Die Alternative: Tauchfräsen!

Reaktionstechnik, Extrusionstechnik, Schließkräfte bis 4.000 Tonnen – das leisten die Spritzgießmaschinen der KraussMaffei Gruppe heute. Dafür werden großformatigen Zylinder auf einem XXL-Bearbeitungszentrum komplett bearbeitet. Allein fast 30% Bearbeitungskosten spart Krauss Maffei durch den Umstieg vom Planfräser auf einen HTP-Plunger, der für seitliches Tauchfräsen prädestiniert ist und unabhängig von der Werkzeuglänge, große Spanvolumen abgeträgt.

Über 170 Jahre erfolgreich als Unternehmen und damit versiert im Maschinenbau, u. a. was die mechanische Bearbeitung anbelangt – die Geschichte des Münchner Maschinenbau-Unternehmens KraussMaffei ist auch die Geschichte der Metallbearbeitung in diesem Zeitraum. Gegründet 1838 als Lokomotivfabrik J. A. Maffei in München, erfolgte im Jahr 1931 der Zusammenschluss der Unternehmen Maffei und Krauss zur Krauss & Comp.- J.A. Maffei AG in Allach. Bereits ab 1945 konzentrierte man sich auf die Geschäftsfelder Verkehrstechnik, Verfahrenstechnik, Wehrtechnik und Kunststofftechnik. Im letztgenannten Segment startete im Jahr 1957 der Bau der weltweit ersten vollautomatisch arbeitenden Großspritzgießmaschine mit Schneckenplastifizierung - und in den folgenden Jahren sorgte der Bereich Kunststofftechnik technologisch immer wieder für Furore. Heute ist die KraussMaffei Gruppe weltweit der größte Hersteller von Kunststoff- und Gummimaschinen und verfügt als einziges Unternehmen über Knowhow in den drei Technologien Spritzgießtechnik (Schließkräfte von 35 bis 4.000 Tonnen), Reaktionstechnik (RPM Polyurethanverarbeitung) und Extrusionstechnik (EXT). Der globale Erfolg der Kunststoffmaschinen von KraussMaffei ist zum einen auf die anerkannte Innovationskraft und Leistungsfähigkeit, und zum anderen auf die Qualität und die lange Gebrauchs-/Lebensdauer zurückzuführen. Einer der Schlüssel dazu ist wiederum der sehr große eigene Produktionsbereich, der in die mechanische Fertigung (450 Mitarbeiter) und in die Montage (400 Mitarbeiter) aufgeteilt ist. Die mechanische Fertigung verfügt über einen modernen Maschinenpark mit zirka 150 Werkzeugmaschinen, davon gut 90% mit CNC- Steuerung. Dazu sagte Markus Springer, Industriemeister und Fertigungsplaner bei KraussMaffei und zuständig für die CNC-Programmierung: „Wir konzentrieren uns auf die Qualitäts-Fertigung der Kernbauteile und setzen dafür alle Bearbeitungstechnologien ein. Je nach eigener Auslastung haben wir eine hohe Fertigungsintensität und können durch Technologie-Kombinationen auch hoch anspruchsvolle Teile aus kritischen Werkstoffen sehr wirtschaftlich herstellen“. Gesagt getan, denn die Praktiker in der mechanischen Fertigung kennen sich mit dem Fräsen, Drehen, Schleifen, Tieflochbohren, Honen, Wirbeln, Verzahnen, Schweißen, Richten und Biegen sehr gut aus und setzen ansonsten auf die enge Zusammenarbeit mit den Spezialisten aus dem Werkzeugmaschinenbau und den Zerspanwerkzeugen. So auch im Fall der Fräs-Bearbeitung eines großformatigen Zylinders auf einem CNC-Dreh-/Fräszentrum von WfL des Typs Millturn 65. Auf diesem Dreh-/Fräszentrum können Werkstücke bis 4.500 mm Länge mit einem Umlaufdurchmesser bis 800 mm bearbeitet werden. Dafür ist die Maschine unter anderem mit einer Bohr-/Fräseinheit mit 25 kW Antriebsleistung ausgerüstet, so dass im Normalfall durchaus „ordentliches“ Leistungszerspanen machbar ist. Das komplette Abfräsen einer für die vorhergehenden Bearbeitungen erforderlichen Spannfläche auf herkömmliche Art und Weise, nämlich mittels konventionellem Planfräser, erwies sich jedoch als unbefriedigend, und zwar gleich in mehrfacher Hinsicht. Das vertikale Zustellen des Fräswerkzeugs führte zu Vibrationen und bewirkte einen schnellen Verschleiß der Wendeschneidplatten; die Maschine bzw. die Bohr-/Fräseinheit wurde ebenfalls belastet und deshalb musste die Spantiefe sukzessive zurückgenommen werden; die Prozesssicherheit war nicht ausreichend gewährleistet und dies erforderte mehr Betreuungsaufwand, was wegen der Bedienung von jeweils zwei Maschinen pro Fachkraft nicht einfach war; die extreme Gratbildung führte zu aufwändiger Nacharbeit, und die Werkzeugkosten waren zu hoch. Markus Springer und Kollegen suchten deshalb nach einer Alternative und führten mit mehreren Werkzeug-Herstellern Gespräche und Testbearbeitungen durch. So auch mit Detlef Ossadnik, Außendienstmitarbeiter Süd-Ost des Zerspanwerkzeuge-Spezialisten Iscar Germany GmbH in Ettlingen, und als solcher zuständig für die Betreuung des Kunden KraussMaffei. Nach der Analyse des Zerspanproblems zog Detlef Ossadnik den Kollegen Werner Vogg, Iscar-Anwendungstechnik Süd-Ost, zu Rate und gemeinsam machte man sich an die Ausarbeitung eines alternativen Fräswerkzeugs. Allerdings kam es dann ganz anders als zunächst angedacht, denn die Techniker von Iscar schlugen nicht nur ein ganz neues Fräswerkzeug, sondern auch gleich einen kompletten Wechsel des Fräsverfahrens vor. Dazu meinte Werner Vogg: „Für die Schruppbearbeitung mit größeren Spantiefen haben wir bei Iscar einen HTP-Plunger im Programm, entwickelt zum seitlichen Tauchfräsen.. Dank dem neuen Werkzeugkonzept können, absolut unabhängig von der Werkzeuglänge, große Spanvolumen abgetragen werden. Die Schnittkraft wird dabei axial in die Spindel geführt und damit ist die Werkzeugauslenkung zu verhindern“. Die anfängliche Skepsis der involvierten Mitarbeiter von KraussMaffei war wohl verständlich, jedoch konnte das Iscar-Werkzeug Plunger HTP DO80-06-32-R-LN16, das mit Wendeschneidplatten des Typs HTP LNHT 1606 ER ausgerüstet ist, von Anfang an überzeugen. Bei dem Aufsteck-Tauchfräser handelt es sich um ein Werkzeug mit 80 mm Durchmesser, sechs Zähnen und 80 mm Auskraglänge. Als Werkzeugaufnahme ist maschinenseitig Capto 8 vorgegeben. Das zu zerspanende Material ist 34CrAlNi7 und es muss die ganze erwähnte Spannfläche komplett abgetragen werden. Mit dem Aufsteck-Tauchfräser werden 8,5 mm Schnittbreite gefahren, der Vorschub pro Zahn ist 0,1 mm, die Anzahl der Schnitte beträgt 61, bearbeitet wird mit Vc = 140 m/min Schnittgeschwindigkeit. Bei einem Tischvorschub von 334 mm/min beträgt die Eingriffszeit des Werkzeugs 7,36 Minuten und die Standzeit der Wendeschneidplatten reicht für die Bearbeitung eines Werkstücks sicher aus. Außerdem ist jetzt ein ruhiger und vibrationsarmer Schnitt zu verzeichnen, während mit dem herkömmlichen Planfräser und auch mit Versuchswerkzeugen (Planfräsern) mehrerer Wettbewerber extreme Vibrationen einhergingen und die Standzeiten der Wendeschneidplatten noch nicht einmal die Hälfte der Bearbeitung überlebten. Die Alternative Tauchfräsen mit dem HTP-Plunger anstatt Planfräsen mit Messerkopf macht sich in jeder Hinsicht bezahlt, wie man anhand einiger Vergleichsdaten unschwer nachvollziehen kann: Eingriffszeit 10,34 anstatt jetzt 7,36 Minuten; Werkzeugkosten pro Werkstück um nahezu 10 Euro gesenkt – und bei den Werkzeugkosten für die Jahresproduktion von Zylindern wurde eine Einsparung von über 36% realisiert. Doch damit ist laut Markus Springer noch nicht alles gesagt, denn „ausgehend von der Eingriffszeit erzielen wir durch die höhere Produktivität gegenüber früher Einsparungen bei den Bearbeitungskosten von fast 29%. Wir haben auch erheblich weniger Wechselaufwand am Werkzeug, nämlich sage und schreibe 50%, weil wir dank der doppelt so hohen Standzeit der WSP eben nur halb soviel wechseln müssen und deshalb die Maschine auch weniger stillsteht. Alle Kostenblöcke, also die Werkzeugkosten, Bearbeitungskosten, Werkzeugwechselkosten und die zusätzlich verfügbare Maschinenkapazität einbezogen, führt der Einsatz des Aufsteck- Tauchfräsers von Iscar zu deutlichen Gesamteinsparungen. Dabei sind die weiteren Vorteile wie zum Beispiel die nun erheblich geringere Gratbildung, wodurch sich die Nacharbeit auf ein Minimum reduziert, die jetzt hohe Prozesssicherheit, womit die unbeaufsichtigte Bearbeitung und weitergehend nun wieder die Bedienung von zwei Maschinen pro Fachkraft gegeben ist, die kürzeren Durchlaufzeiten, und nicht zuletzt durch den Wegfall der Vibrationen die spürbar verringerte Maschinen-Belastung in irgendeiner Form berücksichtigt. Abschließend meinte Detlef Ossadnik als Berater vor Ort: „Unser Aufsteck-Tauchfräser überzeugt durch die Kombination aus maximaler Schnittbreite, großen Schnitttiefen, optimalem Einstellwinkel und positivem Schnittwinkel. Damit sind hohe Zerspanvolumina pro Zeiteinheit und gute Oberflächen bei gleichzeitig sehr niedrigen Schnittkräften gewährleistet. Die tangentiale Anordnung der Schneideinsätze unter einem Anstellwinkel von 0° vermeidet die Auslenkung des Werkzeugs und zudem erlaubt die maximale Anzahl an Schneiden am Werkzeugumfang hohe Vorschubgeschwindigkeiten. Mit dem Wechsel der Frässtrategie und dem neuen Werkzeug Aufsteck-Tauchfräser ist es möglich, durchgängig Produktivitätsvorteile zu erzielen, jedoch muss man sich eben leidenschaftslos vom Althergebrachten verabschieden...“

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