Zerspanungstechnik
Die Condor-Technologie von Schumacher Precision Tools in der Serienfertigung
Das Anwendungsteam von Schumacher Precision Tools, in Österreich vertreten durch Arno-Kofler, wurde von einem Endkunden aus dem Maschinenbau mit einer besonderen Aufgabe betraut: Ziel war es, einen Gewindeprozess in 1.4548 vom Gewindeschneiden auf das Gewindeformen umzustellen. Grund hierfür war vor allem die Prozesssicherheit. Der Schneideprozess hatte eine Reihe von Nachteilen, die zu Ausbrüchen und Ausschuss bei großen Bauteilen mit bereits hohem Halbfertigwarenwert geführt hatten.
Die im Versuch eingesetzten Werkzeuge: Der Versuchsaufbau umfasste ein Ausgleichsfutter HSK-A63 mit Synchronausgleich. Als Kernlochbohrer wurde ein VHM-Werkzeug in 3xD mit einem Durchmesser von 5,55 mm und innerer Kühlmittelzufuhr verwendet.
Shortcut
Aufgabenstellung: Gewindeprozess vom Gewindeschneiden auf Gewindeformen umstellen.
Material: 1.4548
Lösung: Gewindeformtechnologie Condor von Schumacher Precision Tools.
Nutzen: Prozesssicherheit und Standzeit erhöht; Belastung des Bearbeitungszentrums verringert.
„Im Rahmen eines von unseren Anwendungsingenieuren betreuten Versuchsaufbaus wurden Werkstücke in PH17-4 (1.4548 / 1.4542) gebohrt, angefast und anschließend mit der Gewindeformtechnologie Condor bearbeitet. Der Versuch zielte darauf ab, die Eignung der Condor-Gewindeformtechnologie zu testen und nach Bedarf auf Prozesssicherheit und Standzeit für den Prozess weiter anzupassen. Alle Bohr- und Gewindetiefen wurden seriennah gefertigt, um praxisnahe Ergebnisse zu erzielen“, erläutert DI Volker Nötzel, Geschäftsführer (Technik) bei Schumacher Precision Tools.
Ansicht der Bauteile: Die Werkstücke in PH17-4 (1.4548 / 1.4542) wurden gebohrt, angefast und anschließend mit der Gewindeformtechnologie Condor bearbeitet.
DI Volker Nötzel
Geschäftsführer (Technik) bei Schumacher Precision Tools
„In einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess arbeiten unsere Anwendungsingenieure an zwei Standorten des Kunden derzeit an der Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Reduzierung von Ausfallzeiten. Parallel arbeitet unser F&E-Team unter dem Projektnamen Condor 2.0 bereits an einer grundsätzlichen Weiterentwicklung der Gewindeformtechnologie.“
Versuchsaufbau und Werkzeuge
Der Versuchsaufbau umfasste ein Ausgleichsfutter HSK-A63 mit Synchronausgleich. Als Kernlochbohrer wurde ein VHM-Werkzeug in 3xD mit einem Durchmesser von 5,55 mm und innerer Kühlmittelzufuhr verwendet. Das Werkzeug wurde geschrumpft eingesetzt. Der VHM-Kernlochbohrer erzielte Ergebnisse von 5,51 bis 5,53 mm, die Bearbeitungsgeschwindigkeit war auf Wunsch des Kunden sehr hoch gewählt (Vc = 80 m/min/f(U) = 0,187 mm). Die Kühlung erfolgte über Emulsion mit 7 %. Die Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit des Gewindeformers betrug Vc = 8 m/min.
„Bei der Technologie des Gewindeformers entschied sich unser Team für ein speziell konfiguriertes HSS-E/PM-Substrat als Basis. In Kombination mit einem angepassten Wärmebehandlungsprozess wurde eine erhöhte Warmhärte und Verschleißbeständigkeit erzielt“, so Nötzel weiter. „Bei der Geometrie wurde die Polygonausführung für den Anwendungsfall optimiert. Diese führte in Kombination mit der innovativen Beschichtung, welche über eine herausragende Glätte und Dichte verfügt, zu einem optimalen Fließverhalten des Materials und reduzierte das benötigte Drehmoment.“
Bei der Geometrie wurde die Polygonausführung für den Anwendungsfall optimiert. Diese führte in Kombination mit der Beschichtung zu einem optimalen Fließverhalten des Materials und reduzierte das benötigte Drehmoment.
Durchführung, erste Ergebnisse und Optimierung
In beiden Versuchsdurchgängen wurden jeweils etwa 80 Gewinde geformt. Nach dem Formen von 70 Gewinden wurde der Gewindeformer genauer untersucht. Äußerlich wies er keine Verschleißmerkmale auf. Der Test fand parallel mit zwei Marktbegleitern beim Endkunden statt, hier gelang es jedoch nicht, lehrenhaltige Gewinde zu formen. Um die Standzeit weiter zu optimieren, wurden nach Analyse der Ergebnisse folgende Schritte unternommen: Zur Gewährleistung einer präziseren Bohrung wurde ein Übermaßkernlochbohrer mit einem Durchmesser von 5,6 mm verwendet. Um die Kühlung und Schmierung während des Formvorgangs zu optimieren, wurde der Condor-Gewindeformer zudem um eine innere Kühlmittelzufuhr (IKZ) erweitert. Darüber hinaus wurde die Bearbeitungsgeschwindigkeit auf 10 m/min schrittweise erhöht.
Das Schumacher-Projektteam (v.l.n.r.): F&E-Leiter Dipl.-Ing. Hans-Gerd Koenen, Fertigungsleiter Otman Akhallouf und Geschäftsführer (Technik) Dipl.-Ing. Volker Nötzel.
Ergebnisse nach optimiertem Aufbau und Prozess
Durch die Optimierung des Werkzeugs (über die Geometrie der Polygonausführung) und den Einsatz mit IKZ konnte die Standzeit weiter ausgebaut und die Belastung des Bearbeitungszentrums verringert werden. Nach der zweiten Optimierung des Prozesses wurde seitens des Kunden das Verfahren vom Gewindeschneiden auf das Gewindeformen umgestellt. Der erfolgreiche Versuch legte bei diesem Anwender den Grundstein für weitere Entwicklungen und Optimierungen im Bereich des Gewindeformens, auch bei anderen Bauteilen. „In einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess arbeiten unsere Anwendungsingenieure an zwei Standorten des Kunden derzeit an der Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Reduzierung von Ausfallzeiten“, berichtet Nötzel und ergänzt: „Parallel arbeitet unser F&E-Team unter dem Projektnamen Condor 2.0 bereits an einer grundsätzlichen Weiterentwicklung der Gewindeformtechnologie.“
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