4-Achs-BAZ

Schmiedeteile in kleinen Stückzahlen wirtschaftlich produzieren

Anspruchsvolle Schmiedeteile in kleinen Stückzahlen – das ist die Spezialität der KB Schmiedetechnik in Hagen. Auf Kundenwunsch werden die Teile auch einbaufertig bearbeitet. Für eine flexible Zerspanung sorgt das kraftvolle horizontale Vier-Achs-Bearbeitungszentrum HM 630 des japanischen Werkzeugmaschinenherstellers OKK, der in Deutschland von Teamtec vertreten wird.

Ein wesentlicher Leistungsfaktor ist die 30 kW starke Motorspindel, die eine maximale Drehzahl von 12.000 min-1 und bis zu 420 Nm Drehmoment erreicht. Bilder: teamtec

Über 100 Jahre Erfahrung in der Herstellung von Gesenkschmiedeteilen kann die KB Schmiedetechnik GmbH in Hagen vorweisen. Um ihrem mittelständischen Unternehmen auch in Zukunft den Fortbestand zu sichern, haben es die Geschäftsführer Angelika Schulte und Thomas Henneke konsequent zu einem Nischenanbieter entwickelt, der vorwiegend Schmiedeteile in kleinen Serien für Anwendungsbereiche mit extremen Anforderungen herstellt. In erster Linie sind das Armaturen- und Rohrverbindungsteile für die Hochdruck-, Kälte- und Nukleartechnik. Sie weisen komplexe Geometrien auf und sind meist aus hochwertigen Werkstoffen geschmiedet, denen auch aggressive Medien nichts anhaben können.

Das horizontale Vier-Achs-BAZ HM 630 von OKK sorgt bei KB Schmiedetechnik für eine flexible Zerspanung. Die kastenförmige Rahmenstruktur sowie die hochbelastbaren Linearrollenführungen und großen Kugelrollspindeln sichern hohe Steifigkeit, Stabilität und Dauerpräzision.

„Wir verfügen über eine breite Palette nationaler und internationaler Zertifizierungen und Zulassungen für anspruchsvolle Branchen“, erklärt Thomas Henneke. „Außerdem bieten wir die Schmiedeteile als Rohlinge oder komplett einbaufertig bearbeitet an, ganz nach dem Wunsch unserer Kunden. Dazu haben wir neben der Gesenkschmiede eine modern ausgestattete Konstruktionsabteilung, einen eigenen Werkzeugbau und eine mechanische Bearbeitung, die wir permanent auf aktuellem technischen Niveau halten.“

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Die durchschnittliche Losgröße der 0,1 bis 120 kg schweren Schmiedeteile liegt bei 250 Stück. Konsequent richtete KB jeden einzelnen Prozessschritt auf die Anforderungen einer solchen Kleinserienfertigung aus. Eine moderne Planungssoftware unterstützt die Auftragsbearbeitung und Produktionsplanung vom Angebot bis zur Auslieferung. Sie bietet Schnittstellen zu allen anderen computergestützten Systemen, zum Beispiel zur CAD/CAM-Software und zu den Simulationsprogrammen in der Konstruktion. Thomas Henneke nennt den Grund für das Hightech-Equipment: „Bei kleinen Serien können wir uns keine Testschmiedungen etc. leisten. Damit bereits die ersten geschmiedeten Teile passen, stecken wir etwas mehr Aufwand in die Konstruktion und Vorarbeit.“

Kleinserien wirtschaftlich produzieren

KB-Geschäftsführer Thomas Henneke (Mitte) freut sich mit Betriebsleiter Benjamin Eggert (rechts) und teamtec Vertriebsleiter Claudio Lista über die Flexibilität der OKK HM 630, die sich für die Präzisionszerspanung kleiner und großer Bauteile eignet.

In der Schmiede selbst ist bei KB Handarbeit angesagt. Abgesehen von einem Roboter als Einlegehilfe lohnt sich für die Kleinserienfertigung keine Automatisierung, wie Thomas Henneke darstellt: „Alle Schmieden, die für den Automobilbereich arbeiten, sind auf größere Stückzahlen ausgelegt und vollautomatisiert. Das nimmt ihnen jedoch die Möglichkeit, eine Maschine für nur wenige Schmiedeteile wirtschaftlich zu rüsten. Bei uns ist das etwas anderes. Denn wir haben Mitarbeiter mit großem Fachwissen, die eine Maschine manuell rüsten und Fehler frühzeitig erkennen können.“

Ähnliches gilt für den Werkzeugbau und die mechanische Bearbeitung, denn auch hier dominieren kleine Stückzahlen. Während im Werkzeugbau generell nur Einzelteile und Kleinstserien gefertigt werden, hängen in der Zerspanung die Seriengrößen vom Auftrag ab. Da aus einer Charge Schmiederohlinge oftmals mehrere Varianten entstehen, sind die Losgrößen noch geringer als die erwähnten durchschnittlichen 250 Stück. „Automatisierung ist da nicht so wichtig“, urteilt der zuständige Betriebsleiter Benjamin Eggert. „Hohe Flexibilität ist eines der wesentlichen Merkmale, die unser Maschinenpark erfüllen muss.“

Das Werkzeugmagazin bietet 60 Plätze. Damit stehen genügend Werkzeuge zur Verfügung, um auch bei vielen verschiedenen Teilen nicht jedes Mal neu bestücken zu müssen. Die Spindel ist für BigPlus- und „normale“ BT50-Werkzeugaufnahmen ausgelegt.

Insgesamt sind zwölf CNC-Maschinen in der Zerspanungshalle, die sich der Werkzeugbau und die mechanische Bearbeitung teilen. Während für den Werkzeugbau vor allem HSC-Maschinen bereit stehen, kommt es bei der Endbearbeitung im Wesentlichen auf Prozesssicherheit und Präzision an. „Armaturen- und Rohrverbindungsteile fordern häufig präzise Maße sowie enge Form- und Lagetoleranzen“, erklärt Benjamin Eggert.

Flexibilität durch Palettenwechsler und Werkzeugmagazin

Für diese anspruchsvollen Aufgaben hat KB vor einem Jahr in ein neues OKK Horizontal-Bearbeitungszentrum HM 630 investiert. Die Vorgaben waren Palettengröße 630, hohe Flexibilität durch einen Zweifach-Palettenwechsler und einen Werkzeugwechsler mit mindestens 60-Plätze-Magazin. Benjamin Eggert führt fort: „Für das Zerspanen der Schmiedeteile sollte die Maschine robust aufgebaut sein und eine leistungsstarke Spindel haben, um auch langfristig die erforderliche Genauigkeit zu liefern. Momentan benötigen wir selten mehr als eine H7-Toleranz, aber diese absolut prozesssicher. Und ein bisschen Luft in höhere Genauigkeitsklassen sollte für zukünftige Anforderungen auch gegeben sein.“

Die bedienerfreundliche Fanuc-CNC der Serie 31i ist optimal auf die Präzisionsmechanik der Maschine abgestimmt.

Die teamtec CNC-Werkzeugmaschinen GmbH, Alzenau, schon seit 2006 der Vertriebspartner von OKK in Deutschland, kam mit dem Angebot eines OKK Horizontal-BAZ HM 630 genau zur rechten Zeit. Geschäftsführer Henneke bestätigt: „Dieses Bearbeitungszentrum erfüllt exakt unsere Anforderungen und bietet ein exzellentes Preis-/Leistungs-Verhältnis, insbesondere, da es als Vorführmaschine angeboten wurde. Außerdem ist OKK in unserem Haus für seinen langlebigen, hochwertigen Maschinenbau bekannt. Wir haben noch ein weiteres OKK-BAZ im Einsatz, das zwar 20 Jahre alt ist, aber noch immer alle Anforderungen erfüllt.“ Zudem erwies sich teamtec als entgegenkommender Partner, der das zu ersetzende Fremdfabrikat übernahm und auch die vorhandene KSS-Anlage an die neue OKK HM 630 anschloss.

OKK-BAZ für hochgenaue Zerspanung

Besonderes Kennzeichen der horizontalen OKK HM-Baureihe ist die durchgängige Stabilität der Maschinen, für die der dickwandige, steife Rahmen mit seiner kastenförmigen Struktur die Basis bildet. Er sichert maximale Steifigkeit, Stabilität und eine hohe Dauerpräzision. Außerdem sind die HM-Maschinen von OKK mit hochbelastbaren Linearrollenführungen und großen Kugelrollspindeln ausgerüstet, die auch den Bereich der Schwerstzerspanung optimal abdecken. „Das ist für uns von großer Bedeutung“, unterstreicht Benjamin Eggert. „Denn Schmiedeteile erfordern häufig einen unterbrochenen Schnitt. Zudem sind Materialien wie Nickel-Basis-Legierungen, Titan und Sonderwerkstoffe für den Nukleareinsatz nicht einfach zu zerspanen.“

Die OKK HM 630 eignet sich mit Verfahrwegen von 1050 x 900 x 900 mm in X-, Y- und Z-Achse zum Zerspanen kleiner Teile (hier in Zweifach-Aufspannung) ebenso wie für große Teile.

Somit ist die 30 kW starke Motorspindel, die eine maximale Drehzahl von 12.000 min-1 und bis zu 420 Nm Drehmoment erreicht, ein wesentlicher Leistungsfaktor. Sie ist für BigPlus-Werkzeugaufnahmen ausgelegt, die durch ihre Plananlage der Schnittstelle eine erhöhte Radialsteifigkeit verleihen. Für weniger anspruchsvolle Bearbeitungen lassen sich jedoch auch „normale“ BT50-Aufnahmen verwenden. Zu den weiteren positiven Details gehört der von OKK entwickelte und patentierte Kurvenantrieb für den automatischen Paletten- und Werkzeugwechsler. Er gewährleistet schnelle und sanfte Drehbewegungen, hohe Betriebssicherheit und Effizienz im Produktionsablauf.

Zur langfristigen Präzision der Maschine trägt auch ein sehr effektives Kühlsystem bei, das thermische Einflüsse auf ein Minimum reduziert. Es sorgt dafür, dass das Öl, das durch die Kugelrollspindeln, die Lagergehäuse und den Montageflansch zirkuliert, stets auf gleicher Temperatur gehalten wird.

Hilfreiche Optionen im Paketpreis inklusive

Auch die bedienerfreundliche Fanuc-CNC der Serie 31i ist optimal auf die Präzisionsmechanik der Maschine abgestimmt. Schnelle Satzverarbeitung, Nanointerpolation und digitale Antriebsysteme ermöglichen beste Oberflächengüte bei hohen Schnittgeschwindigkeiten. Benjamin Eggert orderte noch ein zusätzliches Upgrade der Fanuc-Steuerung, das ihm die Sonderfunktion „Interpolationsdrehen“ zur Verfügung stellt. Er erklärt: „Beim Interpolationsdrehen wird die Frässpindel (C-Achse) zur 4. oder 5. Achse. Man wechselt einen Drehstahl anstatt eines Fräswerkzeuges ein und fährt mit den beiden Achsen X und Y einen Kreis. Die C-Achse wird so ausgerichtet, dass der Drehstahl immer 90 Grad zur programmierten Kontur steht. So ist es möglich, die Drehoperation mit dem OKK-Bearbeitungszentrum in einer Aufspanung durchzuführen. Mit dieser Option lassen sich Dichtungssitze ohne Planschieber erstellen.“

Auch die Optionen höhere Beschleunigung im Eilgang von 75 m/min, mitgeführter Nullpunkt und der 60-fach Werkzeugwechsler gehörten zu dem von teamtec angebotenen Gesamtpaket. „Die OKK HM 630, wie sie uns teamtec geliefert hat, hat uns in dem knappen Jahr seit ihrer Inbetriebnahme voll überzeugt“, erwähnt Benjamin Eggert. „Sie ist ein absoluter Allrounder, den wir mit großen und kleinen Teilen auslasten können. Das Teilespektrum liegt derzeit bei rund 200 verschiedenen Teilen, und es wird in Zukunft wahrscheinlich auf 500 anwachsen.“

Damit die Zufriedenheit bleibt, bietet teamtec Unterstützung bei der Wartung an. Vertriebsleiter Claudio Lista erklärt: „Wir haben für unsere Kunden ein quasi ‚Sorglos-Wartungs-Paket‘ entwickelt, das eine jährliche Inspektion vor Ort enthält. Der Servicetechniker kommt nach Vereinbarung, prüft die Maschine, tauscht Verbrauchsmaterialien aus und protokolliert den Maschinenzustand im System. Der Kunde weiß danach, dass seine Maschine in Ordnung ist oder welche Maßnahmen in nächster Zeit notwendig werden.“ Im ersten Jahr nach dem Maschinenkauf ist dieser Wartungsservice in der Garantie enthalten. Dann muss dieser Service beauftragt werden, wobei laut Claudio Lista der Preis lediglich in Höhe der Selbstkosten liegt und die Anreise des Servicetechnikers durch eine Pauschale abgedeckt wird, die sich aus der Entfernung von Alzenau gemäß Routenplaner errechnet.

Schmiedeteile in kleinen Stückzahlen

KB fertigt Gesenkschmiedeteile von einfachen bis hin zu sehr komplexen Geometrien mit einem Stückgewicht von 0,1 kg bis 120 kg aus den unterschiedlichsten Materialqualitäten – als Rohling oder montagefertig bearbeitet.

KB Schmiedetechnik ist ein unabhängiges mittelständisches Unternehmen mit 120 Mitarbeitern. Der Jahresumsatz liegt bei etwa 18 Mio. Euro. Spezialität sind anspruchsvolle Gesenkschmiedeteile in Losgrößen vom Einzelstück bis zu mittleren Serien, die extremen Anforderungen standhalten (hoher Druck, aggressive Medien, hohe / tiefe Temperatur, Hochsicherheit, Nukleartechnik etc.). Entsprechende nationale und internationale Zulassungen liegen vor. Die Kunden stammen vorwiegend aus der Armaturenindustrie, dem Anlagen- und Rohrleitungsbau, dem allgemeinen Maschinenbau, dem Bereich Nutz-, Flurförder- und Schienenfahrzeuge sowie der Nukleartechnik. kf

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