Spannzange vermeidet Vibrationen

Kundenfräsversuche: Die Bearbeitung wird ausgewertet, damit die Software für die Frässtrategie am optimalsten und effizientesten ausgerichtet ist.

Liechti Engineering aus Langnau in der Schweiz entwickelt und produziert als international tätiges Familienunternehmen hochdynamische Fräs-Bearbeitungszentren und CAM-Software für die Bearbeitung von komplex gekrümmten Strömungsprofilen wie Turbinenschaufeln, Impeller und Blisks. Speziell bei der Komplettbearbeitung dieser Teile in einer Arbeitsaufspannung ist Liechti ein Technologieführer. Durch die hochdynamische Schrupp- und Schlichtbearbeitung in einer Arbeitsaufspannung werden aufgrund der Vermeidung von Aufspannfehlern und der Reduktion von Rüstkosten die Genauigkeit sowie deren Produktionseffizienz entscheidend gesteigert. „Mit unseren Produkten sprechen wir insbesondere Unternehmen aus den Bereichen Energieerzeugung und Luftfahrt an, in denen bezüglich Präzision, Qualität und Produktivität höchste Anforderungen gestellt werden“, ergänzt Andreas Finger, Leiter Customer Center bei Liechti Engineering. „Zu unseren Referenzkunden gehören Alstom, General Electric, Pratt&Whitney, Rolls-Royce und Siemens.“

Bei der Herstellung von Rotorenblättern ist die einwandfreie Oberflächenqualität das A und O. Typisch für diese Anwendungen: Die doppelte Kühlung durch das Werkzeug und zusätzlich durch die Spindel.

Materialien als Herausforderung

Liechti-Fräsmaschinen reduzieren die Bearbeitungszeit aufgrund ihrer spezifischen Profilbearbeitungstechnologie um bis zu 30 %. Diese Leistungsstärke basiert vor allem auf Entwicklungskompetenz und Know-how bei der Zerspanung von Materialien wie Titan, Inconel, Nimonic und hochlegierten Stählen. Bei den Kundenapplikationen, die im Testcenter des Werkzeugmaschinenherstellers vorwiegend bearbeitet werden, handelt es sich um Dampf- und Gasturbinenschaufeln für den Bereich der Energieerzeugung – ein zweiter Kundensektor betrifft den Flugzeugbau. Die Materialien für die Herstellung der Werkstücke sind extrem herausfordernd, denn Flugzeugtriebwerkhersteller bearbeiten oft Inconel und Titanaluminid.

Die Schweizer sind auch überzeugt, dass sich die Industrie in Zukunft noch mehr mit den Materialien CFK und neuen Legierungen aus Titanaluminid (Anm.: Bei TiAl handelt es sich um intermetallische Verbindungen aus Titan und Aluminium) beschäftigen wird. Die Entwicklung der Programme zur Bearbeitung solcher Materialien steckt noch am Anfang. Das Potenzial, schneller und effizienter zu zerspanen oder leichtere Bauteile zu fertigen, sei noch lange nicht ausgeschöpft.

Freiformflächenverschleiss am Fräser mit powRgrip System (l.); Freiformflächenverschleiss am Fräser mit Schrumpffutter mit vergleichbarer Dimension (r.).

Prozesssicherheit als oberste Prämisse

„Ein ganz wichtiger Aspekt für uns und unsere Kunden stellt die Prozesssicherheit dar – die Reproduzierbarkeit muss gewährleistet sein. Dafür ist eine konstante Spannkraft unerlässlich“, betont Simon Trummer, Senior CAM-Application Engineer bei Liechti Engineering. „Zudem läuft im Testcenter alles 5-achsig, die Schnittprogramme gar am Limit der Maschine. Wenn ein Werkzeughaltesystem zum Einsatz kommt, muss es unter diesen, auf höchste Effizienz ausgelegten Vorgaben laufen.“ Zum Einsatz kommt in Langnau jeweils das System, welches sich am besten für die Herstellung eines Werkstücks eignet. Aus diesem Grund arbeitet Liechti Engineering nicht nur mit einem Partner zusammen – in den meisten Fällen können die Experten aber auf powRgrip von Rego-Fix vertrauen. So werden alle Schlichtbearbeitungen an den Turbinenschaufeln vorzugsweise mit diesem System bearbeitet. Die dämpfenden Eigenschaften sorgen für eine einwandfreie Oberflächengüte.

Liechti Engineering vertraut bereits seit vielen Jahren gleichermaßen erfolgreich wie regelmäßig auf powRgrip. „Die Spannzange wird mit dem automatischen powRgrip-Einspanngerät und hydraulischen Druck – mit bis zu neun Tonnen – in den Werkzeughalter auf Anschlag eingespannt. Dadurch wird der Halter ausgedehnt und die hohe Spannkraft durch die Materialelastizität erzeugt. Beim Ein- bzw. Ausspannen wird das Werkzeug in die Spannzange und diese in den Werkzeughalter eingesetzt. Dieser wird in die powRgrip Maschine eingelegt, ausführen – fertig", erklärt Andreas Finger die einfache Handhabung.

powRgrip hat sich bei Liechti Engineering absolut bewährt: Die Vorteile, die aus dem Test für das System sprechen, decken sich mit Ergebnissen, die auch in anderen Branchen festgestellt werden konnten. Der Testfräser ist ein Schlichtfräser Durchmesser 20 mm.

Mit powRgrip Vibrationen vermeiden

Vor dem Einsatz von powRgrip hatte Liechti Engineering Probleme mit starken Vibrationen im Zusammenhang mit hohem Werkzeugverschleiß und war auf der Suche nach einer Verbesserungsmöglichkeit. Dabei ist den Spezialisten dann Rego-Fix wieder in den Sinn gekommen, denn sie kannten die hohe Präzision der ER-Spannzangen dieses Herstellers bereits aus der Vergangenheit.

Die Schnittprogramme laufen bei Liechti Engineering am Limit. Beim Testlauf wird mit einem konstanten Bahnvorschub von 7.146 mm/Minute gefahren. Die Bearbeitung ist 5-achsig – alle fünf Achsen sind gleichzeitig in Bewegung. Wenn ein Werkzeugspannsystem eingesetzt wird, muss es unter diesen, auf höchste Effizienz ausgelegten Vorgaben problemlos bearbeiten. Beim Test auf der 5-Achs-Fräsmaschine erfolgte die Schlichtbearbeitung eines Schaufelblattes, Material Stainless Steel X20CR3 1.4021 unter gleichen Gegebenheiten. Der Test wurde in beiden Durchgängen 59 Minuten und 30 Sekunden laufen gelassen, Kühlung durch das Werkzeug und peripher. Die Werkzeuglänge – vom Bund des Werkzeughalters bis zur Werkzeugspitze – betrug in beiden Fällen 158.33 mm. „Der Blick auf die Mikroskopaufnahme beweist, dass der Verschleiß mit powRgrip eindeutig geringer ausfällt als mit Wettbewerbsprodukten“, berichtet Simon Trummer. „In der Turbinenfertigung müssen die Werkzeuge vor dem Verschleiß gewechselt werden, da sonst die Qualität vom Schaufelblatt nicht mehr gewährleistet ist. Der Wirkungsgrad der Turbine hängt maßgeblich von der qualitativ einwandfreien Oberflächenbeschaffenheit ab.“

powRgrip hat sich bei Liechti Engineering absolut bewährt. Die Vorteile, die aus dem Test für das powRgrip System sprechen, decken sich mit Ergebnissen, die auch in anderen Branchen festgestellt werden konnten – bei der Bearbeitung fällt der Werkzeugverschleiß auffällig geringer aus als bei anderen in Langnau eingesetzten Systemen. Das Werkzeug wird also durch die Eigenschaften des powRrip Systems geschont und kann länger im Einsatz bleiben. Mit Hilfe des Mikroskops kann genau festgestellt werden, wie sich der Verschleiß am Werkzeug über die Bearbeitungszyklen verhält.

Aufspannung eines Rotorenblatts: Für einen Kunden wird bei diesem Testlauf der optimalste Fräsweg ermittelt.

Werkzeugkosten verringert

Gerade für das Schlichten ist das System prädestiniert. Bei leichten Schruppanwendungen kommt es ebenfalls häufig mit dem Ergebnis zum Einsatz, weniger Werkzeugverschleiß und eine außerordentlich hohe Vibrationsdämpfung insbesondere beim Schlichten und leichten Schruppapplikationen zu bieten. „Es spricht auch immer wieder für das powRgrip System, dass das Werkzeug ohne Erhitzung eingespannt werden kann und somit nach dem Einspannvorgang direkt für den Einsatz in der Maschine zur Verfügung steht“, zieht Andreas Finger ein positives Fazit. „Vor allem aber haben unsere Kunden durch den Wechsel auf das powRgrip System im Einkauf der Schneidwerkzeuge erheblich geringere Kosten.“

www.rego-fix.ch