Die Solarindustrie entwickelt sich immer mehr zum lohnenden Absatzmarkt für Maschinen- und Anlagenhersteller. Allerdings setzen Wachstum und Qualitätsforderungen dieses Marktes eine zuverlässige Fertigung voraus, von der einzelnen Komponente bis zur einbaufertigen Komplettlösung – Leistungen, wie sie die Firma Heinrich Betz OHG in über einhundert Jahren erworben hat. Das als Handwerksbetrieb zur Produktion von Werkzeugen für die Uhrenindustrie gegründete Unternehmen präsentiert sich heute in der vierten Generation als mittelständischer System- und Lösungsanbieter für die Vakuumtechnik. Bei der Herstellung von Kühlplatten, Schleusenventilen und mechanischen Anlagen zur Beschichtung von Photovoltaikkacheln für die Solarindustrie, für Monitortechnologien und den IT-Bereich zählt das Unternehmen aus Ortenberg im hessischen Wetteraukreis mit seinen 185 Beschäftigten heute zu den weltweit führenden Lieferanten.

Leistungsangebot auf dem Prüfstand

Die hohen Ansprüche des System- und Lösungsanbieters an die Planungs- und Engineeringkompetenz finden ihre Fortsetzung in der Fertigung. Um hier die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen, werden alle Fertigungsbereiche, schwerpunktmäßig das Bohren und Fräsen, ständig auf ihre Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit überprüft. Neben dem Tiefbohren bildet das Fräsen von Großteilen bis 14 m Länge, 3,2 m Höhe, 1,2 m Breite und mit Gewichten bis zu 25 Tonnen einen Schwerpunkt im Leistungsspektrum der Firma Betz. Zu diesem Abmessungsbereich zählt auch die spanende Bearbeitung der aus rostbeständigem Stahl (Werkstoff 1.4301) bestehenden Beschichtungskammern. In deren Stirnseite wird in einem vorbereitenden Arbeitsgang durch Brennschneiden ein Schlitz eingebracht, der dann bei der Fertigbearbeitung auf Maß gefräst werden muss. Markus Hild, technischer Einkauf Firma Betz, beschreibt die Ausgangssituation: „Das Fräsen der Beschichtungskammern mit unserem damaligen Werkzeugbestand – wir hatten Fräser verschiedener Hersteller im Einsatz – stellte uns nicht zufrieden. Besonders bei den gängigen Stirnseitenabmessungen von 1200 x 500 mm sahen wir Handlungsbedarf, sowohl bei den Schnittleistungen als auch bei den Werkzeugkosten. Diese beeinflussten bei der Betrachtung der Gesamtkosten die Kalkulation der Beschichtungskammern in einem Maße, das der Bedeutung dieses Arbeitsganges nicht entsprach. Auch bei entsprechender Berücksichtigung der schweren Zerspanbarkeit der rostbeständigen Stähle erhofften wir uns von neuen Werkzeugen und Strategien deutliche Verbesserungen.“

Neue Wendeschneidplatte für rostbeständige Stähle

Mit dieser grundsätzlichen Forderung sahen sich Bernhard Müller und Bruno Koch, Anwendungstechniker der Firma Ingersoll Werkzeuge GmbH, konfrontiert, als sie ihre Vorschläge zur Optimierung der Fräsprozesse ausarbeiteten. Etwas spezifiziert und durch weitere Daten ergänzt, lautete die Aufgabe: Vorfräsen des 30 mm dicken stirnseitigen Anschlussflansches aus V2A mit einer Zugfestigkeit von 850 N/mm² und Schruppen des mit einem Aufmaß von 9 mm brenngeschnittenen Schlitzes mit einer Toleranz von 0,1 mm. Für die Aufgabe „wirtschaftliches Schruppen“ empfahlen die beiden Frässpezialisten den Einsatz des bewährten Walzenstirnfräsers HiPosPlus mit der neu entwickelten Wendeschneidplatte BOMT. Die positive Geometrie der extrem weichschneidenden Werkzeuge beeindruckt vor allem durch die ausgezeichnete Tauchfähigkeit beim linearen oder bohrzirkularen Fräsen und durch eine

absatzfreie Schulterbearbeitung. Ein weiteres Merkmal ist der verstärkte Schneidkeil mit einer bestmöglichen Kombination von weichem Schnitt und hoher Stabilität. Die Wendeschneidplatte BOMT in den Größen 9 und 13 mm eignet sich dadurch bestens zum Fräsen von Guss, Stahl, rostbeständigem Stahl, Superlegierungen und Titan. Da die Platte über eine kräftige Schraube geklemmt wird, ist ein Schraubenbruch nahezu ausgeschlossen. Durch die sehr enge Teilung bieten die Werkzeuge dieser Baureihe vor allem hinsichtlich Produktivität einen deutlichen Wettbewerbsvorteil. Sie sind als Schaft-, Eck- und Walzenstirnfräser mit Durchmessern von 20 bis 125 mm lieferbar. Die Baureihe Walzenstirnfräser umfasst 21 Werkzeuge mit Nenndurchmessern von 25 bis 63 mm und mit Aufnahmen nach DIN 1835 B, DIN 8030 oder Innofit-Aufnahme.

Bearbeitungszeit reduziert, Qualität verbessert

Anfang März letztes Jahres unterbreitete Ingersoll seine Bearbeitungsvorschläge und seit Juni beweisen die Werkzeuge ihr angekündigtes Leistungsvermögen äußerst erfolgreich in der Praxis. Der Walzenstirnfräser HiPosPlus mit 50 mm Nenndurchmesser und 20 Zähnen, vier davon effektiv, wird auf einem Soraluce-Bearbeitungszentrum eingesetzt. Es verfügt über 46 kW Antriebsleistung und nimmt das Werkzeug in einer Spindel SK 50 DIN 69871 auf. Sehr zur Freude von Markus Hild und seinem Maschinenführer kann mit diesem Werkzeug bei Luftkühlung trocken gearbeitet werden, mit all den Vorteilen für die Arbeitsstelle, das Maschinenumfeld und auch die Kostenbilanz. Nach verschiedenen Versuchen und unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen an die Gesamtbearbeitung der Beschichtungskammer aus rostbeständigem Stahl definierten die Frässpezialisten der Firmen Betz und Ingersoll folgende Schnittdaten als

besonders wirtschaftlich: Schnittgeschwindigkeit vc = 120 m/min, Drehzahl n = 764 1/min, Schnitttiefe ap =

65 mm und Schnittbreite ae = 10 mm. Bei einem Vorschub pro Zahn fz = 0,25 mm und einem Tischvorschub vf = 764 mm/min wurde der Schlitz 2.300 x 200 x 65 mm in nur vier Schnitten bei guter Oberflächenqualität in 30 Minuten fertig geschruppt. Der direkte Vergleich mit dem zuvor eingesetzten HSS-Fräser eines namhaften Werkzeugherstellers spricht eindeutig für die neuen HiPosPlus-Werkzeuge. Hauptzeitreduzierungen um bis zu 500 Prozent sowie um bis zu 50 Prozent höhere Standzeiten in Verbindung mit einer deutlich höheren Prozesssicherheit sprechen eine eindeutige Sprache. Auch mit den ebenfalls zur Diskussion stehenden HM-Werkzeugen des Wettbewerbs konnte der Leistungsvorsprung der Ingersoll-Werkzeuge nicht egalisiert werden.

Werkzeug- und Bearbeitungskosten deutlich gesenkt

Da das Ingersoll-Konzept die Verantwortlichen von Firma Betz auf Anhieb überzeugte, verzichtete man auf weitere Versuche mit anderen Fabrikaten und setzte die HiPosPlus-Fräser auch beim Bearbeiten von Kammerdeckeln aus Werkstoff 1.4301 ein. Die etwa 2250 x 1090 mm großen und 25 mm dicken Deckel mit zwei Bohrungen von 140 mm Durchmesser werden durch Brennschneiden vorgearbeitet und anschließend auf das Fertigmaß gefräst. Auch beim Schruppen des Deckelumfangs und der beiden Bohrungen bewährten sich die Walzenstirnfräser mit der neuen BOMT-Wendeschneidplatte bestens. Die deutlich höheren Werkzeugkosten relativieren sich unter Berücksichtigung der um den Faktor 12 höheren Werkzeugstandzeit sowohl bei den Beschichtungskammern als auch bei den Kammerdeckeln sehr schnell. Umgerechnet ergeben sich teilebezogene Reduzierungen der Bearbeitungszeiten gegenüber der vorherigen Bearbeitung im Verhältnis von 1:15. Unter Berücksichtigung aller kostenrelevanten Faktoren kann die Firma Betz damit die Kosten pro Bauteil um 86 Prozent reduzieren. Aber nicht nur diese beeindruckenden Zahlen stellen Markus Hild und sein Team zufrieden. Die deutlich höhere Prozesssicherheit bietet ihnen weitere Alternativen bei der Maschinenbelegung vor allem in den mannarmen Schichten. Das ruhige Arbeiten der stark positiven Wendeschneidplatten spart Energie und reduziert die Spindelbelastung des Bearbeitungszentrums, die Trockenbearbeitung vereinfacht die Maschinenpflege und durch das Schruppen auf Fertigmaß im unteren Zehntelbereich erübrigen sich die bisher erforderlichen Schlichtarbeiten.

Artikel erschienen in WT 109 auf Seite 78.