Weingärtner Maschinenbau perfektioniert den Drehschälprozess mit der Hartmetallsorte KCU25B mit KENGold-PVD-Beschichtungstechnologie

Komplettbearbeitung in einer Aufspannung: Der vorgedrehte Rotor wird auf der vario+700 von Weingärtner per Drehschälen auf Endmaß gebracht – ohne Werkzeugwechsel, mit neun Schrupp- und einer Schlichtplatte der Sorte KCU25B von Kennametal.

Die Weingärtner Maschinenbau GmbH mit Sitz in Kirchham (OÖ) zählt seit Jahrzehnten zu den führenden Anbietern von Komplettbearbeitungslösungen für die zerspanende Industrie. Gegründet 1966, startete das Unternehmen als klassischer Lohnfertiger und entwickelte sich rasch zu einem Pionier in der Wirbelbearbeitung – insbesondere für Schneckenbauteile in der Kunststoffindustrie.

Heute steht der Name Weingärtner weltweit für Präzision, Innovationskraft und kundenspezifische Lösungen im Bereich der Großteilebearbeitung. Zum Produktportfolio zählen unter anderem die mpmc-Komplettbearbeitungszentren für die hochpräzise Bearbeitung großer, rotierender Bauteile, die kompakte Baureihe vario+ für anspruchsvolle Dreh- und Schälprozesse, die pickup 400, spezialisiert auf Extrusions- und Spritzgießschnecken sowie die Baureihe finish, eine All-in-one-Lösung zum Schleifen, Polieren und Messen. „Besonders gefragt sind unsere Maschinen in anspruchsvollen Branchen wie Energie, Luftfahrt, Kunststoffverarbeitung und Schwerzerspanung – überall dort, wo höchste Genauigkeit, Flexibilität und Produktivität gefordert sind“, fasst Daniel Weber, zuständig für Software und Verfahrensentwicklung, zusammen.

Was Weingärtner auszeichnet, ist der ganzheitliche Ansatz: „Statt Standardmaschinen erhalten unsere Kunden maßgeschneiderte Komplettlösungen – bestehend aus individueller Beratung, modularem Maschinenbau, speziell entwickelter CAD/CAM-Software, anwendungsspezifischen Technologien, praxisnahen Schulungen und umfassendem weltweiten Service“, so Weber weiter.

Beim Drehschälen greift der Schälkopf gestaffelt mit neun Schrupp- und einer Schlichtwendeschneidplatte ins Material – für kontrollierten Spanbruch, höchste Maßhaltigkeit und eine durchgehend gleichmäßige Oberfläche.

Prozesssichere Rotorfertigung

Für einen Kunden aus der Pumpenindustrie übernimmt Weingärtner aktuell die Lohnfertigung von insgesamt rund 60 Rotoren für Exzenterschneckenpumpen. Die vario+ 700, ein Bearbeitungszentrum aus dem eigenen Maschinenportfolio, wurde hierfür mit einem Drehschälkopf bestückt, der die vorgedrehten Wellen in einem Durchgang vollständig bearbeitet. Das Besondere: Die Maschine wurde bereits gekauft, jedoch die Halle dafür ist kundenseitig noch nicht fertiggestellt. Deshalb übernimmt Weingärtner interimistisch sowohl die Prozessauslegung als auch die Produktion der Rotoren in Kirchham.

Bearbeitet wird ein austenitischer, korrosionsbeständiger Edelstahl 1.4435 mit einem Durchmesser von 160 mm und einer Länge von 3.900 mm. Im Drehschälprozess werden rund 60 mm Durchmesser abgenommen – auf das Endmaß von 100,5 mm.

Herausforderung Drehschälen

Das Drehschälen zählt zu den anspruchsvollsten spanabhebenden Verfahren in der Schwerzerspanung. Es handelt sich verfahrenstechnisch um ein kinematisch umgekehrtes Längs-Runddrehen – mit rotierendem Werkzeug und durchlaufendem Werkstück. Bei Weingärtner ähnelt die Bearbeitung dem Drehschälen, jedoch liegt das Bauteil außermittig zum Zentrum. „Die Wendeplatten sind sowohl im unterbrochenen als auch Vollschnitt im Einsatz und die Beanspruchung für die Schneiden ist dadurch enorm“, erklärt Weber.

Die Besonderheit ist dabei, dass die komplette Zerspanung in einer Aufspannung erfolgen muss, also ohne Werkzeugwechsel. Eine Herausforderung, denn Werkzeugbrüche oder Standzeitprobleme können nicht nur das Bauteil beschädigen, sondern auch den Schälkopf selbst. „Wir wollten das komplette Bauteil mit einem Werkzeugsatz durchfahren – ohne Stopp, ohne Werkzeugwechsel, ohne Bruch“, so Weber weiter. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Jeder Wechsel würde nicht nur die Bauteiloberfläche beeinträchtigen, sondern auch rund 30 Minuten Stillstandzeit pro Bauteil verursachen – von Hand und unter erschwerten Bedingungen, da der Zugang zur Werkzeugaufnahme begrenzt ist.

Der Weg zur Lösung

Zahlreiche Tests mit unterschiedlichen Herstellern führten zunächst nicht zum gewünschten Ergebnis. Die meisten Wendeplatten mussten bereits zur Halbzeit getauscht werden, einige brachen unvorhersehbar – mit sichtbaren Spuren am Werkstück und dem Risiko für noch größere Schäden. Erst mit der Kennametal-Sorte KCU25B änderte sich das Bild schlagartig. „Wir haben sofort gesehen, dass sich hier etwas tut, was wir so noch nicht hatten“, erinnert sich Daniel Weber und ergänzt: „Die Standzeit war auf Anhieb beeindruckend, die Oberfläche homogen und der Spanbruch funktionierte zuverlässig.“ In Summe wurden pro Bauteil sogar 150 Minuten Standzeit erreicht – ohne Plattenwechsel.

Zum Einsatz kommt ein Schälkopf mit zehn ISO-Haltern der mit neun Schrupp- und einer Schlichtwendeschneidplatte aus dem Hause Kennametal bestückt ist. Konkret ist es die Hartmetallsorte KCU25B – beim Schruppen mit RP-Geometrie bzw. beim Schlichten mit MS-Geometrie. Die Schruppplatten arbeiten mit einer Eingriffstiefe von ap = 5,5 mm, die Schlichtplatte mit ap = 2,0 mm. „Durch Optimierung konnten wir die Bearbeitungszeit von 150 auf 126 Minuten reduzieren und das mit konstant guten Ergebnissen“, freut sich Markus Pleyer, zuständiger Vertriebstechniker bei Kennametal, der das Projekt vollumfänglich betreut hat.

Die Beschichtung macht den Unterschied

Das Geheimnis der neuen Drehsorte liegt in der sogenannten KENGold-Beschichtung, einer PVD-Technologie, die auf ein zähes Hartmetallsubstrat aufgebracht wird. „Diese Kombination sorgt für herausragende Verschleißfestigkeit und Prozesssicherheit, gerade bei schwierigen Materialien und wechselnden Schnittbedingungen“, geht Pleyer ins Detail. Die KCU25B ist laut Pleyer speziell für weichschneidende Prozesse bei rostfreien Materialien konzipiert: „In Kombination mit der neuen Beschichtung erzielen wir eine enorme Laufruhe – selbst bei geringen Vorschüben und unterbrochenem Schnitt, wie hier bei Weingärtner.“ Wichtig war dabei vor allem der kontrollierte Spanbruch. „Wir wollten kleine, gebrochene Späne – alles andere führt bei der Bearbeitung und dem Werkzeugaufbau sofort zu Problemen. Die richtige Prozessauslegung spiegelt sich letztlich auch in der Oberfläche wider“, ergänzt Weber. Die erzielte Oberflächengüte beträgt Ra 2,2 µm bzw. Rz 9,5 µm – Werte, die den Aufwand für den anschließenden Schleifprozess minimieren.

Zusammenspiel: Mensch-Maschine-Werkzeug

Ein weiterer Erfolgsfaktor war die enge technische Betreuung seitens Kennametal. „Wir haben die Schnittdaten gemeinsam analysiert, die Geometrien angepasst, und letztlich mit der KCU25B die ideale Konfiguration gefunden“, betont Markus Pleyer. Gerade diese Kombination aus Werkzeugkompetenz und Anwendungstechnik war für Weingärtner entscheidend. „Wenn der Ansprechpartner nicht nur verkauft, sondern versteht, was auf der Maschine passiert – dann können Ergebnisse wie diese entstehen“, ist sich Weber sicher. Die Kombination aus Weingärtners Spezial-Know-how im Maschinenbau und der Werkzeugkompetenz von Kennametal erwies sich als Volltreffer, mit dem Ergebnis: hohe Prozesssicherheit und Oberflächengüte, keine Werkzeugwechsel notwendig – und damit eine effiziente, wirtschaftliche und technisch saubere Lösung für den Endkunden.

Daniel Weber bringt es abschließend auf den Punkt: „Wir haben vieles ausprobiert – aber dass wir ein so stabiles Ergebnis über die gesamte Bauteillänge ohne einen einzigen Plattenwechsel erzielen können, hätte ich ehrlich gesagt nicht erwartet. Die Lösung von Kennametal hat uns nicht nur technisch überzeugt, sondern auch in der täglichen Praxis absolut begeistert.“