Pressen & Umformen

Stanzwerkzeuge

Alles in einer Aufspannung

08.07.2009

Bearbeitungszentrum: Die Lohnfertigung hochgenauer Stanz- und Schnittwerkzeuge ist ein Tätigkeitsfeld von Mahr Metering Systems. Das HSC-Bearbeitungszentrum RHP 800 von Röders, das HSC-Fräsen, Koordinatenschleifen und Messen in einer Aufspannung ermöglicht, konnte alle Anforderungen erfüllen.

24-01Angesichts der Massivität von Schneidbacken für Umformwerkzeuge im Karosseriebereich und der beeindruckenden Abmessungen der Werkzeuge, in denen sie zum Einsatz kommen, erstaunt zunächst, dass es bei ihrer Herstellung auf Genauigkeit im Mikrometerbereich ankommt. Bei diesen Werkzeugen bilden getrennt gefertigte Backen jeweils gegenläufige Schneiden. Optimales Schnittverhalten ist nur zu erreichen, wenn das Spaltmaß zwischen den Schneiden äußerst präzise über die gesamte Kontur eingehalten wird. Schon kleine Geometrieabweichungen können unerwünschte Verformungen der Blechkanten oder drastisch steigende Belastungen des Werkzeugs aufgrund von Klemmkräften verursachen. Die Folge sind Qualitätseinbußen, höhere Instandhaltungsaufwendungen sowie verringerte Lebensdauer der Schneidbacken.

Mikrorisse wirksam verhindern
Werden solche Backen per Funkenerosion hergestellt, muss die „weiße Schicht” manuell abgeschliffen werden, da sie nicht nur schnell verschleißt, sondern aufgrund ihrer Mikrorisse auch die Bildung von Rissen und Brüchen im Bereich der Schneidkanten begünstigt. Manuelles Nachbearbeiten führt indes zu ungleichmäßigen Formen und Geometrieabweichungen. „Vor etwa vier Jahren begannen wir, uns nach einer neuen, flexibleren Produktionstechnologie umzusehen”, erklärt Richard Schad, Produktionsleiter bei Mahr Metering Systems in Göttingen. „Um die Wettbewerbsfähigkeit weiter ausbauen zu können, ist es notwendig, zunehmend komplexere Bauteile unter Einhaltung der sehr hohen eigenen Qualitätsanforderungen kostengünstiger, schneller und flexibler zu produzieren als der Wettbewerb.”

Diese Steigerung der Produktivität setzt die Optimierung der notwendigen Prozessketten hinsichtlich folgender Zielgrössen voraus:

  • Automatisierung, um die Nebenzeiten erheblich zu verkürzen,
  • Reduzierung der Hauptzeiten durch höhere Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten
  • Verringerung der manuellen Nacharbeit durch Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit
  • Reduktion der Durchlaufzeit durch Kombination neuer Fertigungstechnologien wie Hartfräsen, Hochgeschwindigkeitsschleifen, Längen- und Formmessung auf einer Bearbeitungsmaschine

Rasche Fortschritte bei Schneidstoffen, Werkzeugkonzepten und der Maschinen- und Steuerungstechnik ermöglichen es heute, hoch vergütete und gehärtete Werkzeug- und Schnellarbeitsstähle wirtschaftlich mittels HSC-Hartfräsen zu bearbeiten und so das Erodieren in den meisten Fällen abzulösen.

Fräsen als schnelle Alternative
Alternativ zur Funkenerosion wurde daher der Einsatz eines HSC-Fräsbearbeitungszentrums höchster Genauigkeit geprüft. In einem umfassenden Qualifizierungsverfahren wurde die Eignung der Modelle der am Markt führenden Hersteller beurteilt. „Ausschlaggebend für die Entscheidung zugunsten der Röders-Technologie war, dass sie die beste Kombination der für uns wesentlichen Kriterien bietet und uns die Maschine beim Koordinatenschleifen mit ihrer Genauigkeit überzeugt hat”, erläutert Schad. Neben der erforderlichen Genauigkeit weist die Maschine auch die Steifigkeit auf, um alle Materialen von Alu bis zu gehärteten Werkzeugstählen mit hoher Leistung zu bearbeiten.

Ebenso entscheidend war jedoch auch, dass die Anlage es gestattet, alle wichtigen Prozessschritte – Fräsen, Koordinatenschleifen sowie 3D-Vermessung – in der Maschine auszuführen. Die ständige Kontrolle der Bearbeitungsergebnisse bei Mahr zeigt, dass die RHP 800 die geforderte Genauigkeit bei der Bearbeitung ebenso wie bei der Vermessung auch nach inzwischen mehr als 2,5 Betriebsjahren prozesssicher einhält. Die Umstellung der Fertigung der Schneidbacken auf eine abschließende Hartfräs- und Schleifbearbeitung im auf 65 HRC gehärteten Zustand mit der Röders RHP 800 brachte erhebliche Vorteile. Dabei wird die Geometrie der zur Begrenzung der Schnittkräfte dreidimensional geschwungenen Spanfläche durch Hartfräsen, die Geometrie der Freifläche dagegen durch HSC-Fräsen und abschliessendes Koordinatenschleifen erzeugt.

Wesentlich höhere Standzeiten
Die dabei erzielte Genauigkeit ist so gut, dass die Schneidbacken im Einsatz wesentlich höhere Standzeiten erreichen. Besonders interessant ist für die Anwender zudem, dass mit der RHP erzeugte Ersatzteile für verschlissene Backen so gut passen, dass nach einem Austausch sofort weiter produziert werden kann. „So können wir als Lohnfertiger die Vorteile unserer Technologie voll ausspielen”, erklärt Schad. „Neben kurzen Durchlaufzeiten können wir dank der mannarmen Fertigung diese Aufträge sehr wirtschaftlich bearbeiten. Unser Auftraggeber schätzt neben der gesteigerten Lebensdauer und Genauigkeit der Backen vor allem auch die kurzen Lieferzeiten, die uns mit der neuen Technologie jetzt möglich sind.”

Profil Mahr GmbH
Mahr ist eine weltweit operierende, mittelständische Unternehmensgruppe der Investitionsgüterbranche, deren Name traditionell mit den Begriffen Fertigungsmesstechnik, Qualität und Innovation verbunden ist. Neben hochwertigen Messgeräten zum Prüfen der Werkstückgeometrie sind auch hochpräzise Zahnradpumpen (Spinnpumpen) und hochgenaue Kugelführungen als universelles Bauelement für mechanische Konstruktionen wesentliche Bestandteile des Produktprogramms. Ein weiteres Feld ist die Lohnfertigung im Werkzeugbau. Hauptkunden sind die Automobilindustrie, der Maschinenbau, feinwerktechnische Betriebe (auch aus den Bereichen Optik und Elektronik) und für Zahnradpumpen die Hersteller von Synthesefasern, Elastomeren, deren Zulieferer und allgemein die kunststoffverarbeitende Industrie. Der konsolidierte Umsatz in der Gruppe lag 2007 bei 180 Mio. Euro, insgesamt beschäftigt Mahr weltweit rund 1800 Mitarbeiter.

25-01Trends µ-genau
Röders TEC RHP 800
Das speziell mit Blick auf den Formen- und Werkzeugbau konzipierte Bearbeitungszentrum RHP 800 ermöglicht die Kombination der Arbeitsgänge HSC-Fräsen, Koordinatenschleifen und Messen in einer Aufspannung. Die Verfahrwege der Achsen liegen bei 800 x 750 x 500 mm, der Tisch mit den Abmessungen 900 x 838 mm kann mit Werkstückgewichten bis 800 kg belegt werden. Statt des 30-fach-Werkzeugwechslers steht optional ein Kettenwechsler mit 54 Positionen zur Verfügung. Besonderer Wert wurde auf höchste Genauigkeit gelegt: Hydrostatische Führungen, direkte Linearantriebe, ein ausgefeiltes Temperaturmanagement, eine hochgenaue Spindellängungskompensation sowie eine integrierte Werkzeugreinigung und -vermessung sind Garanten für hohe Genauigkeit. Standardausstattung ist eine Spindel mit 17 kW und 36.000 min-1 mit einer HSK50-Werkzeugschnittstelle, alternativ sind Spindeln mit Drehzahlen bis 70.000 min-1 verfügbar. Spezielle Befehle der Röders-Steuerung ermöglichen die parametrisierte, automatisierte Abwicklung von Schleifaufgaben.


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