Vibrationsfrei Innendrehen

Der Einsatz einer schwingungsgedämpften Bohrstange der T-Absorber-Serie von INGERSOLL konnte der ZTS-Zerspanungstechnik Stadler bei einem Problem in der Produktion für Abhilfe schaffen.

942
Bearbeitungssituation bei der Innenbearbeitung einer Hohlwelle aus hochfester Alu-Knetlegierung und dem Innendrehen einer 300 mm langen Bohrung mit INGERSOLL T-Absorber Bohrstange.

Die Firma ZTS-Zerspanungstechnik Stadler ist ein junges und sehr modernes Unternehmen. Gegründet im Jahre 1992 durch den Namensgeber Johann Stadler, hat man sich als Spezialist für die spanabhebende Bearbeitung im Fräs- und Drehbereich etabliert. Der Standort Bayerischer Wald war von Beginn an eine Herausforderung, sich am Markt zu behaupten.

Beliefert werden in erster Linie Kunden im Sondermaschinenbau und Werkzeugbau, aber auch Unternehmen aus dem Schweißmaschinenbau und Hersteller von Bedruckmaschinen und Stanzmaschinen zählen zu den Stammkunden.

Überwiegend werden Einzelteile, sowie Kleinserien gefertigt. Bearbeitet werden Bauteile aus NE-Metallen, Qualitäts- und Edelstählen, hochlegierten Sonderstählen und Kunststoffen. Dank der Zufriedenheit der Kunden können immer mehr Wiederholaufträge gefertigt werden, bei denen sowohl Know-how als auch evtl. Vorrichtungen vorhanden sind.

Im Jahre 2017 suchte der Gründer des Unternehmens, Johann Stadler, einen Nachfolger. Es wurden gleich zwei und seit dem ersten Juli 2017 leiten die Herren Christoph Jobst und Julian Leikam als Geschäftsführer das von Herrn Stadler übernommene Unternehmen. Der neue, frische Wind scheint dem jungen Unternehmen zusätzlichen Schwung verliehen zu haben, denn seit dieser Zeit hat sich der Mitarbeiterstamm verdoppelt und der Umsatz verdreifacht.

Natürlich ist auch der Maschinenpark gewachsen. Er besteht beim Fräsen aus modernen 3 bzw. 5-Achs MAZAK-Bearbeitungszentren, und auch für die Drehbearbeitung stehen leistungsfähige Drehmaschinen des gleichen Herstellers zur Verfügung. Weiterhin sind neuere Maschinen für das Schleifen, Sägen, Laser-Beschriften und Vermessen in den letzten Jahren dazu addiert worden.

Zur Erfüllung des Unternehmenszieles „Schnelle, termingerechte und kostengünstige Lieferung von präzise gearbeiteten Teilen, sowie höchste Qualität und Effizienz in der Fertigung“ sind also alle Voraussetzungen gegeben.

Zusammenarbeit mit INGERSOLL Werkzeuge GmbH

Der Einsatz von INGERSOLL Werkzeugen hat vor etwa 9 Jahren mit den Hochvorschubfräsern der HiFeedMini-Serie begonnen. Die INGERSOLL- Fräser konnten damals durch Reduzierung der Bearbeitungszeit und einem besonders ruhigem Fräsverhalten überzeugen. Aus dieser positiven Erfahrung heraus wurden auch in den Folgejahren INGERSOLL-Produkte für viele Bearbeitungen eingesetzt.

Zu Beginn des Jahres 2019 stand die Bearbeitung einer Hohlwelle aus hochfestem Aluminium an. In dieses Werkstück sollte mit einer Bohrstange eine Bohrung von 90 mm Durchmesser und 300 mm Tiefe eingebracht werden. Die Bearbeitung konnte leider mit den im Hause ZTS-Zerspanungstechnik Stadler GmbH vorhandenen Werkzeugen nicht durchgeführt werden. Die Oberfläche der Bohrung wies extreme Rattermarken auf. Auch der Test verschiedener weiterer Bohrstangen konnte keine Verbesserung schaffen.

Der Geschäftsführer der ZTS-Zerspanungstechnik Stadler, Christoph Jobst, wandte sich daraufhin telefonisch an Simon Dotzler (INGERSOLL Beratung und Verkauf), mit der Bitte um Unterstützung bei diesem Zerspanungsproblem.

Das Ergebnis dieses Telefonates war, dass Herr Dotzler Herrn Jobst mitteilen konnte, dass er eine geeignete Bohrstange im Kofferraum seines Autos hätte und er noch am selben Tag nach Grafenau zur Firma ZTS-Zerspanungstechnik Stadler kommen werde, um diese einzusetzen.

Einsatz der T-Absorber Bohrstangen

Das Bild zeigt die Oberfläche der bearbeiteten Bohrung. Die geforderte Oberflächengüte von Rz 16 wurde durch den vibrationsfreien Schnitt der Spezialbohrstange mehr als erreicht.

Die Firma ZTS-Zerspanungstechnik in Grafenau hatte die Bearbeitung von 5 Lagergehäusen in Auftrag. Hierbei handelte es sich im Rohzustand um Stangenmaterial aus einer Alu-Knetlegierung (AlZnMgCu1,5). Das Werkstück hatte eine vorbearbeitete Bohrung von 50 mm Durchmesser, diese musste auf 90 mm Durchmesser ausgedreht werden, und zwar auf eine Tiefe von 300 mm. Die Bearbeitung war geplant auf einer Mazak Quick Turn 250MY.

Die Bearbeitung mit konventionellen Bohrstangen war mehrfach gescheitert, da die notwendige Bauteilspannung und die Auskraglänge die bei der Innenbearbeitung auftretende Schwingungen noch verstärkte.

Für die Bearbeitung mit der INGERSOLL T-Absorber-Bohrstange wurde eine Schnittgeschwindigkeit von 350 m/min gewählt. Bei einer Schnitttiefe von 1,5 mm und einem Umdrehungsvorschub von 0,5 mm/U konnten die vorhergehenden Schwingungen komplett eliminiert werden. Rattermarken waren verschwunden und die geforderte Oberflächengüte wurde deutlich übertroffen. Die fünf zu bearbeitenden Werkstücke wurden noch am gleichen Tag bearbeitet und die Testbohrstange natürlich von der Firma ZTS-Zerspanungstechnik Stadler GmbH übernommen.

Von links: Julian Leikam (Geschäftsführer ZTS-Zerspanungstechnik Stadler GmbH), Simon Dotzler (INGERSOLL Beratung und Verkauf) und Herr Christoph Jobst (ZTS-Zerspanungstechnik Stadler GmbH)

„Dieses Produkt hat uns mal wieder total überzeugt“, war die prompte Reaktion von Christoph Jobst  auf den gemeinsamen Zerspanungstest. Aufgrund dieses sehr positiven Einsatzes haben die jungen Geschäftsführer bei ZTS-Zerspanungstechnik Stadler GmbH beschlossen, bei zukünftigen Planungen für neue Bauteile auch, wenn zeitlich möglich, die Expertise von Simon Dotzler einzuholen.

Schwingungsgedämpfte Bohrstangen

Das Innendrehen von Werkstücken gehört zu den gängigsten Drehverfahren in der zerspanenden Industrie. Im Gegensatz zum Außendrehen wird beim Innendrehen die Wahl des Werkzeuges durch den Bearbeitungsdurchmesser (Bohrdurchmesser) und die Länge des Bauteiles bestimmt. Ein ungünstiges Längen-Durchmesser-Verhältnis der durch Bohrung und Werkstück vorgegebenen Bohrstange, kann schnell zu Vibrationsproblemen führen.

Mit der Serie T-Absorber bietet INGERSOLL eine komplette Serie schwingungsgedämpfter Bohrstangen für große L/D-Verhältnisse an. Ebenso eine umfangreiche Auswahl an hochwertigen Innenbohrstangen um das gesamte Spektrum der Innenbearbeitung abzudecken. Je nach vorgegebenem L/D-Verhältnis der zu bearbeitenden Bohrung kommen unterschiedliche Bohrstangen zum Einsatz.

Bei einem maximalen Längen-Durchmesser-Verhältnis der Bohrstangen von 4xD werden in der Regel Bohrstangen aus Werkzeugstahl angewendet. Bohrstangen mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis über 4xD bis etwa 6xD werden mit Vollhartmetallschaft gefertigt. Ein noch ungünstigeres Längen-Durchmesser-Verhältnis der benötigten Bohrstange  ist nur durch einen schwingungsgedämpften Bohrschaft zu realisieren, wie er auch hier in dem vorliegenden Bearbeitungsfall zum Einsatz kam.

Die schwingungsgedämpften Werkzeuge der T-Absorber-Serie können mit einer Vielzahl von Drehköpfen ausgestattet werden, die wiederum mit einer großen Auswahl an Wendeschneidplatten für unterschiedlichste Anwendungen bestückt werden können.

INGERSOLL T-Absorber schwingungsgedämpfte Bohrstangen sind spezielle Bohrstangensysteme mit „aktiver“ Schwingungsdämpfung. Die Bohrstangen der T-Absorber-Serie sind so konzipiert, dass sie bei Bearbeitungen mit großen Überhängen von 7xD bis 14xD Schwingungen erheblich verringern oder sogar komplett eliminieren. Im Innern dieser Werkzeuge sitzt ein einzigartiger Dämpfungsmechanismus, bestehend aus einem Schwermetallgewicht, das von einem mit Öl gefülltem Gummifederelement getragen wird, um den benötigten Dämpfungseffekt nochmals zu erhöhen.

Darüber hinaus enthält das System weitere Elemente zur Reduzierung von Schwingungen. Der Dämpfungsmechanismus wird bei der Bearbeitung mit großen Überhängen aktiviert und wirkt Schwingungen entgegen.

Für die erfolgreiche schwingungsarme Innenbearbeitung von tiefen Innenbohrungen ist die richtige Wendeschneidplattengeometrie ebenso wichtig, wie eine aktiv schwingungsgedämpfte Bohrstange.

Es ist möglich die schwingungsgedämpften Werkzeuge der T-Absorber-Serie mit einer Vielzahl von Innendrehköpfen auszustatten. Diese Köpfe werden dann wiederum mit einer großen Auswahl an Wendeschneidplatten bestückt, so dass für fast alle Anwendungsfälle die richtige Kombination zur Verfügung steht. Die ideale Geometrie der Wendeschneidplatte ist in Bezug auf die Schwingungsdämpfung ebenso wichtig wie die passende  Auswahl der Bohrstange.

Zur Minimierung der Vibrationsneigung schlägt INGERSOLL einen großen Einstellwinkel und einen positiven Spanwinkel, kleine Eckenradien und kleine Spitzenwinkel, Schneidplatten mit positiver Makrogeometrie und eine Schnitttiefe, die größer als der Eckenradius ist vor.  Die neuen T-Absorber schwingungsgedämpften Bohrstangen von INGERSOLL sind mit innerer Kühlmittelzufuhr ausgestattet.

Kontakt:

www.ingersoll-imc.de