Die Bearbeitung einer Hohlwelle mit 300 Millimeter tiefer Bohrung stellte eine große Herausforderung für die Produktionsplanung bei der Firma ZTS-Zerspanungstechnik Stadler im bayerischen Grafenau dar. Das Problem konnte sehr schnell gelöst werden.
Die Firma ZTS-Zerspanungstechnik Stadler ist ein junges und sehr modernes Unternehmen. Gegründet im Jahre 1992 durch den Namensgeber Johann Stadler, hat man sich als Spezialist für die spanabhebende Bearbeitung im Fräs- und Drehbereich etabliert. Der Standort Bayerischer Wald war von Beginn an eine Herausforderung, sich am Markt zu behaupten.
Beliefert werden in erster Linie Kunden im Sondermaschinenbau und Werkzeugbau, aber auch Unternehmen aus dem Schweißmaschinenbau und Hersteller von Bedruckmaschinen und Stanzmaschinen zählen zu den Stammkunden.
Überwiegend werden Einzelteile, sowie Kleinserien gefertigt.
Bearbeitet werden Bauteile aus NE-Metallen, Qualitäts- und Edelstählen, hochlegierten Sonderstählen und Kunststoffen.
Dank der Zufriedenheit der Kunden können immer mehr Wiederholaufträge gefertigt werden, bei denen sowohl Know-how als auch eventuell Vorrichtungen vorhanden sind.
Im Jahre 2017 suchte der Gründer des Unternehmens, Johann Stadler, einen Nachfolger. Es wurden gleich zwei und seit dem 1. Juli 2017 leiten Christoph Jobst und Julian Leikam als Geschäftsführer das von Johann Stadler übernommene Unternehmen. Der neue, frische Wind scheint dem jungen Unternehmen zusätzlichen Schwung verliehen zu haben, denn seit dieser Zeit hat sich der Mitarbeiterstamm verdoppelt und der Umsatz verdreifacht.
Natürlich ist auch der Maschinenpark gewachsen. Er besteht beim Fräsen aus modernen Drei- beziehungsweise Fünfachs-Mazak-Bearbeitungszentren und auch für die Drehbearbeitung stehen leistungsfähige Drehmaschinen des gleichen Herstellers zur Verfügung.
Weiterhin sind neuere Maschinen für das Schleifen, Sägen, Laser-Beschriften und Vermessen in den letzten Jahren dazu addiert worden.
Zur Erfüllung des Unternehmenszieles: „Schnelle, termingerechte und kostengünstige Lieferung von präzise gearbeiteten Teilen, sowie höchste Qualität und Effizienz in der Fertigung“ sind also alle Voraussetzungen gegeben.
Fruchtbare Zusammenarbeit
Der Einsatz von Ingersoll Werkzeugen hat vor etwa neun Jahren mit den Hochvorschubfräsern der Hi-Feed-Mini-Serie begonnen. Die Fräser konnten damals durch Reduzierung der Bearbeitungszeit und einem besonders ruhigem Fräsverhalten überzeugen.
Aus dieser positiven Erfahrung heraus wurden auch in den Folgejahren Ingersoll-Produkte für viele Bearbeitungen eingesetzt.
Zu Beginn des Jahres 2019 stand die Bearbeitung einer Hohlwelle aus hochfestem Aluminium an. In dieses Werkstück sollte mit einer Bohrstange eine Bohrung von neunzig Millimeter Durchmesser und 300 Millimeter Tiefe eingebracht werden.
Die Bearbeitung konnte leider mit den im Hause ZTS-Zerspanungstechnik Stadler vorhandenen Werkzeugen nicht durchgeführt werden. Die Oberfläche der Bohrung wies extreme Rattermarken auf. Auch der Test verschiedener weiterer Bohrstangen konnte keine Verbesserung schaffen.
Christoph Jobst (Geschäftsführer ZTS-Zerspanungstechnik Stadler) wandte sich daraufhin telefonisch an Simon Dotzler (Ingersoll Beratung und Verkauf), mit der Bitte um Unterstützung bei diesem Zerspanungsproblem.
Das Ergebnis dieses Telefonates war, dass Simon Dotzler Christoph Jobst mitteilen konnte, dass er eine geeignete Bohrstange im Kofferraum seines Autos hätte und er noch am selben Tag nach Grafenau zur Firma ZTS-Zerspanungstechnik Stadler kommen werde, um diese einzusetzen.
Einsatz der T-Absorber Bohrstangen
Die Firma ZTS-Zerspanungstechnik in Grafenau hatte die Bearbeitung von fünf Lagergehäusen in Auftrag. Hierbei handelte es sich im Rohzustand um Stangenmaterial aus einer Alu-Knetlegierung (AlZnMgCu1,5). Das Werkstück hatte eine vorbearbeitete Bohrung von fünfzig Millimeter Durchmesser, diese musste auf neunzig Millimeter Durchmesser ausgedreht werden, und zwar auf eine Tiefe von 300 Millimeter. Die Bearbeitung war geplant auf einer Mazak Quick Turn 250MY.
Die Bearbeitung mit konventionellen Bohrstangen war mehrfach gescheitert, da die notwendige Bauteilspannung und die Auskraglänge die bei der Innenbearbeitung auftretenden Schwingungen noch verstärkte.
Für die Bearbeitung mit der Ingersoll T-Absorber-Bohrstange wurde eine Schnittgeschwindigkeit von 350 Meter pro Minute gewählt.
Bei einer Schnitttiefe von 1,5 Millimeter und einem Umdrehungsvorschub von 0,5 Millimeter pro Umdrehung konnten die vorhergehenden Schwingungen komplett eliminiert werden.
Rattermarken waren verschwunden und die geforderte Oberflächengüte wurde deutlich übertroffen.
Die fünf zu bearbeitenden Werkstücke wurden noch am gleichen Tag bearbeitet und die Testbohrstange natürlich von der Firma ZTS-Zerspanungstechnik Stadler übernommen.
„Dieses Produkt hat uns mal wieder total überzeugt“, war die prompte Reaktion von Christoph Jobst auf den gemeinsamen Zerspanungstest.
Aufgrund dieses sehr positiven Einsatzes haben die jungen Geschäftsführer beschlossen, bei zukünftigen Planungen für neue Bauteile auch, wenn zeitlich möglich, die Expertise von Simon Dotzler einzuholen. „Ich bin sowieso alle vier bis fünf Wochen im Hause – oder auch, wenn es brennt“, war die zustimmende Reaktion von Simon Dotzler.
Schwingungsgedämpfte Bohrstangen
Das Innendrehen von Werkstücken gehört zu den gängigsten Drehverfahren in der zerspanenden Industrie. Im Gegensatz zum Außendrehen wird beim Innendrehen die Wahl des Werkzeuges durch den Bearbeitungsdurchmesser (Bohrdurchmesser) und die Länge des Bauteiles bestimmt.
Ein ungünstiges Längen-Durchmesser-Verhältnis der durch Bohrung und Werkstück vorgegebenen Bohrstange, kann schnell zu Vibrationsproblemen führen.
Mit der Serie T-Absorber bietet Ingersoll Werkzeuge eine komplette Serie schwingungsgedämpfter Bohrstangen für große L/D-Verhältnisse an.
Ebenso eine umfangreiche Auswahl an hochwertigen Innenbohrstangen um das gesamte Spektrum der Innenbearbeitung abzudecken. Je nach vorgegebenem L/D-Verhältnis der zu bearbeitenden Bohrung kommen unterschiedliche Bohrstangen zum Einsatz.
Bei einem maximalen Längen-Durchmesser-Verhältnis der Bohrstangen von viermal Durchmesser werden in der Regel Bohrstangen aus Werkzeugstahl angewendet.
Bohrstangen mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis über viermal Durchmesser bis etwa sechsmal Durchmesser werden mit Vollhartmetallschaft gefertigt.
Ein noch ungünstigeres Längen-Durchmesser-Verhältnis der benötigten Bohrstange ist nur durch einen schwingungsgedämpften Bohrschaft zu realisieren, wie er auch hier in dem vorliegenden Bearbeitungsfall zum Einsatz kam.
T-Absorber schwingungsgedämpfte Bohrstangen sind spezielle Bohrstangensysteme mit „aktiver“ Schwingungsdämpfung. Die Bohrstangen der T-Absorber-Serie sind so konzipiert, dass sie bei Bearbeitungen mit großen Überhängen von siebenmal Durchmesser bis 14-mal Durchmesser Schwingungen erheblich verringern oder sogar komplett eliminieren.
Im Innern dieser Werkzeuge sitzt ein einzigartiger Dämpfungsmechanismus, bestehend aus einem Schwermetallgewicht, das von einem mit Öl gefülltem Gummifederelement getragen wird, um den benötigten Dämpfungseffekt nochmals zu erhöhen.
Darüber hinaus enthält das System weitere Elemente zur Reduzierung von Schwingungen. Der Dämpfungsmechanismus wird bei der Bearbeitung mit großen Überhängen aktiviert und wirkt Schwingungen entgegen.
Es ist möglich die schwingungsgedämpften Werkzeuge der T-Absorber-Serie mit einer Vielzahl von Innendrehköpfen auszustatten. Diese Köpfe werden dann wiederum mit einer großen Auswahl an Wendeschneidplatten bestückt, so dass für fast alle Anwendungsfälle die richtige Kombination zur Verfügung steht.
Die ideale Geometrie der Wendeschneidplatte ist in Bezug auf die Schwingungsdämpfung ebenso wichtig wie die passende Auswahl der Bohrstange.
Zur Minimierung der Vibrationsneigung wählt man:
- einen großen Einstellwinkel und einen positiven Spanwinkel, - kleine Eckenradien und kleine Spitzenwinkel,
- kleine Eckenradien und kleine Spitzenwinkel,
- Schneidplatten mit positiver Makrogeometrie,
- Schnitttiefe größer als Eckenradius.
Die neuen T-Absorber schwingungsgedämpften Bohrstangen von Ingersoll sind mit innerer Kühlmittelzufuhr ausgestattet und bieten folgende Vorteile:
- prozesssichere Bearbeitungen,
- höhere Produktivität,
- optimale Oberflächenqualität,
- reduzierte Kosten.