Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 04/2017, 20.04.2017

Starthilfe für den Zerspanungsneuling

Die Abteilung phs-Ultraform von Voestalpine Stamptec in DE-Schmölln, eigentlich spezialisiert auf Umform- und Fügetechnik, hat mit Unterstützung der Ingersoll Werkzeuge GmbH ihre anspruchsvolle erste Zerspanungsaufgabe trotz anfänglicher Probleme gelöst.

(msc) Die Betriebsstätte phs-Ultraform Center Schmölln ist eine Tochter der Voestalpine Automotive Components Dettingen GmbH. Das phs-Ultraform-Verfahren ist eine moderne Technologie zur Herstellung tragender Karosserieteile im Fahrzeugbau. Gemäss Definition ist es ein indirekter Warmumformprozess. Die Stahlplatinen aus phs-Ultraform werden mit klassischer Kaltumformung auf Endgeometrie geformt, dann beschnitten und formgehärtet.

Die Herstellung von Umformteilen nach diesem Verfahren ist der Hauptgeschäftszweig der Voestalpine-Betriebsstätte in Schmölln. Man will sich dort jedoch vom aktuellen Kerngeschäft aus weiterentwickeln in Richtung Zerspanung. Dabei liegt das Augenmerk auf Produkten, die nach einem Umform- und Fügeprozess abschliessend eine mechanische Bearbeitung benötigen. So will man eigene Produkte, die eine solche Bearbeitung erfordern, komplett selbst herstellen.

Die erste konkrete Aufgabe stellte sich in Form einer Zerspanung an einem Kolben für das Automatikgetriebe eines Automobilherstellers. Sie umfasste am Prozessende die Bearbeitungsschritte Abstechen, Plandrehen und Fasen, Innendrehen/Schruppen und zum Schluss Innendrehen/Schlichten.

Die Muttergesellschaft in Dettingen hatte den Prozess grob umrissen. Im Rahmen der Serienfertigung wurden dann ausgiebige Tests in Schmölln zur Steigerung von Stabilität und Ausbringung veranlasst. Die Zerspanungsversuche erwiesen sich als sehr schwierig. Um die Standzeiten zu optimieren, fuhr man Versuche mit Produkten von vier verschiedenen Werkzeuglieferanten, ohne jedoch eine deutliche Standzeitsteigerung zu erreichen. Auch nach einigen Tests lagen die maximalen Standmengen nur bei etwa 30 Bauteilen. Der Werkstoff 1.0989, ein niedriglegierter CrMn-Stahl, optimiert für die Kaltumformung, erwies sich in Bezug auf Spanbruch als schlecht bearbeitbar.

«Nachdem in den Versuchen kein Durchbruch erzielt werden konnte, waren wir ziemlich frustriert» beschreibt der Teamleiter Rohbauanlagen, Marc Beyer, die Stimmung nach den Tests. Ein Mitarbeiter, der früher gute Erfahrungen mit Zerspanwerkzeugen von Ingersoll gesammelt hatte, bestärkte jedoch Beyer im Vorhaben, noch einmal eine Versuchsreihe ausschliesslich mit den Werkzeugen dieses Herstellers zu starten.

Schon bei der ersten Testbearbeitung, dem Abstechen auf Bohrung, zeigten die Stechwerkzeuge der «GoldFlex»-Serie deutliche Verbesserungen. Die Wendeschneidplatten erwiesen sich durch ihre vier Schneidkanten als sehr leistungsfähig. Weiter sorgt der positive J-Spanformer für sehr gute Spankontrolle und hohe Oberflächengüte. Durch den wesentlich besseren Spanbruch steigerte sich die Prozesssicherheit drastisch, was sich in deutlich höheren Standzeiten wiederspiegelte.

Für den zweiten Bearbeitungsschritt Plandrehen und Fasen wurden Werkzeughalter mit «GoldRhino»-Wendeschneidplatten und ML-Spanformer gewählt, die mit ihren vier Schneiden schon vom Konzept her einen grossen Vorteil gegenüber den vorher getesteten zweischneidigen Werkzeugen darstellen. Dank dem effektiven Spanformer überzeugte auch dieser Test durch verbesserte Spankontrolle, was zu deutlich höheren Standzeiten führte.

Das Innendrehen/Schruppen und Innendrehen/Schlichten des Durchmessers 119,5 mm hatte bisher die grössten Probleme bereitet. Deshalb waren hier die Anforderungen an die Werkzeuge besonders hoch. Auch dort wählte man ein Werkzeug der neu entwickelten GoldRhino-Serie. Deren kompakte Wendeschneidplatten sind speziell auf kleinere Aufmasse, hohe Stabilität, moderne Spanformer und hohe Prozesssicherheit hin entwickelt. Bereits die ersten Tests mit dem Innendrehwerkzeug überzeugten. Durch die hohe Prozesssicherheit des Systems wurde rasch eine gleichbleibende Standmenge erreicht, die mehr als das Zehnfache der vorherigen Leistung betrug. Überdies verfügen die GoldRhino-Wendeschneidplatten über sechs Schneidkanten gegenüber zwei bei den vorher eingesetzten Werkzeugen, was die Wirtschaftlichkeit ebenfalls steigerte.

In den Tests zeigte sich dann ein dritter wesentlicher Vorteil: Die geforderte Oberflächengüte von Rz = 4 bis 8 µm liess sich mit den GoldRhino-Werkzeugen im Einschnittverfahren realisieren, womit ein kompletter Arbeitsgang eingespart werden konnte. Ergebnis: Die Standmenge hat sich von 30 Teilen auf 400 erhöht, und die eingesetzten Werkzeuge bieten vier bis sechs Schneidkanten. Zudem konnte ein kompletter Arbeitsschritt eliminiert werden.

Voestalpine Automotive Components DE-04626 Schmölln
Tel. +49 34491 5630, automotivecomponents.schmoelln@voestalpine.com

Ingersoll Werkzeuge: Schnegg Tools AG 2563 Ipsach
Tel. 032 333 70 33 info@schnegg-tools.ch



Drei Operationen – Abstechen, Plandrehen/Fasen und Innendrehen – wurden optimiert. (Bilder: Ingersoll)


Herausforderung: Der zu bearbeitende Kolben ist Bauteil eines Automatikgetriebes.