Produktiv Gewinde fräsen

Lohnfertiger zu sein ist alles andere als gemütlich. Denn viele Kunden fordern von ihren Zulieferbetrieben kontinuierliche Verbesserungen hinsichtlich Qualität, eine hohe Flexibilität im Auftragsmanagement und sinkende Kosten. Die Lindenmann GmbH + Co. KG in Blaustein, Spezialist für hochwertige und komplexe Gehäuse für Hydraulikpumpen, Getriebe und Motoren, kennt die Anforderungen genau. Hartmut Hirner, Meister in der Arbeitsvorbereitung, erklärt: “Wir haben uns mit entsprechendem Equipment und der passenden Organisation darauf eingestellt.”

High Performance Cutting: Der Gewindefräser Komet Jel MGF HPC (hier in der Größe M20 x 1,5) erzielt bei der Bearbeitung von Hydraulikgehäusen kürzere Bearbeitungszeiten als konventionelle Gewindefräser.
Bild: Komet Group

Für Flexibilität sorgen im Stammwerk Blaustein 140 qualifizierte Mitarbeiter und über 30 moderne CNC-Bearbeitungszentren.

“Unser Leistungsspektrum reicht von Gehäusen und andere Komponenten als Prototypen, in Kleinstserien und in Großserien”, beschreibt Hirner. Dabei deckt Lindenmann Kuben in Größen von < 100 mm bis zu einer Kantenlänge von 2200 mm ab. Für deren Qualitätskontrolle stehen fünf hochgenaue Zeiss-Koordinatenmessmaschinen und eine Vielzahl weiterer Messmittel zur Verfügung.

Um die Kosten so niedrig wie möglich zu halten, gehört es für den Zerspanungsfachmann Hirner, der auch für die Betriebsmittelkonstruktion verantwortlich ist, zum Selbstverständlichen, die Produktionsprozesse regelmäßig zu hinterfragen und kontinuierlich nach Verbesserungen zu suchen. Für gewöhnlich wird er auch fündig, wie vor kurzem im Bereich der Bohrungs- und Gewindeerzeugung. Er erklärt: “Hydraulikgehäuse, die zu unseren Kernprodukten gehören, erfordern viel Feinbearbeitung, zahlreiche Bohrungen und Gewinde.” Die notwendigen Werkzeuge bezieht Lindenmann von verschiedenen renommierten Anbietern, die ihrerseits auf eine permanente Weiterentwicklung ihrer Produkte achten. “Die Werkzeuge werden permanent leistungsstärker, was für uns Anwender positive Effekte haben kann. Da gilt es, am Ball zu bleiben, Versuche zu fahren und Wirtschaftlichkeitsberechnungen durchzuführen.”

Werkzeugstandzeit ist entscheidend

Der Komet Jel MGF HPC besitzt acht Schneiden, also deutlich mehr als das bisher bei Lindenmann eingesetzte Gewindefräswerkzeug. Außerdem ist der Fräser durch kleinere Spannuten biegesteifer. So verträgt er höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe.
Bild: Komet Group

Auch diese Aufgaben fallen in den Zuständigkeitsbereich von Hirner, dessen langjährige Erfahrung besonders wertvoll ist: “Bei Werkzeugtests ist es nicht damit getan, eine schnelle Vergleichsbearbeitung durchzuführen. Meist erstrecken sich die Versuche über einen längeren Zeitraum, in dem verschiedene Hartmetalle und Beschichtungen mit diversen Radien und Geometrien ausprobiert werden. Wir fahren unterschiedliche Drehzahlen und Vorschübe, vergleichen dann die Bearbeitungszeiten und erreichten Qualitäten. Für den Wechsel auf ein neues, besseres Werkzeug ist nicht zuletzt die Standzeit entscheidend, die sich langfristig auf die Kosten auswirkt.”

Auf der Suche nach Rationalisierungsmöglichkeiten erregten vor kurzem die neuen Gewindefräser Komet Jel MGF HPC (High Performance Cutting) Hirners Interesse, da sie eine deutliche Leistungssteigerung versprechen. Ihr wesentliches Merkmal ist eine gegenüber Standardgewindefräsern optimierte Geometrie mit höherer Schneidenzahl, wodurch sich nach Herstellerangaben kurze Bearbeitungszeiten erreichen lassen, die einem Gewindebohrer kaum nachstehen.

Die Komet Group gehört im Hause Lindenmann seit über 30 Jahren zu den etablierten Werkzeuglieferanten. Damals kam der Kontakt über den Großkunden Bosch zustande, der aufgrund seiner positiven Erfahrungen mit Komet-Werkzeugen, diese seinen Zulieferern dringend weiterempfahl. Die Zusammenarbeit begann mit Wendeplattenbohrern und betraf später auch die Gewindewerkzeuge der Marke Jel, die seit 1999 auch zur Komet Group gehört.

Im Profil

Traditionsunternehmen

Die Lindenmann GmbH + Co KG ist ein CNC-Spezialist in der Gehäusefertigung und geht auf das 1790 gegründete Unternehmen Mattes Windenbau in Ulm zurück, die Namensgeber Jörg Lindenmann 1966 übernahm. 1970 erfolgte der Umzug nach Blaustein-Arnegg, wo sukzessive die Produktionsfläche bis heute auf 7000 m2 erweitert wurde. Dort sind derzeit etwa 140 Mitarbeiter beschäftigt. Im Zweigwerk Stollberg bei Chemnitz sind es rund 40 Mitarbeiter. Lindenmann erwirtschaftet einen Jahresumsatz zwischen 25 und 28 Mio. Euro.

Bild: Komet Group

Hohe Schnittleistungen überzeugen

Seit gut zwei Jahren ist die Zusammenarbeit besonders aktiv. Patrick Steinwand, verantwortlicher Berater der Komet Group, erklärt: “Mit unserer zur AMB 2014 vorgestellten Highspeed-Vollhartmetallreibahle Fullmax konnten wir die Zerspaner bei Lindenmann überzeugen.” Zu den Stärken der Komet-Dihart-Fullmax-Reibahle gehört etwa eine weiterentwickelte Anschnittgeometrie, die besonders hohe Schnittleistungen in unterschiedlichen Materialien ermöglicht.

Patrick Steinwand, Berater der Komet Group: “Bereits 2014 konnten wir mit unserer Highspeed Vollhartmetallreibahle Fullmax die Zerspaner bei Lindenmann überzeugen.”
Bild: Komet Group

Steinwand argumentiert weiter: “Die von uns gewählte Ungleichteilung mit paarweise gegenüberliegenden Schneiden führt zu deutlich reduzierten Rundheits- und Zylinderformabweichungen. So ermöglicht die Fullmax-Reibahle, je nach Einsatzfall bis zu zehnfache Schnittgeschwindigkeiten und Zahnvorschübe gegenüber einer konventionellen VHM-Maschinenreibahle. Außerdem trägt eine speziell für dieses Werkzeug entwickelte TiAlN-Multilayer-Dünnschicht durch verbesserten Verschleißwiderstand zu höheren Standzeiten bei. Insgesamt können die Kosten pro Bohrung um bis zu 70 Prozent niedriger ausfallen.”

Durch die mit den Fullmax-Reibahlen generierten Effizienzsprünge motiviert, nahm das Team um Hirner auch die neuen Gewindefräser Komet Jel MGF HPC auf den Versuchsstand. Ziel war, die Bearbeitung der vielen Gehäuse vor allem aus wirtschaftlicher Sicht zu optimieren. Das lässt sich durch kürzere Bearbeitungszeiten erreichen, wozu verbesserte Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe erforderlich sind – so die Vor-überlegungen der Lindenmann-Mitarbeiter. Die optimierte Geometrie mit maximaler Schneidenzahl des Komet Jel MGF HPC könnte das bewirken. Zunächst orderte Hirner einen HPC-Gewindefräser der Größe M20 x 1,5. Schon im ersten Versuch bewies er seine Fähigkeiten, wie der Arbeitsvorbereiter bestätigt: “Wir frästen das Gewinde mit den von Komet vorgeschlagenen Werten in ein Sphäroguss-Gehäuse, da GGG40 der bei uns meist genutzte Werkstoff ist. Das Ergebnis war perfekt, auch hinsichtlich Flankenbildung und Oberflächengüte. Ein wichtiger Punkt, denn unsere Kunden achten nicht nur auf das Einhalten der Maße, sondern vermehrt auf Haptik und Optik.”

Im Vergleich zum bisher eingesetzten fünfschneidigen Standardgewindefräser war die Bearbeitungszeit deutlich kürzer. Helmut Wittkowski, technischer Berater der Komet Group und Fachmann für Gewindewerkzeuge, erklärt den Hintergrund: “Der MGF HPC M20 besitzt acht Schneiden, also deutlich mehr als das bisherige Werkzeug. Außerdem ist der Gewindefräser durch kleinere Spannuten biegesteifer und verträgt dadurch höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe.”

Hartmut Hirner (links), Meister in der Arbeitsvorbereitung bei Lindenmann, diskutiert mit Patrick Steinwand (Mitte) und Helmut Wittkowski, beide Berater der Komet Group, den Einsatz von HPC-Gewindefräsern des Typs Komet Jel MGF.
Bild: Komet Group

Einsparungen bis zu 75 Prozent

Das Zerspanungsteam bei Lindenmann gab sich damit noch nicht zufrieden. Schließlich sind solche Versuche dazu da, um Grenzen auszuloten. So konnten sie die Schnittgeschwindigkeit vc für die praktische Anwendung weiter bis auf 160 m/min erhöhen. Auch an der Stellschraube Zahnvorschub wurde gedreht – bis zum prozesssicheren fz = 0,1 mm/Zahn. Die erreichten Verbesserungen sind beachtlich, verrät Hirner: “Die Bearbeitungszeit fürs Gewindefräsen ist beim Testgehäuse auf ein Drittel gesunken, bei verbesserter Qualität.” Auch bezüglich der Standzeit haben sich deutliche Verbesserungen ergeben. Über 4000 min hält der Komet Jel MGF HPC bei einem L/D-Verhältnis von etwa 1,5 x D und dem Einsatz in Sphäroguss. “Dadurch konnten wir auch den Werkzeugverbrauch und somit die Werkzeugkosten senken. Insgesamt sehen wir mögliche Einsparungen beim Gewindefräsen von ungefähr 75 Prozent.”

Überhaupt ist bei der Gewindeherstellung ein Trend zum Gewindefräsen erkennbar. Ein Grund liegt etwa in den Bemühungen der Automobilbranche, bei allen Komponenten Gewicht einzusparen. So werden Baumaße kleiner, was sich auf das Verhältnis Gewinde- zur Kernlochlänge auswirkt. “Gewinde werden heute bis fast an den Bohrungsgrund geschnitten, was zwingend das Fräsverfahren erfordert”, erklärt der Zerspanungsfachmann. “Nachdem wir lange Zeit Gewinde < M20 gebohrt haben, sind wir inzwischen bei den mittleren Größen M10 bis M18 vielfach aufs Fräsen übergegangen. Durch die neuen Gewindefräser fallen die Unterschiede in der Bearbeitungszeit kaum noch ins Gewicht, vor allem wenn die Werkzeuge kurz gespannt werden können.”

Das Gewindefräsen bietet enorme Perspektiven an Bearbeitungen, denn durch die CNC-Technik lassen sich beliebige Werkzeugbewegungen prozesssicher ausführen. So können mit ein und demselben Gewindefräser verschiedene Gewinde mit der gleichen Steigung in unterschiedlichen Toleranzen gefertigt werden, wofür ansonsten mehrere Gewindebohrer oder -former benötigt würden.
Bild: Komet Group

Weniger Werkzeugwechsel

Je nach Bauteil machen sich auch verfahrensspezifische Eigenschaften des Gewindefräsens positiv bemerkbar. Dadurch, dass die Gewinde durch simultane Achsbewegungen erzeugt werden, kann man das gleiche Werkzeug für sämtliche Gewinde ab Nenndurchmesser mit derselben Steigung nutzen. In der Praxis bei Lindenmann heißt das: “Wenn wir in einem Gehäuse mehrere unterschiedliche Feingewinde haben, etwa M14 x 1,5, M16 x 1,5 und M18 x 1,5, können wir alle mit einem M14-Fräser herstellen, während wir sonst drei Gewindebohrer bräuchten. So sparen wir die durch zwei Werkzeugwechsel bedingte Span-zu-Spanzeit ein und sind insgesamt schneller”, freut sich Hirner.

Auf einen Blick

Software fürs Gewindefräsen

Das Gewinde-Know-how der Komet Group ist im Werk Stuttgart zu Hause, dem Produktionsstandort der Komet-Jel-Werkzeuge. Dort entstehen seit vielen Jahren moderne Werkzeugsysteme – vom Gewindebohrer über Gewindeformer bis zum Gewindefräser als Standardwerkzeug oder als anwendungsspezifische Lösung. Neben der Hardware bieten die Gewindespezialisten auch hilfreiche Software an wie zum Beispiel TPT (Tec-Pro-Time). So heißt das Programm von Komet Jel, das den Anwender unterstützt, um je nach benötigtem Gewinde und Werkstoff den optimalen Standard- (Bohr-)Gewindefräser auszuwählen. Jeder Interessent weltweit kann es kostenlos online nutzen unter tpt.kometgroup.com. Seit 2012 gibt es sogar eine TPT-Version für das Smartphone: Entsprechende Apps stehen – ebenfalls kostenfrei – in den entsprechenden Stores zum Download bereit. Über 8000 Mal wurde dieser Service bereits genutzt. Ein Highlight der TPT-Software ist die Möglichkeit, auch das geeignete CNC-Programm für verschiedene Steuerungen wie Fanuc, Sinumerik, Mazatrol, UniPro, Philips und Heidenhain zu generieren. Darüber hinaus kann der Anwender weitere Anpassungen wie Schnittaufteilung, Mittelpunktbahn- oder Außenbahnprogrammierung etc. vornehmen. Wird das CNC-Programm als PDF-File benötigt, lässt sich der Anwender dieses an seine E-Mail-Adresse schicken. Die Datenausgabe in sechs verschiedenen Sprachen und die Angabe der Verfahrbewegungen metrisch oder in Zoll runden das Profil als globales Instrument ab.

Kontakt:

Lindenmann GmbH + Co. KG, D-89134 Blaustein,
Tel.: 07304/9696-0, www.lindenmann.de

Komet Group GmbH, D-74354 Besigheim, Tel.: 07143/373-0,
www.kometgroup.com