Markus Edelmann und Hermann Schimmer. - Bild: Ingersoll

Markus Edelmann (links), Linde MH Arbeitsplanung und Hermann Schimmer, Ingersoll Key-Account Manager, vor unbearbeiteten Gegengewichten für Gabelstapler der neuen Serie. - Bild: Ingersoll

Bei der Linde Material Handling im Werk Weilbach werden die Gegengewichte für die Linde-Gabelstapler produziert. Durch eine Produktumstellung auf eine neue Serie ist zur Einbringung der Bohrung für die Anhängerkupplung ein überlanges Bohrwerkzeug erforderlich. Mit Ingersoll-Bohrwerkzeugen wurde diese Schlüsselbearbeitung prozesssicher installiert.

Alle Gegengewichte bis fünf Tonnen werden im Werk Weilbach hergestellt, was einer Jahresproduktion von etwa 40.000 Komponenten entspricht.

Die Bearbeitung der Bohrung für die Anhängerkupplung war bisher schon äußerst aufwendig, durch eine Umstellung des Designs ist diese Bearbeitung in der neuen Serie noch anspruchsvoller geworden. Eine zusätzliche Hecktraverse bedingt, dass die benötigten Bohrwerkzeuge noch deutlich länger werden. Zudem beinhaltet die Bohrung einen zusätzlichen Bohrungsaustritt und Wiedereintritt ins Material sowie einen schrägen Austritt in eine Halbbohrung, um etwa Regenwasser ausfließen zu lassen.

Dieses neue Design stellte also eine zusätzliche Herausforderung an eine schon bisher „ehrgeizige Bearbeitung“ dar. Die Tatsache, dass das neue Design mit Hecktraverse Standard für alle weiteren Serien wird, war der Anlass, dass sich die verantwortlichen Produktionsplaner bei Linde MH in Weilbach, Markus Edelmann, Linde MH Arbeitsplanung und Ralf Niedermayer, Linde MH Arbeitsplanung, intensiv um eine prozesssichere Bearbeitung der „Anhängerkupplungsbohrung“ bemühten.

Viele Werkzeuge waren der Bearbeitung nicht gewachsen

Zu Beginn des Jahres 2019 haben die zuständigen Fertigungsplaner im Markt befindliche Werkzeuge bei dieser Bearbeitung eingesetzt, jedoch mit mäßigem Erfolg. Der Prozess war nicht stabil und die Bohrungen verliefen stark. Es kam sogar zu Kaltverschweißungen der eingesetzten Bohrwerkzeuge.

Seit etwa 20 Jahren hat man bei der Linde Material Handling in Weilbach gute Erfahrung mit Ingersoll-Werkzeugen gemacht und auch schon erfolgreich Sonderwerkzeuge eingesetzt. Deshalb wurde im Frühjahr 2019 Hermann Schimmer, Ingersoll-Key-Account Manager, um Unterstützung gebeten.

Gruppenfoto. - Bild: Ingersoll
Von rechts nach links: Das komplette Team des Optimierungsprojektes „Bearbeitung Anhängerkupplung“ mit Markus Edelmann, Linde MH Arbeitsplanung; Tobias Fahsel, Leiter Engineering Linde MH; Ralf Niedermayer, Linde MH Arbeitsplanung und Hermann Schimmer, Ingersoll Key-Account Manager. Bild: Ingersoll

Diese Bearbeitungsstrategie ist die Lösung

In gemeinsamer Planung wurde die Bearbeitung der Bohrung für die Anhängerkupplung in folgenden drei Steps vorgesehen: Zentrieren mit dem Ingersoll-Chipsurfer in Sonderausführung mit NC-Anbohrer, Bohrung D = 48 Millimeter plus Zentrierung mit Vollbohrer der Serie Goldtwin mit zwei effektiven Schneidkanten, Komplettbohrung mit Sonderbohrer (Spadetwist), Längen-Durchmesser-Verhältnis etwa 21:1.

Die Spitzenwinkel der drei Werkzeuge müssen aufeinander abgestimmt sein. Alle Werkzeuge können aufgrund geometrischer Gegebenheiten nur mit einem SK50-Steilkegel eingespannt werden. Die Werkzeuge sollten mit möglichst wenigen Schnittstellen und so kurz wie möglich ausgeführt werden.

Für die Planung der Testwerkzeuge, besonders im Hinblick auf Störkonturen und optimal möglichem Durchmesser, hat Ralf Niedermayer, Linde-Arbeitsplaner, die vorgesehenen Bearbeitungsschritte am CAD-System visualisiert und das Ergebnis gemeinsam mit Markus Edelmann, Arbeitsplaner Linde, und Hermann Schimmer, Ingersoll Key-Account Manager, diskutiert und beschlossen. Die geplanten Testwerkzeuge wurden bei Ingersoll nach den Vorgaben und Skizzen konstruiert und gefertigt und konnten kurzfristig eingesetzt und getestet werden.

1. Schritt: Zentrierbearbeitung mit Chipsurfer-Bohrer

Für den ersten der drei Bearbeitungsschritte war ein Zentrierbohrer im Chipsurfer Design geplant und gefertigt. Da der Spitzenwinkel der drei Werkzeuge gleich sein sollte, wurde ein Chipsurfer plus NC-Anbohrer als Sonderwerkzeug hergestellt.

Die Ingersoll-Familie der Chipsurfer-Werkzeuge ist eine umfassende Serie von kleineren Werkzeugen mit Wechselkopfsystem. Die Werkzeuge stehen für viele Anwendungen im kleinen Durchmesserbereich zur Verfügung, vom Schaftfräser über Formfräser, Schlichtfräser bis hin zum Gewindefräser. Selbst PKD-bestückte Werkzeuge sind erhältlich und natürlich die hier benötigten Zentrierbohrer.

Weiterhin stehen Aufnahmen, Verlängerungen und Adaptionen in verschiedensten Ausführungen zur Verfügung. Die Wechselgenauigkeit des Chipsurfer-Systems von ± 20 Mikrometer erlaubt den Austausch der Werkzeuge direkt an der Maschinenspindel und vereinfacht somit die Handhabung der Werkzeuge in der Praxis.

Da diese Zentrierbearbeitung von allen drei Operationen in Bezug auf Bearbeitung und Werkzeuglänge die unkritischste war, konnte dieser erste Step erwartungsgemäß ohne Probleme durchgeführt werden.

Komplette Bohrstange zum Bohren der Ansenkung. - Bild: Ingersoll
Komplette Bohrstange zum Bohren der Ansenkung (D = 48 + 0,2) mit Zentrierung. - Bild: Ingersoll

2. Schritt: Bohrung der Ansenkung mit GoldTwin-Serie

Zweite Bearbeitung: Bohrung der Ansenkung D = 48 mit Zentrierung. Für diese Bearbeitung war ein Werkzeug aus der Serie Ingersoll Goldtwin vorgesehen. Die hier gewählte Bohrerserie hebt sich durch zwei effektive Schneiden hervor. GoldTwin ist ein kombiniertes Wechselkopf-/Wendeschneidplatten-Bohrersystem für größere Bohrdurchmesser. Es kombiniert zwei Bohrertypen, zum einen das Wechselkopfsystem mit einem Vollhartmetallkopf und zum anderen das Wendeschneidplattenbohrersystem.

Der Vollhartmetallkopf sorgt für eine hervorragende Selbstzentrierung des Bohrers, und die vierschneidige Wendeschneidplatte mit Wiper-Geometrie trägt zu einer verbesserten Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit der Bohrung bei.

Durch diese Kombination erhält man ein wirtschaftliches Bohrsystem mit zwei effektiven Schneidkanten für eine hohe Zerspanungsleistung. Die Bohrkörper sind mit innerer Kühlmittelzufuhr ausgestattet, äußerst stabil und durch eine spezielle Oberflächenbehandlung sehr verschleißfest. Auch dieses Werkzeug konnte beim Testeinsatz auf Anhieb überzeugen, und der Bohrungsdurchmesser (D = 48 + 0,2 Millimeter) wurde in Toleranz mit nur einem Schnitt produziert.

Komplette Bohrstange zur Bearbeitung der Hauptbohrung. - Bild: Ingersoll
Komplette Bohrstange im Längen-Durchmesser-Verhältnis von 21:1 zur Bearbeitung der Hauptbohrung. - Bild: Ingersoll

3. Schritt: Einbringung der Kupplungsbohrung mit Spadetwist-Sonderwerkzeug

Dritte Bearbeitung: Einbringung der Bohrung für Anhängerkupplung. Die größte Herausforderung und auch der kritischste Part der Bearbeitung der Bohrung für die Anhängerkupplung war das Einbringen der langen Hauptbohrung. Hier hatten die bisherigen Tests noch nicht überzeugen können. Für diese anspruchsvolle Bearbeitung hatte das Expertenteam von Zerpanungsfachleuten von Linde und Ingersoll ein Sonderbohrwerkzeug mit einem notwendigen Längen-Durchmesser-Verhältnis von circa 21:1 entwickelt.

Die Hauptschneide dieses überlangen Sonderwerkzeugs bildete ein Standard-Wechselkopfvollbohrer aus der erfolgreichen Spadetwist-Serie.

Auf einen Blick: Spadetwist-Wechselkopfbohrer von Ingersoll

Die Produktlinie der Spadetwist-Wechselkopfvollbohrer von Ingersoll Werkzeuge zeichnet sich mit intelligenten Konstruktionsdetails in Bezug auf Klemmung und Wechselgenauigkeit aus. Die ausgereifte Klemmtechnologie ermöglicht ein schnelles, stabiles und sicheres Klemmen des Bohrkopfs. Dank einer asymmetrisch ausgeführten Schnittstelle und selbstzentrierender Geometrie ist eine fehlerfreie Montage des Bohrkopfs gewährleistet und somit die Werkzeug- und Wechselgenauigkeit erhöht.

Die Verwendung dieses vielfach bewährten Bohreinsatzes erhöht die Chancen auf eine erfolgreiche Bearbeitung. Die Ingersoll-Spadetwist-Wechselkopfvollbohrer sind eine äußerst produktive Bohrerlinie für größere Durchmesser. Die Serie zeichnet sich durch intelligente Konstruktionsdetails in Bezug auf Klemmung und Wechselgenauigkeit aus. Die einmalige Klemmtechnologie ermöglicht ein schnelles, stabiles und sicheres Klemmen des Bohrkopfs. Durch eine asymmetrisch ausgeführte Schnittstelle und die selbstzentrierende Geometrie ist eine fehlerfreie Montage des Bohrkopfs gewährleistet und somit die Werkzeug- und Wechselgenauigkeit erhöht.

Zum Wechseln des Bohrkopfs ist eine Entfernung der Klemmschraube nicht notwendig. Nach Lösen der Klemmschraube (etwa drei bis fünf Umdrehungen) kann der Bohrkopf ausgetauscht werden, wodurch ein leichter Bohrkopfwechsel direkt an der Maschine möglich ist. Der stabile Bohrerschaft bietet innere Kühlmittelzufuhr und durch gedrallte Spannuten eine einfache und sichere Entspanung.

Gesamtansicht der Bohrbearbeitung. - Bild: Ingersoll
Gesamtansicht der Bohrbearbeitung inklusive Spannvorrichtung zur Spannung des Werkstücks bei der Einbringung der Anhängerkupplungsbohrung. - Bild: Ingersoll

Nicht nur die benötigte Werzeuglänge von 630 Millimeter bei 29 Millimeter Bohrdurchmesser ist bei dieser Bearbeitung das Kriterium. Zusätzlich handelt es sich noch um eine Bohrung mit Schnittunterbrechung und einem halbseitigen Austritt, der eventuell eindringendes Regenwasser wieder ausfließen lässt. Auch diese Bearbeitung verlief vom ersten Testeinsatz an prozesssicher und sehr zufriedenstellend für alle Beteiligten.

Die bei Linde MH verantwortlichen Arbeitsplaner für diese Bearbeitung, Edelmann und Niedermayer, zeigten sich nach dem überaus gelungenen Testeinsatz der drei Bohrwerkzeuge sehr erleichtert. „Wir hätten nicht gedacht, dass das so problemlos läuft“, war ihre übereinstimmende Meinung, der sich auch Tobias Fahsel, Linde MH Leiter Engineering, bei einer weiteren Erprobung der Testwerkzeuge anschloss.

Quelle: Ingersoll Werkzeuge GmbH

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