Kleinstteile in großer Stückzahl müssen in der Regel in kürzester Zeit mit hohen Vorgaben an die Oberflächenbeschaffenheit und das Toleranzfeld gefertigt werden. Die sich teilweise widersprechenden fertigungstechnischen und wirtschaftlichen Anforderungen löst das Werkzeugsystem ›Supermini‹.

Mit einem Drahtfederkontakt begann 1942 in Berlin eine erfolgreiche Firmengeschichte. Otto Dunkel ließ sich 1938 seine ›Verbindungs-Idee‹ patentieren und legte damit den Grundstein für ein Unternehmen, dessen Steckverbindungssysteme im Laufe der Jahre in der Medizintechnik, der Mess- und Prüftechnik, der Militärtechnik, der Telekommunikation, der Automatisierungstechnik, der Industrieelektronik, dem Maschinenbau, der Kfz-Industrie und in anderen Branchen immer breitere Verwendung fanden. Die Spitzenstellung des heute in Mühldorf am Inn ansässigen Unternehmens bestätigen weltweit über einhundert Marktführer verschiedener Marktsegmente: Sie machten die ODU Steckverbindungssysteme GmbH & Co. KG zu ihrem Alleinlieferanten. Über 1300 Mitarbeiter weltweit, davon etwa 750 in Mühldorf, sichern das notwendige Know-how für alle Technologien rund um die Herstellung der Steckverbindungssysteme. In der Konstruktion und Entwicklung, dem Werkzeugbau, den Abteilungen Spritzen, Stanzen, Drehen, Galvanisieren, Montieren und Kabelkonfektionieren arbeiten sie mit modernsten Maschinen und Ausstattungen an der Herstellung von branchen- und kundenspezifischen Lösungen.

 

Kleinstteile mit hohen Qualitätsanforderungen

 

Kunden- und marktorientiertes Handeln ist eines der ODU-Erfolgsrezepte. Um diesen Wettbewerbsvorsprung auch künftig zu sichern, investiert man kontinuierlich in neue Maschinen und Technologien, um mit einer hohen Fertigungstiefe rasch auf die Kundenwünsche aus aller Welt reagieren zu können. Der damit verbundene Zeit- und Kostendruck und die aus Gewichts- und Platzgründen resultierende Tendenz zu kleineren, leichteren Steckverbindungen stellt auch die Verantwortlichen in der Dreherei ständig vor neue Herausforderungen. Bislang wurden rund 80 Prozent der Steckerteile aus Messing hergestellt. Unter dem Gesichtspunkt der ›Leichtbauweise‹ und der sich ändernden Einsatz- und Anwendungsbedingungen verstärkt sich aber der Trend zu Aluminium. Die hohe Qualifikation der Fachkräfte in der Dreherei zeigt sich auch bei der Interpretation der von der Konstruktion kommenden Zeichnungen. Die dort vorgegebenen Fertigmaße und Toleranzen müssen bei der Programmerstellung ›Drehen‹ der anschließenden Oberflächenbehandlung angepasst werden. Wird das Werkstück beispielsweise versilbert, so muss die Beschichtungsdicke schon beim Drehen berücksichtigt werden.

 

Einstechen und Ausdrehen in höchster Genauigkeit

 

Ein Beispiel für die Kleinstteilebearbeitung sind Kontaktträger aus MS58 (Bild 1). Die etwa 20 mm langen Werkstücke mit 4 mm Außendurchmesser werden ab Stange auf Einspindel-Drehautomaten ›TornosDeco‹ hergestellt. Im ersten Arbeitsgang wird der Innendurchmesser mit 2,1 mm vorgebohrt. Danach erhält der Bohrungseingang einen Radius r = 0,2 mm, bevor die Nut zur Aufnahme einer Hülse eingestochen wird. Die Innenmaße sind mit Hundertstel-mm im Durchmesser und mit Zehntel-mm in der Nutbreite toleriert, der Mittenrauwert Ra darf 0,4 μm nicht überschreiten (Bild 2). Beim Produktionsanlauf wurden die benötigten Ausdreh- und Einstechwerkzeuge von ODU selbst hergestellt. Für die Spezialisten in der hauseigenen Schleiferei und im Werkzeugbau war es das kleinere Problem, die passenden Geometrieformen herzustellen. Ein größeres Problem ergab sich allerdings für Josef Schmid, Leiter der Dreherei, beim Blick auf den dafür benötigten Zeitaufwand und die anfallenden Kosten. Er suchte deshalb nach Alternativen, speziell nach Standardwerkzeugen, und kam in diesem Zusammenhang auch mit Michael Götze, Technische Beratung und Verkauf bei der Firma Horn, ins Gespräch. Der Zerspanungsspezialist hatte bei ODU schon verschiedene Bearbeitungsprobleme gelöst und empfahl für diesen Fall Einstech-Schneidplatten aus dem System ›Supermini‹. Die daraufhin für die Stahlbearbeitung bestellten Einstechwerkzeuge wurden von der Mannschaft um Josef Schmid bald auch zum Bearbeiten von Messing genutzt (Bild 3).Dabei diente eine rechtsschneidende Schneidplatte ›Supermini 105‹ zum Einstechdrehen als Ausgangswerkzeug. Das für Bohrdurchmesser ab 0,2 mm einsetzbare Werkzeug ist bei einer Schneidenbreite von 0,5 mm für eine Stechtiefe von 0,4 mm ausgelegt. Für die Bearbeitung der Innenbohrung auf einer Tornos-Drehmaschine ›Deco 10‹ wählte man einen Vorschub f = 0,02 mm/min, eine Drehzahl n = 10 000 min^-1 und eine Schnitttiefe a_p = 0,2 mm (Bild 4). Dank der hervorragenden Produktqualität und der optimalen Anpassung des Werkzeugs an die gewählten Schnittbedingungen ließen sich mit diesen Zerspanungswerten zwischen 70 000 und 100 000 Kontaktträger prozesssicher bearbeiten. Bemerkenswert ist, dass diese hohe Stückzahl mit nur einer Schneidplatte erreicht wurde, und dass trotz der Auskragung von 33 x D alle
Toleranzen eingehalten wurden.

Testfall Al-Steckerteil

Bei einem Steckerteil aus Aluminium mit 17,5 mm Länge und 12 mm Außendurchmesser – entsprechend dem Trend zur Leichtbauweise – musste die Innenbohrung ausgedreht und eingestochen werden. Da sich die zugehörige Steckverbindung noch in der Entwicklung befindet, wurden vorerst nur 5000 Werkstücke produziert. Der spätere Bedarf wird mit etwa 20 000 Stück
pro Monat angesetzt. Die Toleranzen der meisten Innenabmessungen liegen im Hundertstel- und bei den äußeren Dimensionen im Zehntel-mm-Bereich. Auch bei dieser Aufgabe setzten die Zerspanungsspezialisten der Firma ODU, begleitet von den Empfehlungen von Michael Götze, auf Werkzeuge der Reihe Supermini 105. Entsprechend der gemeinsam entwickelten Strategie wird zuerst der Sitz für den O-Ring bei einer Drehzahl von n = 2000 min^-1 und einem Vorschubf = 0,03 mm/min in einer Breite von 1,5 mm eingestochen (Bild 5). Das dafür eingesetzte Werkzeug Supermini verfügt über eine Schneidbreite von 1 mm und ist für eine maximale Stechtiefe von 0,8 mm ausgelegt. Beim Ausdrehen der gestuften Innenbohrung auf der rechten Werkstückseite kommt ein Supermini-Ausdrehwerkzeug mit einer maximalen Stechtiefe von 0,6 mm zum Einsatz. Für das Längsdrehen wurde ein Vorschub f = 0,05 mm/U und eine Drehzahl n = 5000 min^-1 gewählt. Die Bohrung auf der linken Seite bearbeitet ein linksschneidendes Supermini-Werkzeug mit einer maximalen Stechtiefe von 0,8 mm. Zuerst wird bei einer Drehzahl n = 5000 min^-1 mit einem Vorschub f = 0,07 mm/U geschruppt, danach mit f = 0,05 mm/U geschlichtet. Durch die diffizilen Dreharbeiten, die das Team um Josef Schmid täglich bewältigen muss, hat sich auch im Hinblick auf die dafür benötigten Werkzeuge ein umfassendes Know-how angesammelt. So werden zum Beispiel für viele Aufgaben die gekauften Standardwerkzeuge selbst geschliffen. »Nur so kommen wir unserem Ziel nahe, höchste Qualität zu liefern«, erklärt Josef Schmid.

 

Bearbeitungsvielfalt ab 0,2 mm Bohrungsdurchmesser

 

Seit Anfang der 90er-Jahre produziert die Firma Horn die Superminis in Standard- und Sonderausführungen. Ihre weit über 1000 Varianten (Schneidplatten) lösen bei Bohrungsdurchmessern ab 0,2 mm – die Schneidengeometrie ist meist nur mit einer Lupe zu erkennen – sehr erfolgreich höchst anspruchsvolle Aufgaben in vielen Branchen. Das Werkzeugsystem Supermini besteht aus der Typenreihe 105 für Bohrungen mit einem Durchmesser ab 0,2 mm und der Typenreihe 110 für Bohrungen ab 6 mm. Zum Spannen aller Schneidplatten einer Typenreihe wird nur ein Standardklemmhalter benötigt. Diese Halter sind mit und ohne Innenkühlung sowie mit verschiedenen maschinenseitigen Schnittstellen lieferbar, passend für alle bekannten Drehmaschinenfabrikate. Die Schneidplatten werden zum Bearbeiten von Stählen, Guss, NE-Metallen und exotischen Werkstoffen geliefert. Dafür stehen Hartmetallschneidplattenin beschichteter und unbeschichteter Ausführung sowie Schneidplatten mit CBN-, PKD- oder MKD-Bestückung zur Verfügung. Ihre Vielseitigkeit beweisen die Werkzeuge auch beim Nutstoßen. Für diese Arbeiten – sie ermöglichen die Komplettbearbeitung in einer Aufspannung – sind Standardprofilplatten zum Stoßen von Passfedernuten nach DIN 138 und DIN 6885 sowie von Torxprofilen ab T15 und von Innensechskantprofilen ab SW 2,5 mm lieferbar. Ausgangsmaterial für die Typen 105 und 110 sind Hartmetallrohlinge mit gesintertem, tropfenförmigem Querschnitt, hergestellt bei der Tochterfirma Horn-Hartstoffe. Die patentierte Tropfenform und die sichere Klemmung der Schneidplatte durch Kugeldruckschrauben sind die Grundlagen der hohen Wiederholgenauigkeit. Die Wechselwiederholgenauigkeit (Längenmaß) beträgt 0,02 mm, die f-Maß-Toleranz 0,02 mm – ohne Justage auf der Maschine.

 

Erfolgreiche Kleinteilebearbeitung mit Ausstrahlung

 

Josef Schmid erklärt, dass er bei speziellen Bearbeitungsaufgaben sehr gerne auf das Produktionsprogramm und die Beratungskompetenz der Firma Horn zurückgreift. Diese Aussage unterstreichen die in den verschiedenen Drehabteilungen eingesetzten Varianten der Systeme Supermini sowie der Hartmetall-Schneidplatten Mini. Auch für die weniger häufigen Fräsarbeiten sind Horn-Mehrschneiderwerkzeuge vom Typ 608 und 628 im Einsatz. Die anerkennende Aussage des Leiters der Dreherei: »Für Sonderaufgaben ist Horn zuständig«, bestätigt sich auch beim Nutstoßen in einem nierenförmigen Querschnitt. In diese Form ist eine etwa 0,9 mm breite und 1,5 mm hohe Nut einzustoßen. Erfolgreich gelöst wurde diese schwierige Aufgabe mit einer Sonderschneidplatte ›S 117‹, die stirnseitig mit dem Standardhalter ›SH 117‹ verschraubt wird. Die dabei gewonnenen guten Erfahrungen bestätigen auch andere Horn-Werkzeuge beim Herstellen von Sechskanten mit Schlüsselweiten bis 17 mm.

 

AUTOR
WOLFGANG-D. SCHENK ist
freier Fachjournalist in Reutlingen;
Schenk-Marketing[at]t-online.de

 

HERSTELLER
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ANWENDER
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