Rundungen im Griff

Stamue Fertigungstechnik wollte die Bearbeitung von Aluminiumblöcken für die Waverfertigung optimieren. Der Schwerpunkt lag dabei neben verschiedenen Kontur- und Formfräsarbeiten besonders auf dem zeit- und kostenintensiven Fräsen einer Halbschale. Für diesen Vorgang empfahl Ingersoll den Einsatz eines Standard- und Sonderfräsers und entwickelte eine Strategie, die gegenüber der früheren Fertigung Einsparungen bis zu zehn Prozent ermöglichte.

1962 als Schlossereibetrieb gegründet, präsentiert sich die Stamue Fertigungstechnik heute am Standort in Raunheim bei Frankfurt als moderner Dienstleister für Bauteile und Komponenten. Der Familienbetrieb beschäftigt 21 Mitarbeiter und liefert seine Produkte vorwiegend an die Halbleiter-, Luftfahrt-, Arzneimittel-, Getränke- und Vakuumtechnik-Industrie sowie an den Maschinenbau. Was in den Anfangszeiten unter dem Namen Stahlbau Müller noch die Schlosserei war, ist heute bei Stamue der Apparatebau. Dort werden Werkstücke unterschiedlicher Form und Werkstoffe – bei Schweißteilen bis zu einem Gewicht von fünf Tonnen – nach Kundenvorgaben gefertigt, montiert und geprüft. Schnell, hochgenau und preiswert möchte der Kunde seine Bauteile geliefert bekommen. Diese Vorgaben stellen einen Lohnfertiger vor immer neue Probleme. Ein Beispiel für die kontinuierlichen Anstrengungen, die Fertigungsabläufe zu optimieren, ist das Bearbeiten von Stützen aus hochfestem Aluminium AlZn5. Die Teile für die Waverfertigung werden komplett aus einem Block 203 x 172 x 80 mm gefräst. Neben verschiedenen Kontur- und Formfräsarbeiten sowie dem Einbringen von Bohrungen beeinflusste das Fräsen einer Halbschale mit Radius 99,5 mm die gesamte Herstellzeit und damit die Teilekosten in erheblichem Maße. Ortwin Müller, gemeinsam mit seinem Bruder Wolfgang Geschäftsführer der Stamue Fertigungstechnik und verantwortlich für die Produktion, suchte deshalb nach neuen Wegen. Auf besonderes Interesse stießen die Vorschläge von Frank Leonhard, Technische Beratung und Verkauf der Ingersoll Werkzeuge GmbH. Der Repräsentant des Frässpezialisten aus Haiger empfahl eine Aufteilung der Halbschalenbearbeitung in Schruppen mit einem Standardtauchfräser S-Max und Schlichten mit einem Sonderfräser. Diese Strategie versprach mehrere Vorteile. Durch das Tauchfräsen kann die Halbschale mit geringstem Aufmaß für das Schlichten vorgefräst werden, die spezielle Technologie des Ingersoll-Tauchfräsens schont die Spindel durch eine geringere Belastung – die Übertragung der Spankräfte erfolgt ausschließlich in Z-Richtung – und das Sonderwerkzeug erzeugt im letzten Arbeitsgang eine glatte und spiegelnde Oberfläche. Dank der hohen Oberflächenqualität kann die Stütze nach dem Entfetten direkt eloxiert werden. Zum Schruppen empfahl Frank Leonhard einen Aufstecktauchfräser aus der Baureihe SHU. Seine sechs Wendeschneidplatten der Serie S-Max mit je vier Schneiden erlauben eine maximale Schnitttiefe von 10 mm. Herausragendes Merkmal der vierschneidigen Platte ist die doppelt positive Geometrie radial und axial. Der Fräser mit 80 mm Durchmesser und den sechs effektiven Zähnen wird in einem Aufsteckdorn SK 40 aufgenommen. Die gesamte Auskragung beträgt 220 mm. Zum Fräsen der Halbschalen werden jeweils zwei Stützen in einer Vorrichtung auf einem Bearbeitungszentrum DMU 70 VL gespannt. Der Tauchfräser startet am Halbkreis-Mittelpunkt der Halbschale und fräst entlang der Symmetrieachse den Radius bis zu einem Aufmaß von etwa 1 mm. Anschließend fährt das Werkzeug an den Startpunkt und fräst dann in Richtung Radiusbeginn. Von dort aus wird die Halbschale mit jeweils 8 mm Zustellung geschruppt. Nach verschiedenen Versuchen erwiesen sich folgende Schnittwerte als besonders prozesssicher und wirtschaftlich: Schnittgeschwindigkeit vc = 800 m/min, Vorschub fz = 0,1 mm/Zahn, Eingriffsbreite ae = 8 mm, Vorschub vf = 1.900 mm/min, Bearbeitungstiefe l = 180 mm. Bei den ersten Versuchsreihen wurden problemlos 240 Teile ohne sichtbare Verschleißerscheinungen an den Wendeschneidplatten gefräst. Die Einsatzdauer des Tauchfräsers kann also noch beliebig erhöht werden. Die geschruppte Oberfläche schlichtet ein Sonder-Tauchfräser mit 199 mm Durchmesser und sieben effektiven Zähnen. Da auch bei diesem Werkzeug die Auskragung 220 mm beträgt, wird es vor der Auslieferung gewuchtet und gegebenenfalls bei Stamue nochmals einem Feinwuchtgang unterzogen. Geschlichtet wird bei einer Kühlwasserzufuhr von außen mit einer Schnittgeschwindigkeit vc = 750 mm, einer Drehzahl n = 1.200 1/min, einem Vorschub f = 0,17 mm/U oder 420 mm/min. Bei einer Schnitttiefe ae = 1,5 mm wurde ein Vorschub von fz = 0,024 mm/Zahn gewählt. Das Schlichten der Halbschale mit den hohen Anforderungen an die Oberfläche dauerte früher zwei Minuten. Mit dem Sonderwerkzeug von Ingersoll werden jetzt nur noch 20 Sekunden benötigt. Dank der Ingersoll-Strategie kann die Stütze in einer Aufspannung komplett bearbeitet und muss nicht mehr wie zuvor gewendet werden. Außerdem stellt das Team um Ortwin Müller fest, dass sich die Spindelbelastung deutlich reduziert hat, was sich wiederum auf die kalkulierte Lebensdauer des Bearbeitungszentrums vorteilhaft auswirkt. Ein weiteres positives Ergebnis der neuen Strategie und der geringen Spindelbelastung ist die geringe Geräuschentwicklung beim Fräsen. Unter Berücksichtigung aller Zerspanungsparameter und Zeiteinsparungen ist Stamue gegenüber der früheren Fertigung deutlich schneller. Bei einer Losgröße von 120 Teilen und einem Jahresbedarf von etwa 4 x 120 Teilen summiert sich diese Einsparung auf insgesamt 4.320 Minuten pro Jahr. Alles in allem können damit die Stützen, je nach Teilegröße, mit einer Einsparung von 5 bis 10 Prozent gefertigt werden.

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