Werkzeugmaschinen

Annina Schopen,

Tiefe Bohrungen mit PKD optimiert

Als die Schlote-Gruppe 2017 ein neues Werk in Harzgerode baute, war die Produktion von Beginn an auf die Serienfertigung eines einzigen Bauteils ausgerichtet. Alle Zerspanungswerkzeuge dafür liefert Mapal. Optimierungen dieser Werkzeuge waren die Grundlage dafür, mit neuen Produkten einen Schritt in die Zukunft zu gehen.

Eine Fertigungszelle bei Schlote besteht aus drei Bearbeitungszentren von SW: zwei Doppelspindler W06 und ein Einspindler one6. © Mapal

Die Geschichte von Schlote begann 1969 mit einer kleinen Werkstattfertigung in Harsum, wo das Unternehmen noch immer seinen Stammsitz hat. Zur Gruppe gehören heute elf Unternehmen mit insgesamt 1.800 Mitarbeitern. Der Automobilzulieferer betreibt acht Werke in Deutschland, weitere Produktionsstätten befinden sich in Tschechien und China. Zu den Kunden gehören Automobilhersteller, Systemintegratoren und Gießereien. 55 Prozent des Umsatzes macht das Unternehmen mit Motorteilen, 39 Prozent entfallen auf Getriebe, sechs Prozent auf Chassis.

Mit der Firma Trimet Aluminium gab es an anderen Standorten bereits eine erfolgreiche Zusammenarbeit, um aus gegossenen Rohlingen einbaufertige Automobilteile herzustellen. Der Zuschlag eines Automobilzulieferers für ein Bauteil, das in hohen Stückzahlen gefertigt werden sollte, führte zu einem Joint-Venture zwischen Schlote und Bohai Trimet in Harzgerode. Bei dem hier hergestellten Bauteil handelt es sich um ein Kupplungsgehäuse aus Aluminiumdruckguss. Die Automatikgetriebe des Zulieferers gehen in einer einheitlichen Version an mehrere große Automobilhersteller, bei denen sie vorwiegend in Fahrzeugen bis zu einem Hubraum von zwei Litern eingebaut werden. Die Kupplungsglocke verbindet Getriebe und Motor. Die Getriebeseite ist bei allen Kupplungsgehäusen gleich, die andere Seite ist an die jeweiligen Motoren der Automobilhersteller angepasst. Die Unterschiede sind eher klein, weshalb diese Kupplungsglocke zu 99 Prozent baugleich für alle belieferten Automobilhersteller ist. Derzeit fertigt Schlote 4.000 dieser Teile pro Tag.

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Kupplungsglocke für Automatikgetriebe

Wie in der gesamten Automobilindustrie sind die Anforderungen an das Bauteil auch hier hoch. "Bei dem Teil handelt es sich nicht nur um einen Adapterflansch, sondern das ist die Rückseite des Getriebes. Daher ist für die Lagersitze höchste Präzision erforderlich", erläutert Sebastian Swiniarski, Gruppenleiter Arbeitsvorbereitung bei Schlote. In das Bauteil sind zahlreiche Bohrungen mit unterschiedlichen Toleranzen einzubringen, wofür Präzisionsfertigung im Bereich von tausendstel Millimeter gefragt ist. Zum Einsatz kommen neben Gewindebohrern, Reibahlen sowie unterschiedliche Bohrwerkzeuge von Mapal auch PKD-Fräser; das Zerspanungswerkzeug ist mit Schneidplatten aus polykristallinem Diamant versehen und schafft definiert raue Oberflächen zum Aufbringen der Dichtmasse. Die eingesetzten Werkzeuge standen von Beginn an auf dem Prüfstand. Schlote betreibt Analysen, um mögliche Schwachstellen aufzudecken und die Fertigung zu optimieren. Im Rahmen dieses kontinuierlichen Verbesserungsprozesses konnten Schlote und Mapal im Laufe der Jahre zusammen höhere Standzeiten generieren, Werkzeugkosten senken und die Produktionsmenge steigern. Konnten anfänglich maximal 3.600 Teile pro Tag gefertigt werden, liegt das mögliche Limit heute bei 4.500 Bauteilen, ohne dass zusätzliche Maschinen angeschafft werden mussten.

Optimierung der Tiefbohrungen mit PKD-Fräser

Die jüngste Optimierung betrifft Tiefbohrungen für Ölkanäle, über die im Automatikgetriebe geschaltet wird. Über das Toolmanagement-System wertet Schlote monatlich aus, welche Werkzeuge wie oft gewechselt wurden. Dabei waren die Tiefbohrer jedes Mal auffällig. Da diese Bohrer auch relativ kostenintensiv sind, hat das Unternehmen an diesem Punkt angesetzt, um die Werkzeugkosten weiter zu senken. Mit dem Werkzeugverschleiß kommen auch Qualitätsaspekte ins Spiel, da ein stumpfer Bohrer beim Austritt Grate erzeugt. Konkret geht es um zwei von fünf Tiefbohrungen, die bei einem Durchmesser von acht Millimeter in Tiefen von 180 Millimeter beziehungsweise 141 Millimeter vordringen. Sie durchbohren das Bauteil von der Seite bis zum Lagersitz in der Mitte. Bislang waren hierfür Vollhartmetallwerkzeuge im Einsatz, und Schlote erreichte Standmengen bis 2.500 Bauteile. Ab 2.000 Bauteile meldete die Lastüberwachung der Maschine allerdings bereits Werkzeugverschleiß, und es zeigten sich Grate an der Austrittsöffnung.

Stefan Frick, technischer Berater von Mapal, und Sebastian Swiniarski, Gruppenleiter Arbeitsvorbereitung bei Schlote, inspizieren eines der gefertigten Kupplungsgehäuse. © Mapal

Bei der Optimierung des Tiefbohrens kam der PKD-Fräser von Mapal ins Gespräch. Für das neue Werkzeug ging Mapal vom vorhandenen Vollhartmetallbohrer aus und hat an dessen Spitze eine PKD-Schneide eingesetzt. Der Aufbau erinnert an einen mit Hartmetall bestückten Betonbohrer. Mit der Standmenge der PKD-Tiefbohrer ist Schlote zufrieden – es werden prozesssicher 15.000 Bauteile erreicht. Die Bearbeitung birgt noch weiteres Potenzial durch Herausforderungen wie Lunker im Material oder eine variierende Gussqualität, an denen aktuell gemeinsam gearbeitet wird. Auch Standzeiten von 40.000 Bauteilen hat Schlote schon erzielt. Die Schnittdaten blieben gegenüber dem Vollhartmetallbohrer unverändert bei einer Drehzahl von 8.700 Umdrehungen pro Minute, einem Vorschub von 0,3 Millimeter pro Umdrehung und einer Schnittgeschwindigkeit von 218 Meter pro Minute. Das wirtschaftliche Potenzial des neuen Bohrers liegt in dessen wesentlich höherer Standzeit, den daraus resultierenden niedrigeren Werkzeugkosten und der höheren Prozesssicherheit. Der Wegfall vieler Werkzeugwechsel reduziert außerdem den Maschinenstillstand.

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