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KleinstserienfertigungAudis Vorseriencenter braucht Universalwerkzeuge

Audi Q2

In der Versuchsteilefertigung bei Audi in Ingolstadt werden anspruchsvolle Bauteile als Prototypen und in Kleinstserien hergestellt. Dabei setzen die Verantwortlichen auf VHM-Fräser von Haimer, die sich durch ihre Geometrie und Qualität für vielfältige Zerspanungsaufgaben eignen. Ihr Dämpfungs- und Rundlaufverhalten ermöglicht es, in Vergleichsfällen die Produktivität um ein Vielfaches zu steigern.

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AnwenderberichtAlle Möglichkeiten ausschöpfen

Die langjährige Erfahrung der Firma Rottler und deren gute Referenzen im Bereich der Stahlbearbeitung haben die Firma Kontur Werkzeugstahl GmbH in Nettetal überzeugt, eine Portalfräsmaschine bei dem Siegerländer Familienunternehmen zu bestellen. Die Bearbeitung von schweren und großflächigen Blöcken aus hochvergüteten Stählen hat hierbei besondere Bedeutung.
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Gantry-Bauweise überzeugt

Portalfräsmaschine: Alle Möglichkeiten ausschöpfen

Die Firma Kontur Werkzeugstahl ist einer der namhaften Lieferanten für Werkzeugstahl mit seinem Hauptsitz in Nettetal und beliefert den Werkzeug- und Formenbau sowie den Maschinenbau mit mechanisch vorbearbeiteten Werkzeugstahlprodukten. Die Bearbeitung schweren und großflächigen Blöcken aus hochvergüteten Stählen hat hierbei besondere Bedeutung und insofern hat man sich bei der Anschaffung einer neuen Portalfräsmaschine für eine Rottler entschieden. Diese Maschine wurde in Zusammenarbeit entwickelt und konstruiert und speziell auf die Bedürfnisse dieser Kunden-Anwendung konzipiert. Die vorrangigen Ziele, dass bestehende Leistungsspektrum auszubauen und ein langfristig leistungsfähiges und vielseitiges Fertigungsverfahren zu implementieren, konnten dabei zur vollständigen Kundenzufriedenheit umgesetzt werden. Lange Werkstücke und die Option einer Unterteilung in Arbeits- und Spannbereich erfordern die Gantry-Bauweise. Bewährte Hydrostatische Führungen ermöglichen die Umsetzung einer Leistung von 100kW und einem Moment von 5.300 Nm in ein hohes Zeit-Spanvolumen, auch bei Verwendung großer Werkzeugdurchmesser. Der RAM-Querschnitt mit 600 x 600 mm gewährleistet dabei auch eine große Leistungsübertragung bei ausgefahrenem RAM. Außerdem ermöglicht die Gantry-Bauweise eine Bearbeitung von Werkstücken mit großen Längen, nahezu unbegrenztem Stückgewicht und ein zeitsparendes, hauptzeitparalleles Rüsten der Bearbeitungsstücke. Das Siegerländer Familienunternehmen besitzt seit vielen Jahren Erfahrungen beim Bau von hydrostatischen Maschinen. Dabei wird die Ausführungsart der lastabhängig gesteuerten Drossel eingesetzt. Dieses Prinzip ermöglicht geringste Spalthöhenänderungen und wird durch den Einsatz von Proportionalmengenreglern realisiert. Als Nebeneffekt wird die Durchflussmenge des Öls minimiert und dadurch der erforderliche Energieaufwand und damit auch die Betriebskosten reduziert.

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Bahngenauigkeit garantiert

Elektrisch verspannte Antriebe für die Linearachsen garantieren die notwendige Bahngenauigkeit und deren Umsetzung in enge Werkstücktoleranzen. In der X-Achse werden vier, im Master-Slave und Gantry-Verbund arbeitende Antriebe eingesetzt. Die bewährte Antriebseinheit mit 2-stufigem Schaltgetriebe berücksichtigt Anwendungen mit hohen Drehmomenten oder hohen Drehzahlen. Vertikalspindel und Zusatzköpfe werden automatisch wahlweise mit Werkzeugen der Größe SK 50 oder SK 60 bestückt. Der an der Maschine verwendete orthogonale Einachsfräskopf in schwerer Ausführung ermöglicht die Übertragung der kompletten Leistung von 100kW bis zum Werkzeug. Die Drehachse hat einen Schwenkbereich von 360° und kann über die Maschinenspindel und Hirth-Verzahnung in 2,5°-Schritten gedreht werden.

Leistungsfähige Werkzeuge komplettieren Portalfräsmaschine

Erst die Kombination von moderner leistungsfähiger Portalfräsmaschine mit leichtschneidenden Fräswerkzeugen ergibt ein komplettes Paket zur wirtschaftlichen Bearbeitung bei der Schwerzerspanung von Werkzeugstahlblöcken als Ausgangsprodukt für den Werkzeug und Formenbau.

Einsatz der Schwerzerspanungswerkzeuge

Mit dem Ziel, die Möglichkeiten dieser neuen Maschine voll auszuschöpfen, hat man sich für die Ausrüstung mit Ingersoll Werkzeugen entschieden. Ingersoll hat seit Jahren den Ruf leistungsfähige, aber auch leichtschneidende Schwerzerspanungswerkzeuge herzustellen. In der Zusammenarbeit von Rottler und Ingersoll für diese Maschinenausrüstung kristallisierten sich sehr schnell die positive S-MAX Planfräserserie als die optimal geeignete Werkzeugserie für diese Bearbeitung heraus. Ausgewählt wurden folgende drei Werkzeugtypen: 1. SM2R 60° Anstellwinkel 2. SN2R 45° Anstellwinkel 3. SP2L 13° Anstellwinkel Für alle drei Werkzeugserien wurde der Durchmesser 315mm gewählt. Weiterhin können alle drei Serien mit der gleichen Wendeschneidplatte DPM436R101T12 bestückt werden, was einen großen Vorteil darstellt, da jegliche Verwechslungsgefahr beim Bestücken der Werkzeuge ausgeschlossen ist. Die verwendete Wendeschneidplatte nach dem Ingersoll S-MAX Design hat einen besonders positiven Axialwinkel und besitzt daher eine sehr weich schneidende Geometrie. Die Platte weist vier Schneidkanten auf, wobei die Schneidecken durch einen speziellen Fasenschliff gegen Ausbrüche geschützt sind. Somit sind auch hohe Zahnvorschübe in Stahl realisierbar.

Hohe Zerspanungsleistungen

Planfräser 60° (SM2R): Die positiven Planfräser der Serie SM2R bieten durch den 60° Anstellwinkel die größte Schnitttiefe der ausgewählten Werkzeugserien auf. Es sind Schnitttiefen von 18 mm und Zahnvorschübe von 0,7mm in Stahl mit diesem Werkzeug möglich. Planfräser 45° (SN2R): Bedingt durch den flacheren Anstellwinkel sind bei dieser Fräserserie Zahnvorschübe bis 0,9mm zu erzielen. Die Schnitttiefe ist jedoch auf 13mm begrenzt. Weiterhin sind durch den Anstellwinkel geringere Radialkräfte und dadurch längere Auskragungen möglich. Weitwinkelfräser 13° (SP2L): Die Ingersoll Hochvorschubfräser der Serie SP2L sind eine Ergänzung der Schwerzerspaner mit extrem weichschneidender Geometrie der Serien SN2R (45°) und SM2R (60°). Der Anstellwinkel dieser Fräserserie beträgt jedoch lediglich 13°, er bewirkt eine Reduzierung der Spandicke auf weniger als 25% des Zahnvorschubes und minimiert drastisch die beim Fräsen auftretenden Radialkräfte. Durch diese "Weitwinkelgeometrie" sind Zahnvorschübe im Bereich von 2,5mm erreichbar, die einen Werkzeugvorschub von bis zu 7000mm/min erlauben. Um bei den extrem hohen Zahnvorschüben eine gute Werkstückoberfläche zu gewährleisten, verfügen die Wendeschneidplatten über eine geschliffene 3mm lange Nebenschneide. Weiterhin ist durch die Reduzierung der Radialkräfte eine ratterfreie Zerspanung auch bei hohen Auskraglängen möglich. Die Kombination von leichtschneidenden Schwerzerspanungsfräser und antriebsstarker Fräsmaschine zeigte von Beginn an die erwartete Leistung. An der 100 KW Maschine mit stabiler Plananlage wurde mit dem Planfräser 45° (SN2R) eine Schnitttiefe von 10mm gefräst bei einem Zahnvorschub von 0,45mm. Bei Vc = 100m/min und einer Schnittbreite von 220mm lag die Leistungsaufnahme bei 80%. Dies zeigt, dass die Werkzeuge selbst bei einer 100KW Maschine noch reichliche Reserven haben, um die installierte Leistung voll zu nutzen. Auch mit dem 13° Weitwinkelfräser (SP2L) bereitete der angestrebte Zahnvorschub von 2,5 mm keinerlei Probleme. Hierbei ergab sich ein imponierender Gesamtvorschub von 3.300 mm/min. Durch die moderne Portalfräsmaschine in Kombination mit Werkzeugplananlage und einer stabilen Magnetspannung konnten die Schwerzerspaner ihr Potential voll ausfahren und es wurden hohe Zerspanungsleistungen selbst bei einem schwierig zu zerspanenden Werkzeugstahl erreicht. lg

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