Mit ihren Ein- und Mehrzylindermotoren hat sich die in Ruhstorf a.d. Rott und nahe Passau ansässige Motorenfabrik HATZ weltweit einen ausgezeichneten Namen geschaffen. Die 1000 Beschäftigten des seit über 120 Jahren im Familienbesitz befindlichen Unternehmens produzieren im Jahr etwa

50 000 Dieselmotoren mit Leistungen von 3-60kW sowie rund 2,2 Millionen Motorkomponenten für Hersteller von Kraftfahrzeugen und Motorrädern. Dabei ist das niederbayerische Unternehmen nicht nur mit seinem Eigenprogramm sondern vor allem als Lieferant von Motorkomponenten einem starken Wettbewerbsdruck ausgesetzt. Ein wichtiges Element zur Zukunftssicherung sind deshalb kontinuierliche Investitionen in den Maschinenpark und in die Optimierung der Fertigungsabläufe. Unter diesen Kriterien wurde auch der Bereich Kurbelwellenfertigung neu organisiert, um bei steigender Qualität die Ausbringung erhöhen und gleichzeitig die Kosten senken zu können.

Kurbelwellenfertigung auf dem Prüfstand

Diese Überarbeitung betraf auch einen der ,,Renner" aus dem Eigenprogramm, die Einzylinder-Dieselmotoren des Typs B 20. Mit Leistungen bis 3,5 kW kommen die luftgekühlten Motoren als Antriebsmaschinen für Bau- und Landmaschinen, Gartengeräte, Wasserpumpen u.a.m. zum Einsatz. Neben der Überprüfung der einzelnen Fertigungsabläufe, wobei die Stückzahlen der verschiedenen Motorvarianten den Automatisierungsbestrebungen Grenzen setzten, galt das besondere Augenmerk dem Fräsen der Kurbelwellen.

Die für diesen Fertigungsbereich Verantwortlichen sahen hier gute Chancen, durch neue Frässtrategien mit dem vorhandenen Maschinenpark die gewünschten Verbesserungen zu erzielen.

Lösungen gemeinsam entwickeln

Mit ihrer umfangreichen Erfahrung fiel es den HATZ-Spezialisten relativ leicht, aus dem großen Feld der Werkzeuganbieter diejenigen auszuwählen, die neben einem breiten Werkzeugangebot auch spezialisiertes Wissen einbringen konnten, um den kostenintensiven Komplex ,,Kurbelwellenfertigung" zu optimieren. Besondere Aufmerksamkeit fanden dabei die auf jahrzehntelanger Erfahrung im Bau von Sonderwerkzeugen basierenden Vorschläge der Fa. INGERSOLL. Adolf Hausler, Gebietsverkaufsleiter des Werkzeugspezialisten aus Haiger, erarbeitete gemeinsam mit dem Team um Obermeister Josef Maier eine Strategie, die technisch und wirtschaftlich die überzeugendste Lösung versprach und auch für die künftigen Entwicklungen eine überzeugende Basis bot.

Fertigungszelle Kurbelwellen-Vorbearbeitung

Fa. HATZ bezieht die Kurbelwellen für den 1-Zylinder Industriedieselmotor als Schmiedeteile. Diese werden im Werk Ruhstorf spanend bearbeitet und nach einer Wärmebehandlung der Motorenmontage einbaugerecht zugeführt. In der Kurbelwellen-Vorbearbeitung bilden drei Maschinen eine U-förmige Fertigungszelle. In dieser werden in einem ersten Arbeitsgang die Wellenenden vorgedreht und abgelängt und dann die Hubzapfen mit einer Durchmessertoleranz von 0,7 mm auf einer SW-Fräsmaschine auf Schleifmaß gefräst. Danach erfolgt das Fräsen der Wangen auf

Fertigmaß mit +/– 0,1 mm sowie das Überfräsen der Außenkontur des Gegengewichtes. Die drei Maschinen werden von einer Person bedient und wegen der relativ geringen Stückzahlen der verschiedenen Kurbelwellengrößen auch manuell beschickt. Damit liegt es in der Verantwortung des Bedieners, den Fertigungsablauf und Materialfluss so zu koordinieren, dass trotz der unterschiedlichen Hauptzeiten die vorgegebenen Stückzahlen pro Zeiteinheit

erreicht werden.

Sonderwerkzeug Kurbelwellenfräser

Zum Fräsen des Hublagers und des überschüssigen Werkstoffs, insbesondere an den Wangen und am Gegengewicht, kommt ein INGERSOLL Fräser des Typs 87 WEG mit nach innen gerichteten Schneiden zum Einsatz. Sein Grundkörper mit 610 mm Außendurchmesser und einer Breite von

40 mm nimmt am Innendurchmesser sechs Segmente auf. Jedes Segment trägt zwei nach innen gerichtete Wendeschneidplatten zum Fräsen des Hublagers und je zwei seitlich angeordnete zum beidseitigen Fräsen der Wangen. Mit einem Innendurchmesser von

230 mm und einer Schneidbreite von 27,2 mm ist dieses Werkzeug für den Kurbelwellentyp B 20 ausgelegt. Die Aufnahme der Wendeschneidplatte in Segmenten und der daraus resultierende schnelle Werkzeugwechsel hat Josef Maier von Anfang an überzeugt. Jedes Segment ist mit zwei Schrauben am Grundkörper befestigt und dadurch sehr schnell und einfach auszuwechseln. Dabei ist die Verbindung der Segmente mit dem Grundkörper durch die breite Anlagefläche und die Mitnahme am Grundkörper äußerst robust und nach Ansicht der HATZ-Spezialisten mit der Monoblockbauweise durchaus vergleichbar.

Aufgenommen wird das Werkzeug in einer Kurbelwellenfräsmaschine Fabrikat GFM. Deren CNC-Steuerung führt den Fräser am Werkstuck entlang, das stationär zwischen hydraulischen Backen gespannt ist. Durch die nach innen gerichteten Schneiden entsteht gegenüber dem Außenfräsen ein günstigeres Eingriffsverhältnis mit einem längeren Kontaktbogen. Dies erlaubt einen größeren Vorschub und führt zu einer besseren Laufruhe, was sich wiederum in einer größeren Standzeit niederschlägt.

Optimierungsvorgaben erreicht

Die Kurbelwellen werden trocken gefräst. Bei einer Schnittgeschwindigkeit von 140 m/min und einer max. Spanungsdicke von 0,38 mm liegt die Standzeit des INGERSOLL-Fräsers bei durchschnittlich 500 Kurbelwellen. Trotz der geringeren Zähnezahl mit 12 effektiv wirkenden Zähnen wird damit das Ergebnis gegenüber dem vorher eingesetzten Wettbewerbsfabrikat mehr als verdoppelt. Der mit vier Passnuten, einer Mitnahme und acht Schrauben an der Fräseinheit der Maschine befestigte Fräser läst sich in nur 15 Minuten ausbauen. An einem Voreinstellplatz innerhalb der Fertigungszelle werden dann die Wendeschneidplatten gedreht und die Schneidkanten neu eingestellt. Da sich dieser Einstellvorgang auf eine neue Schneide bei der Mehrzahl der Wendeschneidplatten 8-mal durchführen lässt, erweist sich die Investition für das Sonderwerkzeug von INGERSOLL als äußerst wirtschaftlich. Ebenso wirtschaftlich gestaltet sich die Beschaffung und Lagerung der Wendeschneidplatten. Für jeden der 10 Kurbelwellentypen wird ein Fräser benötigt und jeder Fräser kann mit den gleichen Schneidplatten bestückt werden - ein nicht zu unterschätzender Vorteil auch im betrieblichen Ablauf.

Josef Maier und sein Team sind sich bewusst, dass die Leistungsfähigkeit des INGERSOLL Fräsers unter den derzeitigen Einsatzbedingungen auf einer etwas älteren GFM-Maschine und auch auf dem 2002 in Betrieb genommenen neuen Modell noch nicht voll genutzt wird. Deshalb laufen zurzeit Versuche, die Kurbelwellenfräser mit Wendeschneidplatten positiver Geometrie zu bestücken. Durch deren extrem weichen Schnitt und den deutlich geringeren Leistungsbedarf sind diese Fräser besonders für labilere und leistungsschwächere Maschinen geeignet, Ergänzt durch das Know-how von Lieferant und Anwender kann dann davon ausgegangen werden, dass Firma HATZ auf dem Weg zur Optimierung der Arbeitsabläufe beim Kurbelwellenfräsen einen großen Schritt weitergekommen ist.

Artikel erschienen in WT 84 auf Seite 36.