Der Finavant EK90 mit Durchmesser 100 mm und sechs Zähnen beim Schlichten der Außenkontur. Die Toleranz liegt dabei unter 10 µm.
Foto: Avantec

Fräswerkzeuge

Kaum Toleranz beim Schlichten

Wie Schlichtfräser von Avantec einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, dass die Kunden von Koenig & Bauer Industrial immer das gleiche Bauteil erhalten.

Präzision beim Schlichten: Als Geschäftseinheit der Koenig & Bauer Gruppe sowie als interner und externer Dienstleister produziert Koenig & Bauer Industrial hochpräzise Komponenten für Druckmaschinen sowie weitere Auftraggeber aus dem Maschinen- und Anlagenbau. Schwerpunkte sind präzisionsbearbeitete Großteile aus Guss und Stahl, komplexe kubische und Rotationsteile, Zahnräder, Walzen, Blechbaugruppen sowie die Beschichtung von Rotationsteilen. In der in Würzburg angesiedelten Gestellfertigung werden schwerpunktmäßig die Seitengestelle von Wertpapier- und Rollendruckmaschinen produziert.

Gestelle für Offsetdrucker

Zugleich ist die Gestellfertigung Lohn- oder Auftragsfertiger für Koenig & Bauer Sheetfed in Radebeul, dem Konzernstandort für den Bau von Bogenoffsetdruckmaschinen. Für diese Geschäftseinheit produziert die Gestellfertigung ganze Druckwerke – auch Boxen genannt –, die dann zu Offsetdruckmaschinen verbaut werden. Hergestellt werden von der Gestellfertigung Druckwerke in zwei Baugrößen: im Mittelformat mit drei und im Großformat mit zwölf Varianten – jeweils aus GG25. Von diesen Mittelformaten werden jährlich 1.200 Teile in kleineren Losen bis Stückzahl eins produziert, bei den Großformaten sind es 450. Präzision ist bei all dem das A und O. „Vor allem muss das Bohrbild der Teile exakt zu ihrer Außenfläche stehen“, betont Uwe Geißler, Leiter der Fertigungsvorbereitung. „Üblicherweise haben wir hier zwei Hundertstel einzuhalten. Bei den kleinen Boxen sind es sogar zehn Mikrometer.“

Exakte Hauptbohrungen

Für das spätere Verbauen ist aber nicht nur sicherzustellen, dass die Anschlussflächen der Druckwerke genau zum Bohrbild passen, die gegenüberliegenden Hauptbohrungen müssen auch exakt in der Flucht stehen. Nur so kann per Druckzylinder später das gewünschte Druckbild erzeugt werden, so der Experte. Für die Zerspanung kommt erschwerend hinzu, dass die Bauteile trotz ihrer Größe und Masse stark zum Aufschwingen neigen. „Obwohl sie bis zu fünf Tonnen wiegen, sind die Teile hochempfindlich. Wenn hier bei der Bearbeitung etwas vibrieren würde, wären die Flächen schnell dahin“, weiß Uwe Geißler. Zu verhindern sei dies natürlich ebenso wie Absätze zwischen den Fräsbahnen. Aufgebaut hat Koenig & Bauer die Serienfertigung der Gestelle im Jahr 2015 – und damit die Guss- und Schwerzerspanung in Würzburg zentralisiert.

Konstante Bauteiltemperatur für präzise Bearbeitung

Investiert wurde in diesem Zuge auch in fünf große Bearbeitungszentren, von denen heute vier die Gestelle auf fünf Zehntel Aufmaß vorbearbeiten. Die Finishbearbeitung erfolgt auf einer DMG Mori Dixi 270 U, die ausschließlich die Anschlussflächen und die Flächen an den Bohrungen zerspant. Die Bauteile werden dafür 24 Stunden bei 22 °C temperiert, um sie anschließend bei gleicher Temperatur zu bearbeiten. Nach der Zerspanung werden die Teile erst in der Dixi und dann – noch immer auf 22 °C temperiert – auf einem Großportalgerät von Zeiss vermessen. Bei etwaigen Abweichungen kann die Gestellfertigung in dieser Konstellation schnell reagieren. Neben der Temperierung wird die präzise Bearbeitung der Teile durch eine Reihe weiterer Spezifika garantiert. So wird auf der Dixi 270 U zum Beispiel ein Messsystem eingesetzt, mit dem nicht nur linear, sondern im Raum kompensiert werden kann. Am Ende bietet die Maschine eine Genauigkeit von 3µm – und das bei Bauteilgrößen bis 2,7 x 2,7 x 1,7 m (X x Y x Z).

Günstiger ohne Qualitätseinbußen

Im Werkzeugbereich wurde nach der Inbetriebnahme der Dixi 270 U anfänglich mit einer Erstbestückung gearbeitet, die in CBN ausgeführt war. „Die Qualität dieser Fräser war top, die Leistung war klasse“, betont Jürgen Wiegand, verantwortlich für die Gestellfertigung. „Allerdings waren die Schneidplatten sehr teuer, und der Hersteller konnte die nötigen Stückzahlen nicht liefern.“ Zu diesem Zeitpunkt war man in der Gestellfertigung zur regelmäßigen Suche nach Ratiopotenzialen übergegangen. „Für das Schlichten auf der Dixi hieß das: Die Werkzeugkosten sollten bei mindestens gleicher Qualität und Bearbeitungszeit deutlich gesenkt werden“, erklärt Jürgen Wiegand. Die Wahl fiel auf den Schlichtfräser EK90 von Avantec.

Schnell zur Top-Oberfläche mit den Schlichtfräsern EK90 von Avantec

Schnell bekam man die Schwingungen in den Griff. „Bei gleicher Leistung wie mit den CBN-Werkzeugen haben wir in 14 Tagen vor allem auch die geforderte Genauigkeit und Qualität sichergestellt“, berichtet Norbert Abel von Avantec, verantwortlich für technische Beratung und Verkauf. „Dabei bietet der EK90 nicht nur eine hohe Oberflächengüte und Ebenheit, er ist bei langen Standzeiten auch sehr schnell.“ Heute kommt beim Schlichten um die Lagerbohrungen ein Xtra EK90 ZZ8 in Leichtbauausführung mit Innenkühlung, 200 mm Durchmesser und acht Zähnen zum Einsatz, beim Schlichten der Außenkontur ist es ein EK90 mit Durchmesser 100 mm und sechs Zähnen. Während im ersten Fall Rz-Werte unter 5 µm sichergestellt werden, liegen sie im zweiten Fall unter zehn. Zugleich wird die georderte Maßtoleranz von zehn Mikrometern sicher gehalten.

Vorgaben von 0 µm bis 2 µm

Ausgelegt sind die Schlichtfräser für beide Anwendungen grundsätzlich gleich: in Kassettenbauweise mit einfacher Feinsteinstellung. „Bis auf null werden die EK90 hier bei Koenig & Bauer eingestellt“, weiß Abel. „Vorgaben von unserer Seite sind null bis zwei Mikrometer“, ordnet er ein. Diese Einstellgenauigkeit sichert die Präzision der Bearbeitung ebenso wie die Tatsache, dass es durch die Anordnung der Kassetten nicht zum Setzen kommt. „Dass unsere Werkzeuge die geforderten Genauigkeiten am Bauteil wiedergeben können, ist insbesondere auf unsere hochpräzise Fertigung zurückzuführen“, betont Michael Maier, Verkaufsleiter Deutschland bei Avantec. „Die Wendeschneidplatten zum Beispiel werden mit äußerst engen Fertigungstoleranzen und hoher Wiederholgenauigkeit geschliffen.

Gleichbleibende Qualität

Neben der Präzision und Qualität bei der Bearbeitung profitiert der Anwender so vor allem auch von Prozesssicherheit.“ Als Schneidstoff wird heute in Würzburg die beschichtete Sorte Nero 26 AF eingesetzt, die Avantec für die Gussfertigung optimiert hat. Ausgeführt ist die zweischneidige Platte mit positiver Geometrie, sodass der Schneiddruck gering ist. „Die Qualität steht bei uns an oberster Stelle“, fasst Geißler zusammen. „Das Wichtigste ist, dass der Kunde immer das gleiche Bauteil bekommt.“ Die Gestellfertigung hat dafür alle Prozessbausteine eng aufeinander abgestimmt – angefangen bei der Dixi 270 U bis zur Temperierung der Bauteile. Werkzeugseitig garantiert der EK90 das „immer gleiche Bauteil“ mit hochpräzise geschliffenen Platten, den auf null einstellbaren Kassetten und der Tatsache, dass sich die Kassetten in der Bearbeitung nicht setzen. Das Resultat der engen Abstimmung aller Prozesskomponenten ist schlussendlich Genauigkeit, Qualität und eine hohe Prozesssicherheit, „sodass wir praktisch ausschussfrei produzieren“, sagt Jürgen Wiegand.

ak