Ingersoll ChipSurfer: Kritische Bohrung gut gemeistert

Kombiniertes Wechselkopf-/Wendeschneidplatten-Bohrwerkzeug der Serie GoldTwin im Einsatz bei der Bearbeitung der Ansenkung.

Die Linde Material Handling GmbH ist ein weltweit führender Hersteller von Gabelstaplern und Lagertechnikgeräten sowie Anbieter von Dienstleistungen und Lösungen für die Intralogistik. Im Werk Weilbach in der Nähe des Hauptstandortes Aschaffenburg fertigt Linde MH in erster Linie Gegengewichte bis fünf Tonnen für seine Gabelstaplerserien, 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 Regenwasser etc. 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 und Ralf Niedermayer, intensiv um eine prozesssichere Bearbeitung der Anhängerkupplungsbohrung bemühten.

Heckansicht eines Linde-Gabelstaplers mit Gegengewicht der neuen Serie.

Planung der Testwerkzeuge

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. Da man bei Linde in Weilbach seit etwa 20 Jahren gute Erfahrungen mit Ingersoll Werkzeugen gemacht und auch schon erfolgreich Sonderwerkzeuge eingesetzt hat, wurde im Frühjahr 2019 Ingersoll Key-Account Manager Hermann Schimmer um Unterstützung gebeten.

In gemeinsamer Planung wurde die Bearbeitung der Bohrung für die Anhängerkupplung in drei Steps vorgesehen. 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 die vorgesehenen Bearbeitungsschritte am CAD-System visualisiert und das Ergebnis gemeinsam mit Markus Edelmann und Hermann Schimmer diskutiert und beschlossen. Die geplanten Testwerkzeuge wurden bei Ingersoll nach den Vorgaben und Skizzen konstruiert und gefertigt und konnten kurzfristig eingesetzt sowie getestet werden.

Zentrierbearbeitung

Für den ersten Bearbeitungsschritt war ein Zentrierbohrer im ChipSurfer-Design geplant und gefertigt. Da, wie erwähnt, der Spitzenwinkel der drei Werkzeuge gleich sein sollte, wurde ein ChipSurfer plus NC-Anbohrer als Sonderwerkzeug hergestellt. Die ChipSurfer-Familie 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 µm 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.

Bohrung der Ansenkung

Für die zweite Bearbeitung war ein Werkzeug aus der GoldTwin-Serie von Ingersoll 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 Wendeschneidplattensystem. Der Vollhartmetallkopf sorgt für eine hervorragende Selbstzentrierung des Bohrers und die 4-schneidige 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 verschleißfest. Auch dieses Werkzeug konnte beim Testeinsatz auf Anhieb überzeugen und der Bohrungsdurchmesser (D = 48+0,2 mm) wurde in Toleranz mit nur einem Schnitt produziert.

Einbringung der Hauptbohrung

Die größte Herausforderung und auch der kritischste Part der Anhängerkupplungsbohrung war das Einbringen der langen Hauptbohrung. Hier hatten die bisherigen Tests noch nicht überzeugen können. Für diese anspruchsvolle Bearbeitung hat das Expertenteam von Linde und Ingersoll ein Sonderbohrwerkzeug mit einem notwendigen Längen-Durchmesser-Verhältnis von ca. 21:1 entwickelt. Die Hauptschneide dieses überlangen Sonderwerkzeuges bildet ein Standard-Wechselkopfvollbohrer aus der SpadeTwist-Serie.

Die SpadeTwist-Wechselkopfvollbohrer sind eine produktive Bohrerlinie für größere Durchmesser. Die Serie zeichnet sich durch intelligente Konstruktionsdetails in Bezug auf Klemmung und Wechselgenauigkeit aus. Die Klemmtechnologie ermöglicht ein schnelles, stabiles und sicheres Klemmen des Bohrkopfes. Durch eine asymmetrisch ausgeführte Schnittstelle und die selbstzentrierende Geometrie ist eine fehlerfreie Montage des Bohrkopfes gewährleistet und somit die Werkzeug- und Wechselgenauigkeit erhöht. Zum Wechseln des Bohrkopfes ist eine Entfernung der Klemmschraube nicht notwendig. Nach Lösen der Klemmschraube (ca. 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. Nicht nur die benötigte Werzeuglänge von 630 mm bei 29 mm 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 zufriedenstellend für alle Beteiligten.

Erfreuliches Ergebnis

Die bei Linde MH verantwortlichen Arbeitsplaner für diese Bearbeitung, Markus Edelmann und Ralf Niedermayer, zeigten sich nach dem überaus gelungenen Testeinsatz der drei Bohrwerkzeuge sehr erleichtert. „Wir hätten nicht gedacht, dass das so problemlos läuft“, war die übereinstimmende Meinung, der sich auch Tobias Fahsel, Leiter Engineering bei Linde MH, bei einer weiteren Erprobung der Testwerkzeuge anschloss. Da eben alle zukünftigen Baureihen der gefertigten Gabelstaplerserien dieses neue Design mit Hecktraverse erhalten werden, war das positive Ergebnis bei der Anhängerkupplungsbohrung für die Produktionsverantwortlichen bei Linde MH von großer Bedeutung.