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Geklemmt statt gelötet

06.07.2010

Reibahlen: Kessler ist Hersteller von schweren Planetenachsen, Verteilergetrieben und Radantrieben. Mit den Mehrschneidenreibahlen HPR 300 von Mapal, bei denen die Schneiden nicht mehr gelötet, sondern geklemmt sind, konnten die Prozesse verbessert und zugleich die Kosten gesenkt werden.

Kessler + Co. stellt jährlich rund 45000 schwere Planetenachsen und Getriebe her – vorwiegend Lenktriebachsen mit dynamischen Achslasten von 8 t bis 70 t sowie starre Antriebsachsen mit dynamischen Achslasten von 8 t bis 200 t. Diese Bauteile erreichen bis zu 5 m Länge. Auch bei diesen großen Dimensionen sind die geforderten Genauigkeiten hoch. So müssen zum Beispiel Bohrungen in den Achsschenkeln einmal senkrecht und zweimal seitlich in den Toleranzen K6 und H7 bearbeitet werden. Der Durchmesser beträgt in den meisten Fällen 72 mm.

Da sie später Nadel- oder Gleitlager aufnehmen müssen, sind die Anforderungen an die Genauigkeit und Oberflächengüte der Bohrungen hoch. Bis vor kurzem wurden sie deshalb mit einem einschneidigen Ausspindelwerkzeug bearbeitet. Ein Verfahren, das zwar genau, aber aufwändig und letztendlich nicht hundertprozentig prozesssicher war. Nach einem Wechsel der Wendeplatte musste der Maschinenbediener zunächst einen Messschnitt fahren, messen und das Maß an der Maschine entsprechend korrigieren. Dann lief das Werkzeug nur wenige Aufspannungen, wobei dabei keine zufriedenstellende Prozesssicherheit gegeben war, da die geforderte Qualität der Bohrung über die gesamte Sitzlänge nicht sicher erreicht wurde. Mannarme Schichten ohne Nacharbeit waren nicht denkbar.

Kosten senken
Die Verantwortlichen bei Kessler & Co. wurden aktiv. Sie nahmen Kontakt mit ihren Werkzeuglieferanten – unter anderem Mapal – auf und suchten gemeinsam nach neuen Lösungen, um den Prozess zu verbessern und letztendlich die Kosten pro Bohrung zu senken. Die wichtigsten Kriterien waren höhere Prozesssicherheit und ein geringerer Aufwand für den Maschinenbediener.

Eine grundsätzliche Überlegung galt der Art des Werkzeugs: Müssen die Bohrungen mit einschneidigen Ausspindelwerkzeugen bearbeitet werden? Nein. Als Alternative bieten sich mehrschneidige Reibahlen an. Schnell wurde klar, dass nur feste, nicht einstellbare Werkzeuge zum Ziel führen würden, wie sie Mapal mit der HPR 300-Reibahle im Programm hat. Diese Baureihe wurde speziell für große Bohrungen im Durchmesserbereich von 40 bis 300 mm entwickelt. Michael Neumann, zuständiger Mapal-Produktmanager, erklärt: „Mehrschneidige Reibwerkzeuge erfüllen nicht nur die geforderte Genauigkeit, sondern auch den immer häufiger geäußerten Wunsch nach Plug & Play – sprich, der Anwender soll keinerlei Einstellaufwand haben. Mit unseren HPR-Reibahlen bekommt er auf das gewünschte Toleranzmaß geschliffene Werkzeuge, die er ohne Einstellvorgang in die Maschine einsetzen und sofort produzieren kann. Macht sich Verschleiß bemerkbar, werden sie einfach ausgewechselt und durch neue ersetzt.“ Bei den HPR-Werkzeugen von Mapal handelt es sich um sogenannte feste Werkzeuge, da sie nicht eingestellt werden müssen. Das gesamte HPR-Produktprogramm deckt mit mehreren standardisierten Varianten den Durchmesserbereich von 7 bis 300 mm ab und beinhaltet neben den festen Werkzeugen auch feinjustierbare Varianten für höchste Präzision.

Klemmung im Werkzeugkörper
Eine Neuentwicklung in dieser HPR-Familie – die letztendlich bei Kessler + Co. zum Zuge kam – ist die HPR 300-Reibahle. Ihre Besonderheit: Die Schneiden werden nicht wie üblich eingelötet, sondern als Rohling im Werkzeugkörper geklemmt und dabei mit Spannpratzen sicher und fest gehalten.

Das hat vor allem Vorteile bei der Wiederaufbereitung verschlissener Werkzeuge. Sie wird erheblich einfacher, schneller und kostengünstiger. Neumann weist darauf hin, dass die geklemmten Schneiden keine Wechselplatten in herkömmlichem Sinne sind, sondern „wie gelötete behandelt werden. Wir haben eine FEM-Untersuchung gemacht und auf dieser Basis ein neues Klemmsystem entwickelt, das die Platten so fest im Sitz hält wie gelötet. Nur ist das Lösen einfacher, und es findet kein Wärmeeintrag in den Grundkörper statt, der sich negativ auf die Rundlaufgenauigkeit auswirken könnte. Durchmesser und Anschnittgeometrie der Schneiden werden nach der Montage hochgenau geschliffen wie bei den gelöteten Werkzeugen auch.“

Längere Standzeiten
Bei Kessler + Co. hat sich die HPR 300-Reibahle durchgesetzt. Meister Hubert Fuchs bestätigt: „Entscheidend waren die Qualität der Bohrung, die Standzeit des Werkzeugs und die Prozesssicherheit. Die HPR 300 konnte sich durch die besten Standzeiten bei gleichzeitig hohen Schnittgeschwindigkeiten durchsetzen.“ Einkäufer Uwe Schermann hat bei der Umstellung die Wirtschaftlichkeit im Auge behalten. Er ergänzt: „Wir konnten durch die neuen Werkzeuge die Kosten pro Bohrung deutlich senken. Im Gesamtprozess werden durch die längeren Standzeiten und die Prozesssicherheit mann-arme Schichten mit Pallettenwechsel-Systemen ermöglicht, aus denen sich weitere Einsparungen ergeben. Letztendlich konnte auch die Umlaufmenge der Werkzeuge reduziert werden, da die neuen HPR 300-Reibahlen in der halben Zeit von Mapal wiederaufbereitet werden.“

Bei den ersten Versuchen, die 72 mm großen Bohrungen in den Achsschenkeln mit der HPR 300-Reibahle zu bearbeiten, erreichten die Kessler-Zerspanfachleute eine Werkzeugstandzeit von rund 240 Bohrungen und lagen so auf Anhieb auf dem Niveau der besten Mitbewerber. Doch gemeinsam mit Marc Wagner, dem zuständigen technischen Berater von Mapal, wurde weiter an den Details gefeilt. Durch verschiedene Verbesserungen, unter anderem dem Wechsel des Schneidstoffs und einer optimierten Schneidengeometrie, ließen sich die Standzeiten auf bis zu 750 Bohrungen verbessern. „Die Unterstützung von Mapal-Seite durch Wagner und zusätzliche Werkzeugspezialisten war hervorragend“, lobt Fuchs. „Zusammen konnten wir hier vor Ort den Prozess spürbar optimieren. Da sich die geforderten Toleranzen der Bohrungsdurchmesser in einem gewissen Bereich überschneiden, ist es uns sogar gelungen, beide Bearbeitungen mit ein und demselben Werkzeug zu meistern.“