Werkzeuge: Kritische Bohrung - gut gemeistert

Durch eine Produktumstellung auf eine neue Serie wurde bei der Firma Linde Material Handling im Werk Weilbach zur Einbringung der Bohrung für die Anhängerkupplung ein überlanges Bohrwerkzeug erforderlich. Mit dem Einsatz von modernen Bohrwerkzeugen und der Unterstützung eines Fachberaters wurde diese Schlüsselbearbeitung prozesssicher installiert.

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Das komplette Team des Optimierungsprojektes „Bearbeitung Anhängerkupplung“ (v.r.n.l.): Markus Edelmann (Linde MH Arbeitsplanung), Tobias Fahsel (Leiter Engineering Linde MH), Ralf Niedermayer (Linde MH Arbeitsplanung) und Hermann Schimmer (Ingersoll Key-Account Manager) haben sich im Werkzeugeinstellraum getroffen, um ihr gemeinsames Resümee der Testbearbeitungen zu ziehen. Das Resultat ist positiv, da die wichtige Bearbeitung der Anhängerkupplungsbohrung nun prozesssicher durchgeführt werden kann.
Foto: Ingersoll Werkzeuge

Die Linde Material Handling, ein Unternehmen der Kion Group, ist ein weltweit führender Hersteller von Gabelstaplern und Lagertechnikgeräten sowie Anbieter von Dienstleistungen und Lösungen für die Intralogistik. Mit einem Vertriebs- und Servicenetzwerk in mehr als einhundert Ländern ist das Unternehmen in allen wichtigen Regionen der Welt vertreten. Im Geschäftsjahr 2019 erzielte die Operating Unit Linde MH EMEA (Europa, Nahost, Afrika) einen Umsatz von rund 3,5 Milliarden Euro und beschäftigte rund 12.000 Mitarbeiter. Weltweit wurden 2019 rund 135.000 Fahrzeuge der Marke Linde verkauft.
Mit Produktion und Entwicklung in den wichtigen Regionen geht Linde auf die Anforderungen lokaler Märkte ein. Ein Netzwerk von mehr als 8.500 Servicetechnikern sorgt für die maximale Verfügbarkeit von Fahrzeugen und Lösungen. Eine weltumspannende Ersatzteillogistik garantiert die Versorgung mit Ersatzteilen innerhalb von 24 Stunden.

Zusätzliche Herausforderung in der Bohrlänge

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Gegengewichte für Gabelstapler bearbeitet und lackiert im Außenlager bei der Linde Material Handling im Werk Weilbach.
Foto: Ingersoll Werkzeuge

Im Werk Weilbach in der Nähe des Hauptstandortes Aschaffenburg, fertigt die Linde Material Handling in erster Linie Gegengewichte für ihre Gabelstaplerserien. Alle Gegengewichte bis fünf Tonnen werden im Werk Weilbach hergestellt, was einer Jahresproduktion von etwa 40.000 Komponenten entspricht.
Die Bearbeitung der Bohrung für die Anhängerkupplung war bisher schon äußerst aufwändig, durch eine Umstellung des Designs ist diese Bearbeitung in der neuen Serie noch anspruchsvoller geworden. Eine zusätzliche Hecktraverse bedingt, dass die benötigten Bohrwerkzeuge noch deutlich länger werden.
Zudem beinhaltet die Bohrung einen zusätzlichen Bohrungsaustritt und Wiedereintritt ins Material, sowie einen schrägen Austritt in eine Halbbohrung, um Regenwasser etc. ausfließen zu lassen.
Dieses neue Design stellte also eine zusätzliche Herausforderung an eine schon bisher „ehrgeizige Bearbeitung“ dar.

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Heckansicht eines Linde-Gabelstaplers mit Gegengewicht der neuen Serie.

Die Tatsache, dass das neue Design mit Hecktraverse Standard für alle weiteren Serien wird, war der Anlass, dass sich die verantwortlichen Produktionsplaner bei Linde MH in Weilbach, Markus Edelmann (Linde MH Arbeitsplanung) und Ralf Niedermayer (Linde MH Arbeitsplanung), intensiv um eine prozesssichere Bearbeitung der „Anhängerkupplungsbohrung“ bemühten.
Zu Beginn des Jahres 2019 haben die zuständigen Fertigungsplaner im Markt befindliche Werkzeuge bei dieser Bearbeitung eingesetzt, jedoch mit mäßigem Erfolg. Der Prozess war nicht stabil und die Bohrungen verliefen stark. Es kam sogar zu Kaltverschweißungen der eingesetzten Bohrwerkzeuge.

Anspruchsvolle Aufgabenstellung

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Komplettes Bohrwerkzeug Nummer 1 mit dem Sonder-Chip-Surfer als NC-Anbohrer.
Foto: Ingersoll Werkzeuge

Seit etwa zwanzig Jahren hat man bei der Linde Material Handling im Werk 4 in Weilbach gute Erfahrung mit Ingersoll Werkzeugen gemacht und auch schon erfolgreich Sonderwerkzeuge eingesetzt. Deshalb wurde im Frühjahr 2019 Hermann Schimmer (Ingersoll Key-Account Manager) um Unterstützung gebeten.
In gemeinsamer Planung wurde die Bearbeitung der Bohrung für die Anhängerkupplung in folgenden drei Steps vorgesehen:

  1. Zentrieren mit Ingersoll Chip-Surfer in Sonderausführung mit NC-Anbohrer.
  2. Bohrung Durchmesser 48 Millimeter plus Zentrierung mit Vollbohrer der Serie Gold-Twin mit zwei effektiven Schneidkanten.
  3. Komplettbohrung mit Sonderbohrer (Spade-Twist) Längen-Durchmesser-Verhältnis etwa 21:1.

Die Spitzenwinkel der drei Werkzeuge müssen aufeinander abgestimmt sein.
Alle Werkzeuge können aufgrund geometrischer Gegebenheiten nur mit einem SK50 Steilkegel eingespannt werden.
Die Werkzeuge sollten mit möglichst wenigen Schnittstellen und so kurz wie möglich ausgeführt werden.

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Markus Edelmann (Linde MH Arbeitsplanung) und Hermann Schimmer (INGERSOLL Key-Account Manager) (von links) vor unbearbeiteten Gegengewichten für Gabelstapler der neuen Serie.
Foto: Ingersoll Werkzeuge

Für die Planung der Testwerkzeuge, besonders im Hinblick auf Störkonturen und optimal möglichem Durchmesser, hat Ralf Niedermayer (Linde Arbeitsplaner) die vorgesehenen Bearbeitungsschritte am CAD-System visualisiert und das Ergebnis gemeinsam mit Markus Edelmann (Arbeitsplaner Linde) und Hermann Schimmer (Ingersoll Key Account Manager) diskutiert und beschlossen.
Die geplanten Testwerkzeuge wurden bei Ingersoll nach den Vorgaben und Skizzen konstruiert und gefertigt, und konnten kurzfristig eingesetzt und getestet werden.

Erste Bearbeitung: Zentrieren

Für die erste der drei Bearbeitungsschritte war ein Zentrierbohrer im Chip-Surfer Design geplant und gefertigt.
Da, wie erwähnt, der Spitzenwinkel der drei Werkzeuge gleich sein sollte, wurde ein Chip-Surfer plus NC-Anbohrer als Sonderwerkzeug hergestellt.

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Anbohrwerkzeug in Bearbeitungsposition über dem Werkstück, einem Gegengewicht für Gabelstapler.
Foto: Ingersoll Werkzeuge

Die Ingersoll Familie der Chip-Surfer Werkzeuge ist eine umfassende Serie von kleineren Werkzeugen mit Wechselkopfsystem. Die Werkzeuge stehen für viele Anwendungen im kleinen Durchmesserbereich zur Verfügung, vom Schaftfräser über Formfräser, Schlichtfräser bis hin zum Gewindefräser. Selbst PKD-bestückte Werkzeuge sind erhältlich und natürlich die hier benötigten Zentrierbohrer. Weiterhin stehen Aufnahmen, Verlängerungen und Adaptionen in verschiedensten Ausführungen zur Verfügung.
Die Wechselgenauigkeit des Chip-Surfer Systems von plus/minus zwanzig Mikrometer erlaubt den Austausch der Werkzeuge direkt an der Maschinenspindel und vereinfacht somit die Handhabung der Werkzeuge in der Praxis.
Da diese Zentrierbearbeitung von allen drei Operationen, in Bezug auf Bearbeitung und Werkzeuglänge, die unkritischste war, konnte dieser erste Step erwartungsgemäß ohne Probleme durchgeführt werden.

Zweite Bearbeitung: Bohrung der Ansenkung Durchmesser 48 Millimeter mit Zentrierung

Für diese Bearbeitung war ein Werkzeug aus der Serie Ingersoll Gold-Twin vorgesehen. Die hier gewählte Bohrerserie hebt sich durch zwei effektive Schneiden hervor.

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Kombiniertes Wechselkopf/Wendeschneidplatten Bohrwerkzeug der Serie Gold-Twin im Einsatz bei der Bearbeitung der Ansenkung.
Foto: Ingersoll Werkzeuge

Gold-Twin ist ein kombiniertes Wechselkopf/Wendeschneidplattenbohrersystem für größere Bohrdurchmesser. Es kombiniert zwei Bohrertypen, zum einen das Wechselkopfsystem mit einem Vollhartmetallkopf und zum anderen das Wendeschneidplattenbohrersystem. Der Vollhartmetallkopf sorgt für eine hervorragende Selbstzentrierung des Bohrers, und die vierschneidige Wendeschneidplatte mit Wiper-Geometrie trägt zu einer verbesserten Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit der Bohrung bei.
Durch diese Kombination erhält man ein wirtschaftliches Bohrsystem mit zwei effektiven Schneidkanten für eine hohe Zerspanungsleistung.
Die Bohrkörper sind mit innerer Kühlmittelzufuhr ausgestattet, äußerst stabil und durch eine spezielle Oberflächenbehandlung sehr verschleißfest.
Auch dieses Werkzeug konnte beim Testeinsatz auf Anhieb überzeugen und der Bohrungsdurchmesser (D = 48+0,2 mm) wurde in Toleranz mit nur einem Schnitt produziert.

Dritte Bearbeitung: Einbringung der Bohrung für Anhängerkupplung

Die größte Herausforderung und auch der kritischste Part der Bearbeitung der Bohrung für die Anhängerkupplung war das Einbringen der langen Hauptbohrung.
Hier hatten die bisherigen Tests noch nicht überzeugen können.

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Gesamtansicht der Bohrbearbeitung inklusive Spannvorrichtung zur Spannung des Werkstückes bei der Einbringung der Anhängerkupplungsbohrung. Hier wird die Komplexität der Bohrbearbeitung besonders deutlich.
Foto: Ingersoll Werkzeuge

Für diese anspruchsvolle Bearbeitung hatte das Expertenteam von Zerpanungsfachleuten der Firmen Linde und Ingersoll ein Sonderbohrwerkzeug mit einem notwendigen Längen-Durchmesser-Verhältnis von etwa 21:1 entwickelt.
Die Hauptschneide dieses überlangen Sonderwerkzeuges bildete ein Standard-Wechselkopfvollbohrer aus der erfolgreichen Spade-Twist-Serie.
Die Verwendung dieses vielfach bewährten Bohreinsatzes erhöht die Chancen auf eine erfolgreiche Bearbeitung.
Die Ingersoll Spade-Twist Wechselkopfvollbohrer sind eine äußerst produktive Bohrerlinie für größere Durchmesser. Die Serie zeichnet sich durch intelligente Konstruktionsdetails in Bezug auf Klemmung und Wechselgenauigkeit aus. Die einmalige Klemmtechnologie ermöglicht ein schnelles, stabiles und sicheres Klemmen des Bohrkopfes. Durch eine asymmetrisch ausgeführte Schnittstelle und die selbstzentrierende Geometrie ist eine fehlerfreie Montage des Bohrkopfes gewährleistet und somit die Werkzeug- und Wechselgenauigkeit erhöht. Zum Wechseln des Bohrkopfes ist eine Entfernung der Klemmschraube nicht notwendig. Nach Lösen der Klemmschraube (etwa drei bis fünf Umdrehungen) kann der Bohrkopf ausgetauscht werden, wodurch ein leichter Bohrkopfwechsel direkt an der Maschine möglich ist. Der stabile Bohrerschaft bietet innere Kühlmittelzufuhr und durch gedrallte Spannuten eine einfache und sichere Entspanung.
Nicht nur die benötigte Werkzeuglänge von 630 Millimeter bei 29 Millimeter Bohrdurchmesser ist bei dieser Bearbeitung das Kriterium. Zusätzlich handelt es sich noch um eine Bohrung mit Schnittunterbrechung und einem halbseitigen Austritt, der eventuell eindringendes Regenwasser wieder ausfließen lässt.
Auch diese Bearbeitung verlief vom ersten Testeinsatz an prozesssicher und sehr zufriedenstellend für alle Beteiligten.

Fazit: Große Bedeutung für neue Baureihen
Die bei Linde MH verantwortlichen Arbeitsplaner für diese Bearbeitung, Markus Edelmann und Ralf Niedermayer, zeigten sich nach dem überaus gelungenen Testeinsatz der drei Bohrwerkzeuge sehr erleichtert.
„Wir hätten nicht gedacht, dass das so problemlos läuft“, war ihre übereinstimmende Meinung, der sich auch Tobias Fahsel (Linde MH Leiter Engineering) bei einer weiteren Erprobung der Testwerkzeuge anschloss.
Das positive Ergebnis bei der Anhängerkupplungsbohrung ist für die Produktionsverantwortlichen bei Linde MH von großer Bedeutung, da alle zukünftigen Baureihen der gefertigten Gabelstaplerserien dieses neue Design mit Hecktraverse erhalten werden.

Letzte Aktualisierung: 27.10.2020