MAPAL Feinbohrwerkzeug im Einsatz

Bereits in vierter Generation führt Ansgar Schumacher die Geschäfte der F. Schumacher Maschinenteilefabrik GmbH & Co. KG in Bad Sassendorf-Ostinghausen. Das Familienunternehmen mit 70 Mitarbeitern und 30 CNC-Maschinen ist spezialisiert auf die Bearbeitung von anspruchsvollen Guss- und Schmiedeteilen. Diese wiegen zwischen fünf Kilogramm und fünf Tonnen. Zu den Kunden von F. Schumacher gehört unter anderem ein weltweit führender Hersteller von Landtechnikmaschinen. Um bei Traktoren und Erntemaschinen höchste Produktivität zu erreichen, setzt dieser Hersteller für bestimmte Einsatzbereiche auf Raupenlaufwerke. Diese belasten im Vergleich zu Ballonreifen den Boden deutlich weniger. Sie ermöglichen darüber hinaus höhere Fahrgeschwindigkeiten. Zu den wesentlichen Funktionsbauteilen dieser Laufwerke gehören Achsschwingen für zwei kleinere, in der Mitte der Raupe befindliche Rollen. Hydraulikzylinder drücken diese Schwingen und damit die Rollen nach unten. Bei Unebenheiten können sich die Rollen deshalb federnd nach unten oder oben bewegen und stabilisieren so das Fahrverhalten. 

„Bei der Bearbeitung der Achsschwingen aus Gusseisen mit Kugelgraphit (EN-GJS 600-3) für dieses Laufwerk ergeben sich durch zwei unterbrochene, fluchtende Bohrungen sehr hohe Anforderungen“, erläutert Ralf Herlich, Technischer Berater bei MAPAL. Die hintereinander angeordneten Bohrungen nehmen einen Bolzen auf, der im Auge eines Hydraulikzylinders sitzt und durch die oberen Unterbrechungen eingeführt wird. Hierfür müssen die beiden Bohrungen über eine Gesamtlänge von 177 mm einen Durchmesser von 59 mm mit Passung H7 bei Rz = 16 µm aufweisen. Eine Herausforderung bei der Bearbeitung dieser Bohrungen sind neben dem unterbrochenen Schnitt fallweise auftretende Aufhärtungen im Bereich der dünn auslaufenden Vorsprünge an den Unterbrüchen. F. Schumacher bearbeitet die Achsschwingen auf zwei Bearbeitungszentren von Nigata mit BT 50-Schnittstelle. Ein automatischer Palettenwechsler mit 60 Plätzen führt die Werkstücke zu. Dafür sind sie auf Paletten mit Nullpunktspannsystem aufgespannt.

„Bisher hatte sich F. Schumacher damit beholfen, die Feinbearbeitung nach dem Einbringen einer Vorbohrung mit einem Durchmesser von 58,65 mm durch Spindeln umzusetzen“, erinnert sich MAPAL Anwendungstechniker Frank Pfeiler. Dieses Verfahren war jedoch nicht zufriedenstellend. Weder im Hinblick auf die Stabilität des Prozesses noch hinsichtlich der Produktivität. Das lang auskragende Spindelwerkzeug reagierte beispielsweise empfindlich auf Schwankungen im Aufmaß. Es kam zu Schwierigkeiten bezüglich Zylindrizität, Bearbeitungszeit und Maßhaltigkeit. Um trotzdem die nötige Stückzahl für den Kunden bereitstellen zu können, war viel Zeit und Aufmerksamkeit der Mitarbeiter gefragt. Das Verfahren war also weder besonders wirtschaftlich noch prozesssicher. Mit dieser Herausforderung wandte sich Ansgar Schumacher schließlich auf der Suche nach der optimalen Bearbeitungsstrategie an MAPAL.

“In relation to this enquiry, it was good that at MAPAL we had recently developed a new tool concept for similar bearing applications”, recalls Ralf Herlich. Instead of a spindle tool, a multi-cutting edge fine boring tool with guide pads is used. The multi-cutting edge capability makes possible a significant reduction in the machining time, while the guide pads ensure
very high accuracy. The tool can also be set highly precisely. The axial setting dimension of the inserts is matched exactly to the spindle speed and the feed during the related machining. The corresponding distribution of the material removal over the inserts ensures long tool lives and very good surface quality.

The fine boring tool was configured for the specific application at F. Schumacher with seven guide pads made of cermet as well as three symmetrically arranged TEC indexable inserts. The TEC inserts are clamped with the aid of the EasyAdjust system in which the indexable inserts are mounted securely and free of play. The back taper on the minor cutting edge is already integrated into the cassette saving the related setting effort. Thanks to the exact guidance in the cassette on a precision guide pin, the back taper remains unchanged even while setting the diameter. During the machining of the bores with a feed of 0.45 mm and a cutting speed of 80 m/min, the tool produces the best results in use at F. Schumacher.

“I am very satisfied with the tool supplied by MAPAL as well as the support provided by the tool manufacturer, and am very happy to give them both top marks”, Ansgar Schumacher summarises his experience. He even reports of successes in two areas: not only has the machining time halved in comparison to the previous approach, the stability of the process has also improved significantly. The latter is particularly apparent in the number of good parts that can go to the customer at the end of the month. The tool life is also more than satisfactory. “Of course, the tool was not particularly cheap as a custom design. However, if you compare it to the effort that had to be applied in the past for the in-house developed solutions, the machining time and the tool life, there is no question about the cost-effectiveness of the purchase”, concludes Ansgar Schumacher.