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29.01.2009
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Innenausdrehen von Kleinstteilen aus gehärtetem Automatenstahl
Spaichinger Triathleten
mit neuer Ausrüstung
Bei der Hartbearbeitung bietet sich heute das Drehen als gleichwertige Alternative
zum Schleifen an. Wie das Innenausdrehen mit CBN-Werkzeugen zeigt, wird die
geforderte Genauigkeit oft erst mit der Bearbeitung in einer Aufspannung erreicht.
VON MICHAEL HOBOHM
> In Wettkämpfe zieht man,um zu gewinnen. Will man gar einen Triathlon bestehen, muss man gut gerüstet sein. Heppler
CNC-Technik, Lohnfertiger aus Spaichingen, sieht sich selbst in solch einem Dreikampf, bestehend aus den Disziplinen Drehen, Fräsen und Schleifen. Dabei gilt: Nur
wer alle Disziplinen gleich gut beherrscht,
hat eine Chance auf vordere Plätze. Strategie des Unternehmens ist es daher, seinen Kunden das komplette Spektrum der
mechanischen Bearbeitung zu bieten. Und
das bei ausgewogener Leistung aller Disziplinen. Natürlich: Als Lohnfertiger sieht
sich Heppler permanent mit neuen Anwendungen konfrontiert, die es mit Schnelligkeit und Effizienz zu lösen gilt. Wie das im
Tagesgeschäft aussehen kann, zeigt die Zusammenarbeit mit dem Werkzeugspezia-
listen Simtek, bei der die Hartbearbeitung
eines filigranen Drehteils sicherzustellen
war. Gelöst wurde das Problem mit einem
neuen Spross der ›Alpha-Line‹-Familie von
Simtek – und mit einer weitgreifenden Beratung. So hat man die Drehbearbeitung
auf herkömmlichen CNC-Maschinen mit
konventionellen Mitteln zu einer prozesssicheren Lösung geführt.
Heppler CNC-Technik wurde 1984 von
Astrid und Dieter Heppler gegründet. Mit
1 Ein breites Teilespektrum aus kubischen und rotationssymmetrischen
Werkstücken fertigt
Heppler CNC-Technik
als ganzheitlicher
Systemlieferant der
CNC-Zerspanungstechnik
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> Hartfeinbearbeitung
Bilder: Simtek (2), Hanser (1, 3 bis 5)
2 Beim Innenausdrehen arbeitet Heppler seit Ende 2008 mit den neuen ›CBN1‹-Werkzeugen von Simtek. Für die Hartbearbeitung konzipiert, ermöglicht diese Werkzeuggruppe der
›Alpha-Line‹-Serie die Bearbeitung ab Durchmesser 1,7 mm. Als allgemeine Einstiegsparameter gelten 0,01 mm/Umdrehung Vorschub sowie 100 m/min Schnittgeschwindigkeit
Kuder CNC-Technik im schwäbischen Nufringen und Heppler Montage-Technik im
bayrischen Erdweg umfasst die Heppler
Group heute zwei weitere Standorte, die
das Leistungsspektrum strategisch ergänzen. Indem das Spektrum auch Oberflächen- und Montagetechnik enthält, positioniert sich Heppler als ganzheitlicher
Systemlieferant der CNC-Zerspanungstechnik. Mit 230 Mitarbeitern am Hauptsitz und einem umfangreichen Maschinenpark bietet das Unternehmen heute
vielfältige Leistungen für die CNC-Komplettbearbeitung aus einer Hand. Dabei
spiegeln sich die Leistungsbreite und -tiefe
direkt in der breit gefächerten Kundenstruktur wider. So ist man stark im Pneumatik- und Hydraulikbereich positioniert,
fertigt für die Sensortechnikbranche und
die Elektronikindustrie ebenso wie für den
Bergbau oder den allgemeinen Maschinenbau. In Bezug auf die Lieferregionen liegt
der Schwerpunkt des Unternehmens traditionell auf Deutschland. Bei einem Umsatz von 25 Millionen im Jahr 2008 machte der Anteil hier 90 Prozent aus.
»Mit unserer Fertigung haben wir uns
auf die Herstellung von Prototypen bis hin
zu mittleren Losgrößen spezialisiert«, sagt
Markus Mucha,Betriebsleiter und Mitglied
der Geschäftsleitung von Heppler.»Normal
sind bei uns 50 Teile, als groß gelten schon
Umfänge von 500 Werkstücken.Allerdings
kommen auch mal Losgrößen von 5000
vor«, präzisiert er. »Damit ist für uns das
Wiederholteil maßgeblich, das wir drei-,
viermal im Jahr in Losgrößen von 50 oder
100 produzieren.« Freilich hat man hier
ein breites Teilespektrum abzudecken, angefangen beim rotationssymmetrischen
Teil unterschiedlicher Größe bis hin zum
komplexen kubischen Werkstück (Bild 1).
»Grundsätzlich bearbeiten wir dabei alle
Materialien, die bearbeitbar sind. Schwerpunkt sind aber ganz klar Edelstahl und
Aluminium. Hier fertigen wir im Augenblick 50 Prozent in Edelstahl und 40 Prozent in Aluminium. Der Rest verteilt sich
auf schwer zerspanbare Materialien wie
Titan oder Hastelloy.«
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ANWENDER
Heppler GmbH CNC-Technik
78549 Spaichingen
Tel. 07424 94830
Fax 07424 948340
> www.heppler.com
Für die Zerspanung stehen dem Unternehmen rund 100 CNC-Maschinen zur
Verfügung. Mit einem Anteil von 60 Prozent liegt der Schwerpunkt auf Bearbeitungszentren und dem 4- und 5-AchsFräsen. Die übrigen 40 Prozent verteilen
sich auf Dreh- und Schleifmaschinen. In
diesem Bereich war es auch, in dem Ende
2007 ein Neukunde von Heppler filigrane
Drehteile für Hydraulikventile anfragte.
Konkret handelte es sich um eine Teilefamilie von Ventilnadelführungsbuchsen,
bei der ein Bohrungsdurchmesser auf zwei
Mikrometer genau zum Außendurchmesser herzustellen war. Anfänglich realisierte man das auf klassische Weise: Nach der
Außenbearbeitung wurden die Drehteile
auf 62 HRC gehärtet, dann einer Schleifbearbeitung unterzogen und schließlich
gehont. Zunächst ging dabei alles glatt.
»So wollten wir nach Vorstellung der Musterteile beim Kunden in Serie gehen«,
erinnert sich Mucha. »Nun jedoch mit gravierenden Folgen: Die Außen- und Innendurchmesser wichen massiv voneinander
ab, sodass wir einen großen Prozentsatz
Ausschuss hatten.« Die Schlussfolgerung
war klar: Man musste eine neue Bearbeitungsstrategie finden.
Außendurchmesser auf 2 μm
genau zum Innendurchmesser
Auf der AMB suchte Heppler daher nach
Herstellern, die Werkzeuge zum Außendrehen anbieten. So sprachen die Späher
von Heppler auch Mitarbeiter von Simtek
an. »Das erste Mal überrascht waren wir,
als Herr van Heeswijk schon drei Tage
nach der Messe zu uns ins Haus kam«, bekennt der Betriebsleiter. »Noch wichtiger
war aber, dass seine darauf folgende Beratung ganz neue Aspekte für unser Problem
ergab. Während wir ursprünglich nur das
Außendrehen angefragt hatten, schlug er
uns jetzt vor, auch den Innendurchmesser
hart auszudrehen.« Mit der Produktgruppe Alpha-Line präsentierte Ulrich van
Heeswijk, Außendienstmitarbeiter von
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HERSTELLER
Simtek Präzisionswerkzeuge GmbH
72116 Mössingen
Tel. 07473 9517-500
Fax 07473 9517-77
> www.simtek.eu
© Carl Hanser Verlag, München WB 1-2/2009
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3 Bei der Fertigung einer Ventilnadelführungsbuchse aus gehärtetem Automatenstahl ist bei Schnittgeschwindigkeiten bis 80 m/min und
dem Vorschub 0,01 mm/Umdrehung sichergestellt, dass Innen- und Außendurchmesser auf zwei Mikrometer genau zueinander laufen
Simtek, auch gleich die Lösung für diese
neue Strategie. »Um auf zwei Mikrometer
genau arbeiten zu können, wollten wir die
Hartbearbeitung des Außen- und des
Innendurchmessers in eine Aufspannung
nehmen«, sagt van Heeswijk. »Nur damit
ließ sich der Rundlauffehler abstellen und
ein exakter Lauf der Durchmesser zueinander erreichen, selbst wenn dann noch
gehont wurde.«
Nachdem also die grundsätzliche Bearbeitungsstrategie festgelegt worden war,
ging man sofort an ihre Umsetzung. Schon
nach einer Woche war das erste Musterwerkzeug vor Ort, hatte man die technischen Details geklärt, die Parameter ausgewählt und erste Tests vorgenommen.
»Im Prinzip erzielten wir gleich mit dem
ersten Werkzeug und den ersten Einstellungen sehr gute Ergebnisse,« erinnert sich
van Heeswijk. »Das zeigten die Genauigkeiten, aber auch die erreichten Oberflächenqualitäten. Wir hatten, wenn man so
will, einen Schuss, und der saß.« Dass man
das Werkzeug nach den Tests gleich auf der
Maschine ließ, war also kein Wunder.
›Alpha-Line‹-Reihe
um ›CBN1‹-Werkzeuge ergänzt
Erzielt hat man den Treffer mit dem neuen ›CBN1‹-Schneidstoff von Simtek, den
der Spezialist seit November 2008 auch in
seiner Alpha-Line-Serie anbietet. »Unser
Alpha-Line ist ein System von Drehwerkzeugen für die Innenbearbeitung ab
Durchmesser 0,3 mm«, erläutert Evstratios Ountzidis, Marketingleiter bei Simtek. »Seit 1999 auf den Markt, ist das ProWB 1-2/2009
gramm heute auf über 3000 Standardwerkzeuge für die Bohrungsbearbeitung
angewachsen. Das Ausdrehen, Stechen und
Gewindedrehen mit je unterschiedlichen
Werkzeuggrößen und -längen ist damit
ebenso möglich wie das Kopieren oder
Axialstechen.« Mit den rund geschliffenen
Schneideinsätzen aus Hartmetall, die in einem Trägerwerkzeug aus Stahl aufgenommen werden, bietet das Alpha-Line-Programm eine sehr hohe Stabilität. Zentriert
und positioniert wird die Schneide über
eine Schräge am Schneideinsatz, die an einem Stift im Halter anschlägt.
4 Der Qualitätsnachweis zeigt: Mit der
Hartbearbeitung der Ventilnadelführungsbuchse in einer Aufspannung werden die
geforderten Toleranzen ebenso sichergestellt
wie eine hohe Oberflächenqualität
Seit Ende letzten Jahres wird die AlphaLine-Serie nun durch die Werkzeugfamilie von CBN-Schneideinsätzen ergänzt, die
Simtek ab einem Durchmesser von 1,7 mm
anbietet. Für die CBN-Reihe empfiehlt
der Hersteller als allgemeine Einstiegsparameter 0,01 mm/Umdrehung Vorschub
sowie 100 m/min Schnittgeschwindigkeit
(Bild 2). »Bearbeiten lassen sich gehärtete
Werkstoffe größer 56 HRC, hinzu kommt
aber auch Grauguss in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung«, sagt Ountzidis. Besonders geeignet sei die zähe CBN-Sorte
für unterbrochene Schnitte und Anwendungen mit niedrigen Schnittwerten. Um
die Schnittkräfte zu minimieren, wird mit
einer scharfen – unverrundeten, ungefasten –Schneide gearbeitet.
Seit Markteinführung der CBN1-Werkzeuge setzt nun Heppler diese Schneideinsätze für die Fertigung der Ventilnadelführungsbuchsen ein. Die Bauteilfamilie aus
gehärtetem Stahl wird periodisch in Losgrößen von 500 bis 3300 Stück gefertigt.
Derzeit dreht man die Buchsen auf einer
›Index GS 30‹, wobei die 3-mm-Bohrungen in einer Eingriffslänge von 10,2 mm
bearbeitet werden. Bei 7500 min-1 wird
mit einer Schnittgeschwindigkeit von 75
bis 80 m/min und einem Vorschub von
0,01 mm/Umdrehung gefahren (Bild 3).
»Die CBN-Werkzeuge bieten uns heute entscheidende Vorteile«, unterstreicht
Markus Mucha. »Als erstes können wir
überhaupt nur mit der Hartbearbeitung
und diesen Werkzeugen die geforderten
Genauigkeiten realisieren. Da wir den Außen- und Innendurchmesser in einer Auf-
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> Hartfeinbearbeitung
5 Indem Heppler zurzeit das gesamte Werkzeugprogramm von Simtek prüft, möchte
Markus Mucha die Zusammenarbeit mit Ulrich van Heeswijk und Evstratios Ountzidis
(von links) auf eine breitere Basis stellen
in den nächsre Grundlage
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beschafft und
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wie an Triath-
kommt der geringere Aufwand beim Honen. »Damit sind wir von ehemals zwei
Minuten für die Feinbearbeitung auf eine
halbe Minute runtergekommen«, berichtet Mucha. »Die Gesamtbearbeitungszeit
haben wir so etwa halbiert.« Dass man mit
den CBN1-Werkzeugen heute eine Standmenge von 500 erreicht, hat sogar Heeswijk überrascht. »Ich hatte mit einer Standmenge von 200 bis 300 gerechnet. Umso
mehr waren wir mit dem Erreichten zufrieden«, meint er.
Die CBN-Werkzeuge laufen bei Heppler derzeit auf drei oder vier Maschinen.
Nachdem man sie hier eingefahren hatte,
verlagerte sich die Zusammenarbeit mit
Simtek. Heute ist sie weniger auf die Problemlösung ausgerichtet als vielmehr auf
Anforderungen.
Drehen
Fräsen
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DELTA
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2008 / 11
Dr. Michael Hobohm ist Redakteur der WB
Werkstatt+Betrieb beim Carl Hanser Verlag
in München
> hobohm@hanser.de
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Weise die Zusammenarbeit in den nächsten Monaten auf eine breitere Grundlage
stellen (Bild 5). »Entscheidend für diese
Schritte war jedoch das erste Projekt mit
Simtek«, hebt der Betriebsleiter hervor.
»Ruck, zuck waren die Mitarbeiter hier vor
Ort, haben die Werkzeuge beschafft und
mit uns eine gute technische Lösung erarbeitet. Diese drei Punkte waren maßgebend: die schnelle Reaktion, die schnelle Umsetzung und die gute Beratung.«
Drei Disziplinen, die irgendwie an Triathlon erinnern ... ❚
für höchste
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möchte
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Die Gesamtbearbeitungszeit
wurde in etwa halbiert
Da die Spaichinger heute prozesssicher
ohne Ausschuss produzieren, haben sich
auch die Durchlaufzeiten verkürzt. Hinzu
Kostenoptimierung und die Suche neuer
Anwendungsfelder. Dass man bereits fündig wurde, zeigt Heeswijk an einem Bauteil aus schwer zerspanbarem Edelstahl:
»Beim Innenausdrehen mit Durchmesser
kleiner 2 mm haben wir hier eine Alternative zum Wettbewerber gefunden und
die Standmenge von 800 auf 1200 Teile
erhöht.« Darüber hinaus prüft Heppler
derzeit die Anwendungsmöglichkeiten der
Alpha-Reihe im kompletten Durchmesserbereich. »Bei 40 Drehmaschinen haben
wir noch reichlich Potenzial«, ist sich Mucha sicher. Inzwischen kenne man auch
das gesamte Simtek-Programm und analysiere, welche weiteren Werkzeuge einsetzbar seien. Letztlich wolle man auf diese
GAMMA
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spannung auf Endmaß bringen, entfällt
das spitzenlose Außenschleifen, und wir
sparen zudem Maschinenkapazität.« Zwar
werden die Buchsen auch heute noch gehont, nur ist es jetzt eine Feinstbearbeitung, mit der man lediglich die letzten
Mikrometer herausholt (Bild 4).»Der größte Vorteil der aktuellen Bearbeitungsfolge
ist jedoch ihre Prozesssicherheit. Heute ist
jedes Teil gut. Damit ist auch unser Kunde zufrieden – und das ist das Wichtigste.«
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SIMTEK Präzisionswerkzeuge GmbH
Richard-Burkhardt-Straße 11 · DE-72116 Mössingen
Tel: +49 7473 9517 -0 · Fax: +49 7473 9517 -77 · www.simtek.eu
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