gewählt. Geschruppt wird nun mit einem Tangentialfrässystem des Typs 406 mit vier Schneiden. Die zwei zu schruppenden Absätze mit einer Tiefe von jeweils 4,5 mm werden hier parallel mit zwei Werkzeugen von oben und unten bearbeitet. Die Schnitttiefe beträgt ap = 1,5mm bei einer Schnittgeschwindigkeit von vc = 180 m/min. Grundsätzlich wäre mehr möglich, aber „wir konnten aufgrund der begrenzten Leistung der Werkzeugrevolver die Werkzeuge nicht voll auslasten“, erläutert Berater Albrecht Frank.

Zum Schlichten der Flächen nutzt Haager einen VHM-Schaftfräser des Typs DP mit 10 mm Durchmesser und sechs Schneiden. Eine darüber hinaus benötigte Nut fräst ebenfalls ein VHM-Schaftfräser DP mit dem Durchmesser von 4 mm im Vollschnitt.

Kürzere Laufzeit, aber
hohe Prozesssicherheit

Durch den Einsatz der Horn-Werkzeuge sowie weitere Optimierungen verkürzte sich die Laufzeit pro Werkstück sogar auf weniger als die vorgesehenen 7 min. Wegen der hohen Standzeit der Werkzeuge war auch die Prozesssicherheit in mannlosen Schichten von bis zu 22 Stunden zu erreichen. Gewechselt wird das Werkzeug hier aus Gründen der Prozesssicherheit, sobald eine definierte Anzahl von gefertigten Werkstücken erreicht ist.

Die rhombischen Schneidplatten des Frässystems 406 sind präzisionsgeschliffen und sorgen mit einer zusätzlichen Freiflächenfase für einen stabilen Schneidkeil. Positive Span- und Axialwinkel ermöglichen einen weichen Schnitt und begünstigen so einen ruhigen Fräsprozess. Das System gewährleistet auch bei angetriebenen Werkzeugrevolvern sowie auf leistungsschwächeren Maschinen ein hohes Zeitspanvolumen. Zusammen mit der inneren Kühlmittelzufuhr deckt das Tangentialfrässystem 406 ein breites Anwendungsspektrum ab und erhöht dadurch die Effizienz und Flexibilität.

Das Schaftfräser-System DP ist für das Bearbeiten der gängigen Werkstoffe im Bereich Maschinenbau ausgelegt. Größere Spanwinkel, tiefere Spanräume und ein schnelles Hinterschliffverfahren für die Freiwinkel am Umfang, teils in Kombination mit einer Weldonspannfläche, eignen sich insbesondere für den Einsatz im Maschinenbau und der Medizintechnik.

Optimierte Werkzeuge eignen sich für Trockenzerspanung

Alle Fräser ab Schaftdurchmesser 6 mm haben eine Weldonspannfläche nach DIN6535 HB. So können höhere Drehmomente, welche insbesondere bei Schruppbearbeitungen vorkommen, aufgenommen werden. Die Kennzeichnung TF2K beschreibt eine PVD-Titanaluminiumnitrid-Schicht. Das optimierte Verhältnis von Härte und Druckeigenspannung dieser Beschichtung macht die Schneidkanten der Fräser besonders stabil. Ihre thermische und chemische Beständigkeit ermöglicht auch die Trockenzerspanung.

Markus Arny bewertet die jetzt verwendeten Werkzeuge äußerst positiv und fühlt sich gut beraten: „Ich muss das Know-how und die Unterstützung seitens Horn loben. Des Weiteren sind wir mit der schnellen Lieferzeit sehr zufrieden, da wir dadurch schnell auf unsere Kundenwünsche reagieren können.“

Der technische Berater Albrecht Frank betont die Partnerschaft auf Augenhöhe, die im Projekt mit Haager von Anfang an gegeben war, „und das vom Geschäftsführer bis zum Maschineneinrichter“. Man habe sofort gemerkt, dasS ein Team am Werk war, das höchst produktive Prozesse anstrebte und sein Fertigungs-Know-how mit neuen Werkzeuglösungen ergänzen wollte. Frank: „Die Summe dieser beiden Punkte sowie die ‚ganzheitliche’ Prozessbetrachtung sind letztendlich auch der Erfolg des Projektes.“

www.phorn.de


Über den Anwender

Die Pforzheimer Haager Micro-Mechanik GmbH stellt mit 35 Mitarbeitern hauptsächlich komplexe CNC-Dreh- und Frästeile her. Drei Viertel davon werden in der Medizintechnik gebraucht, vieles wird für die Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrttechnik sowie die Mess- und Regeltechnik produziert. Goldfournituren für die Schmuckindustrie, für die das Unternehmen früher ausschließlich arbeitete, machen heute noch 15 % des Umsatzes aus. Auf 19 CNC-Drehmaschinen und 11 Fräszentren bearbeiten die Mitarbeiter am 2012 bezogenen neuen Standort in Pforzheim die unterschiedlichsten Werkstoffe, darunter Titan- und Kobalt-Chromlegierungen oder verschiedene Edelstähle. Die Fertigungshalle ist voll klimatisiert, um auch in mannlosen Schichten den Wärmegang der Maschinen kontrollieren zu können – als Voraussetzung für die präzise Zerspanung der zum Teil sehr komplexen Bauteile.

www.haager.de



Hier finden Sie mehr über:
Anzeige

Aktuelle Ausgabe

Titelthema: Kreislaufwirtschaft

Pile_of_used_syringes,_everyday_drug_therapy

Weniger Plastik-Abfälle sind selbst bei Medizinprodukten machbar

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

medicine&technology

Die englische Ausgabe finden Sie hier als PDF.

Sie erscheint 2 Mal im Jahr mit europaweiter Verbreitung.

Alle Webinare & Webcasts

Webinare aller unserer Industrieseiten

Aktuelles Webinar

Multiphysik-Simulation

Medizintechnik: Multiphysik-Simulation

Whitepaper

Whitepaper aller unserer Industrieseiten

Kalender

Termine für die Medizintechnik-Branche

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de