der Nutzen unserer Werkzeuglösungen ist äusserst vielfältig
Reportagen

Begonnen hatte man auf einem Dreh-Fräszentrum. Mittlerweile sind zahlreiche horizontale Bearbeitungszentren mit den Entgratwerkzeugen engraflexx bestückt. Aus gutem Grund, denn für das Unternehmen Roland Erdrich in Oppenau sind eine kontinuierliche Maschinenauslastung, eine Verkürzung der Durchlaufzeiten sowie die Zeit, um Prozesse zu optimieren, Zeit- und Kostenvorteile, die nicht zu ignorieren sind.

Beim Unternehmen Roland Erdrich wird seit Jahren auf der Maschine entgratet – mit den Entgratwerkzeugen engraflexx der Gravostar Technologies. Das war noch vor einigen Jahren anders. Bauteile aus Guss, überwiegend aber Aluminium, wurde zeitintensiv manuell entgratet. Im Zuge fortschreitender Automation und dem Trend zur Komplettbearbeitung begann man aber, sich mit der Thematik intensiver zu beschäftigen. Anlass war ein Bauteil, bei dem die Stückzahlen kontinuierlich stiegen und zudem Teilefamilien entstanden.
In Oppenau war man deshalb auf der Suche nach einer Lösung. Und so investierte man erstmals für ein Dreh-Fräszentrum in das Entgratwerkzeug engraflexx. Für Produktionsleiter Steve Erdrich, der die Automatisierung weiter forciert, eine nachvollziehbare Wende: „Es war sicher so, dass das manuelle Entgraten bei uns Gewohnheit war und man vor der Investition in solche Werkzeuge zurückgeschreckt ist. Wir sehen solch einen Invest mittlerweile langfristiger. So wird bei uns berücksichtigt, wie viele Teile entgratet werden müssen, was die Anforderungen bezüglich Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit sind oder wie hoch die alternativen Personalkosten wären.“
Mittlerweile entgratet man in Oppenau mit insgesamt sechs engraflexx, überwiegend auf den Bearbeitungszentren. Bei Losgrößen von 30 000 Stück im Jahr, muss man, so Erdrich, nicht viel rechnen. Betrachtet man diese Investition langfristig, sind es zahlreiche Argumente, die für ein Entgraten auf der Maschine sprechen. Das ist zunächst der Bediener der Maschine, der jetzt statt dem parallelen manuellen Entgraten die Zeit hat, Prozesse zu optimieren oder auch periphere Aufgaben zu bewältigen. Ein weiteres Thema sind die Maschinenlaufzeiten. Während Skeptiker die längeren Laufzeiten als negativ sehen, bewertet man das bei Erdrich nicht nur als Nachteil. Durch die etwas längeren Programmlaufzeiten produzieren die Maschinen somit in mannarmen oder mannlosen Schichten länger und lückenloser. Abgesehen davon, resultieren aus dem automatischen Entgraten kürzere Durchlaufzeiten pro Werkstück. Das wiederum hat eine Steigerung an Kapazitäten und Planungssicherheit zur Folge. Neben den wirtschaftlichen Gründen sind es allerdings auch der Personalmangel, der Platzbedarf für entsprechende Entgratplätze oder auch Gesundheitsaspekte für den Einsatz an der Maschine.

Schon ab Losgröße 50 wird es interessant
Konkret werden bei Erdrich unter anderem auch gezogene Profile mit komplexen aber nicht immer identischen Geometrien an der Maschine entgratet. Bauteile, die auf Türme gespannt à 16 Werkstücke mit Losgrößen von 3000 bis 4000 Stück im Monat anfallen. Die Profile haben nur eine Eckenrundung und werden an der Außenfläche nicht bearbeitet. Es müssen aber die Übergänge gefräster Vorderflächen zu den Mantelflächen entgratet werden. Aufgrund der auslenkbaren Spindel für den automatischen Ausgleich von Maß- und Positionsabweichungen der zu entgratenden Kanten geschieht das derart prozesssicher, wie es von Hand kaum möglich wäre. Dieser hohe Qualitätsanspruch gilt auch, wenn exakte Fasen den Vorgaben entsprechen sollen. Engraflexx legt sich durch die flexibel auslenkbare Spindel der Kontur an und sichert so eine exakte Wiederholgenauigkeit.
Martin Spangenberger, Geschäftsführer der Spangenberger GmbH & Co. KG, und zuständig für den Vertrieb von engraflexx, sieht den Einsatz des Werkzeugs allerdings nicht immer als so einfach: „Hier beim Unternehmen Erdrich sind die Bauteile sehr präzise und teilweise auch filigran. Da müssen wir je nach Material die Schneiden und Schneidwinkel der Fräser auslegen, Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten sowie die Anpresskraft optimal abstimmen. Ist ein Werkstück dann aber einmal eingefahren, muss nur noch ein Feintuning vorgenommen werden. Das heißt, bei solch anspruchsvollen Kunden, macht zu Beginn eine Unterstützung durchaus Sinn.“
Sinn macht sicher auch eine Abwägung, ab wann sich das Entgratwerkzeug rechnet. Bei einer Vielzahl von Bauteilen kann man das in Oppenau nicht bis ins Detail prüfen. Bei einer Losgröße über 50 Stück allerdings wird analysiert, werden Vorschläge von Mitarbeitern aufgenommen und dann entschieden, ob man komplexe Werkstücke komplett auf der Maschine (evtl. inklusive Beschriftung) fertigt. Das ist freilich nicht immer möglich. Deshalb verfügt man noch nach wie vor über eine große manuelle Entgrat-Station. Dazu Steve Erdrich: „Einer unserer Grundsätze ist, was wir können, tun wir, denn damit ein komplexes Bauteil komplett, also auch Grat frei von der Maschine kommt, muss man Energie investieren. In manchen Fällen, wie beispielsweise bei einigen unserer Hydraulikbauteile mit zahlreichen Überschneidungen, sind uns aber durch die Geometrien Grenzen gesetzt.“
Für Erdrich gilt das Fräsen, Drehen und Bohren auf der Maschine als Pflicht, das Entgraten als Kür. Nimmt man ihn damit beim Wort, ist da in dieser Kür wohl eine volle Punktzahl zu erreichen.

Quelle: mav

Motorenfertigung: Die Automatisierung scheitert häufig an zu geringen Stückzahlen. Speziell bei bestehenden Prozessen verhindert Zeitmangel oft optimierende Maß­nahmen, wie bei Knödler-Getriebe. Mit der Umstrukturierung der Fertigung und ei­nem Entgratwerkzeug von Gravostar gelingt die Reduzierung der Durchlaufzeiten.

Das Unternehmen fertigte bisher Motorgehäuse in drei Spannungen ausschließlich auf einem Bearbeitungszentrum Heller MCH 450. Nach der Bearbeitung war noch ein Zwischenstepp für Tieflochbohrungen auf einer Radialbohrmaschine notwendig. Im Anschluss daran gingen die Bauteile für gewöhnlich zum Entgraten und danach in eine Auswaschstation. Die Bearbeitung dauerte insgesamt sehr lange, da die Gehäuse häufig auf den Transportwegen zum Entgraten und Waschen auf Paletten in den Werkshallen zwischengelagert wurden und bis zum nächsten Bearbeitungsschritt manchmal Tage vergingen.
Erschwert wurde diese Situation durch die Tatsache, dass der aktuelle sowie der absehbare Bedarf an Gehäusen gefertigt wurde. Das hatte lange Durchlaufzeiten und eine intensive Lagerhaltung und damit eine hohe Kapitalbindung zur Folge. Mit dem Ziel, diese Durchlaufzeiten zu reduzieren, entstand die Idee, undefinierte Kanten automatisiert zu entgraten. Dazu stellten die Spezialisten aus Ostfildern 2012 die gesamte Fertigung um. Die Radialbohrmaschine wurde eliminiert, die Tieflochbohrungen auf der MCH 450 eingebracht. Um auch das Entgraten der Bauteile zu automatisieren wurde von Gravostar Technologies das Entgratwerkzeug engraflexx EC als Testwerkzeug geordert.
Betriebsleiter Markus Kirchner wusste zwar schon seit 2010 von der Existenz solcher Werkzeuge, sah aber vorher noch nicht deren Bedarf: „Im konkreten Fall musste die Fertigungsorganisation umstrukturiert werden. Mit dem automatisierten Entgraten sind wir dem einen großen Schritt näher gekommen.“ Heute werden die Motorgehäuse inklusive Entgraten komplett fertig bearbeitet, gehen vom Bearbeitungszentrum in die Waschstation und dann im Anschluss in die Montage.
In Ostfildern wurden nur die definierten Kanten schon immer entgratet. Bei den Motorgehäusen ging es um das Restentgraten undefinierter Kanten. Auf Grund hoher Teilevielfalt mit rund 3000 verschiedenen Gehäusearten und 250 unterschiedlichen Gussteilen wurde dies noch manuell durchgeführt. Für Wolfgang Skrok, verantwortlich für die AV und Programmierung ist beim automatisierten Entgraten undefinierter Kanten dann doch einiges zu beachten: „Das Programmieren an sich ist nicht aufwändig. Bei definierten Kanten wird mit definierten Werkzeugdurchmessem gearbeitet. Bei Rohguss dagegen kommt es zu enormen Schwankungen. Das war auch für uns Neuland, wir mussten uns deshalb mit Radiuskorrekturen, Anfahrstrategien und Feinjustierungen an der Maschine beschäftigen.“

Hohe Prozesssicherheit
Für Urs Schiltknecht, Geschäftsführer der Gravostar Technologies, ist eine hohe Prozesssicherheit und ein entspre­chender Service enorm wichtig. Derzeit ist bei Knödler noch der gleiche Frässtift im Einsatz. Trotz der enormen Toleranzen der Gussteile kam es noch zu keinem Werkzeugbruch oder -verschleiß. Aufgrund der geringeren Werkstücktransporte konnten Kirchner zufolge bereits die Kosten enorm gesenkt werden. Statt per Kran von der Maschine zum Entgraten von Zwischenstation zu Zwischenstation geht es nun direkt von der Maschine zum Auswaschen.
Da für die Maschine ein gewisses Teilespektrum definiert wurde, sinken zudem die Rüstzeiten und die Maschinen laufen mannlos mehrere Schichten. Damit reduziert sich der Maschinen-Stundensatz, das Produkt wird günsti­ger und Knödler wettbewerbsfähiger. Der vermeintliche Nachteil der längeren Maschinenlaufzeit durch das automatisierte Entgraten ist so schnell entkräftet. Mit einem Vorschub von 3000 m/min sind das pro Gehäuse zwischen 2 bis 3 min. Bei Losgrößen von 30 Stück und je nach Gehäusetyp ist das dem Gehäusebauer nach zu vernachlässigen, macht aber gleichzeitig deutlich, dass das automatisierte Entgraten sich in der Serienfertigung immer rechnen würde.

Drei Auslenkungen
Die Entgratwerkzeuge engraflexx werden mit drei Auslenkungen angeboten: engraflexx EC mit 5 mm, engraflexx EC-E mit einer längeren Spindel und 12 mm Auslenkung sowie die Zwischengröße engraflexx EC-S mit 6 mm. Zudem sind mit der engraflexx-LC-Baureihe auch Werkzeuge mit axial gefederter Spindel erhältlich.
In den meisten Betrieben ist Schiltknecht zufolge der Mangel an Zeit eine Begründung, dass sich die Automatisierung noch nicht durchsetzt: ‚Meine Erfahrung hat gezeigt, dass meist erst dann gehandelt wird, wenn ,,Brände“ gelöscht werden müssen.“
Ähnlich sieht es auch Kirchner: „Auch ich habe diese Entscheidung aus Zeitgründen geschoben und geschoben. Ein anderes Problem ist, dass sich bei Optimierungen der Fokus häufig nur auf die Maschinen richtet, aber alles in der Gesamtheit gesehen werden muss.“ Nach einem Jahr erfolgreichen Einsatzes des Entgratwerkzeuges engraflexx EC wird es bei Knödler Überlegungen geben, mehrere Maschinen damit auszurüsten, zieht er sein Fazit.

Quelle: MOTOREN + FAHRZEUGBAU

Die Automatisierung scheitert häufig an zu geringen Stückzahlen. Speziell bei be­stehenden Prozessen ist es aber häufig auch der Zeitmangel, der optimierende Maßnahmen verhindert. Das war beim Unternehmen Knödler-Getriebe in Ostfil-dem nicht anders. Das änderte sich erst mit der kompletten Umstrukturierung der Fertigung. Im Rahmen dieser Straffung ging es vor allem um die Reduzierung von Durchlaufzeiten. Bei der Bearbeitung von Motorgehäusen ist man diesem Ziel mit dem Entgratwerkzeug engraflexx EC einen großen Schritt näher gekommen.

Die Idee, undefinierte Kanten automatisiert zu entgraten, wurde aus dem Ziel geboren, die Durchlaufzeiten zu reduzieren. Für Motorgehäuse, die in drei Spannungen ausschließlich auf einem Bearbeitungszentrum Heller MCH 450 gefertigt werden, war nach der Bearbeitung noch ein Zwischenstopp für Tieflochbohrungen auf einer Radialbohrmaschine notwendig. Im Anschluss daran gingen die Bauteile für gewöhnlich zum Entgraten und danach in eine Auswaschstation. Für gewöhnlich deshalb, weil die Gehäu­se häufig auf den Transportwegen zum Entgraten, Waschen etc. auf Paletten in den Werkshallen zwischengelagert wurden und bis zum nächsten Bearbeitungs-schritt manchmal Tage vergingen. Erschwert wurde diese Situation durch die Tatsache, dass man den aktuellen sowie den absehbaren Bedarf der Gehäuse fertigte. Das hatte einerseits lange Durchlaufzeiten, andererseits eine intensive Lagerhaltung und damit eine hohe Kapitalbindung zur Folge. 2012 stellte man in Ostfildern deshalb die gesamte Fertigung um. Die Radialbohrmaschine wurde eliminiert, die Tieflochbohrungen auf der MCH 450 eingebracht. Um auch das Entgraten der Bauteile zu automatisieren, wurde vom Unternehmen Gravostar Technologies im Schweizerischen Oberuzwil das Entgratwerkzeug engraflexx EC als Testwerkzeug geordert.
Betriebsleiter Markus Kirchner wusste zwar schon seit 2010 von der Existenz solcher Werkzeuge, sah aber vorher noch nicht deren Bedarf: „Das Problem ist doch, dass man im Alltagsgeschäft nicht die Zeit findet, sich mit derartigen Neuerungen für Bestandsprodukte intensiv zu beschäftigen. Im konkreten Fall aber mussten wir in der Fertigungsorganisation etwas tun, um unseren „Kunden Montage“ zeitnah beliefern zu können. Mit dem automatisierten Entgraten sind wir dem einen großen Schritt näher gekommen.“ Das heißt, die Motorgehäuse werden jetzt inklusive Entgraten komplett fertig bearbeitet, gehen vom Bearbeitungszentrum in die Waschstation und im Anschluss in die Montage. Entgratet hat man in Ostfildern zwar schon immer, allerdings nur die definierten Kanten. Bei den Motorgehäusen ging es um das Restentgraten undefinierter Kanten. Das wurde bis dahin auf Grund der hohen Teilevielfalt mit zirka 3.000 verschiedenen Gehäusearten und 250 unterschiedlichen Gussteilen noch manuell durchgeführt. Für Wolfgang Skrok, verantwortlich für die AV und Programmierung ist beim automatisierten Entgraten undefinierter Kanten allerdings dann doch einiges zu beachten: Das Programmieren an sich ist nicht aufwändig. Bei definierten Kanten arbeitet man ja mit definierten Werkzeugdurchmessern. Bei der Bearbeitung von Rohguss dagegen kommt es zu enormen Schwankungen. Das war auch für uns Neuland, wir mussten uns deshalb mit Radiuskorrekturen Anfahrstrategien, Feinjustierungen an der Maschinen etc. beschäftigen. Wenn man sich damit aber näher befasst hat, man das doch relativ schnell im Griff.“

Die Gesamtheit sehen statt „Brände“ löschen
Nun bewegen sich die Preise für die Entgratwerkzeuge engraflexx EC nicht gerade in Discountbereich, so Urs Schiltknecht, Geschäftsführer der Gravostar Technologies: „Das wollen wir auch nicht, uns ist viel wichtiger, dass damit eine absolute Prozesssicherheit gegeben ist und wir einen entsprechenden Service bieten können.“ Einen Service, den man wie es scheint nur zu Beginn benötigt, denn seit Beginn arbeitet man bei Knödler noch mit dem gleichen Frässtift. Das heißt, trotz der enormen To­leranzen kam es noch zu keinem Werkzeugbruch- oder -verschleiß. Dafür konnte man in Ostfildern schon auf Grund der geringeren Werkstücktransporte die Kosten enorm senken. Statt per Kran von der Maschine zum Entgraten, von Zwischenstation zu Zwischenstation, geht es nun direkt von der Maschine zum Auswaschen. Da man für die Maschine ein gewisses Teilespektrum definiert hat, sinken zudem die Rüstzeiten und man muss über zwei Schichten nicht zwei Mitarbeiter stationieren. Im Gegenteil, die Mitarbeiter lassen die Maschinen laufen.
Damit reduziert sich der Maschinenstundensatz, das Produkt wird günstiger, das Unternehmen Knödler wettbewerbsfähiger. Der vermeintliche Nachteil der längeren Maschinenlaufzeit durch das automatisierte Entgraten ist so schnell entkräftet. In Ostfildern fährt man mit 3.000 m/ min Vorschub, das sind pro Gehäuse zwischen zwei bis drei Minuten. Bei Losgrößen — je nach Gehäusetyp — von 30 Stück ist das sicher zu vernachlässigen, macht aber gleichzeitig deutlich, dass das automatisierte Entgraten sich in der Serienfertigung immer rechnen würde. Dass man in diesem Bereich aber noch nicht so weit ist, dafür hat Urs Schiltknecht ein plau­sible Erklärung: „Es ist tatsächlich so, dass man für solch eine Umstellung meist die Zeit nicht hat. Meine Erfahrung hat gezeigt, dass meist erst dann gehandelt wird, wenn man „Brände“ löschen muss.“ Dem kann sich Markus Kirchner nur anschließen: „Auch ich habe diese Entscheidung aus Zeitgründen geschoben und geschoben. Ein anderes Problem ist allerdings auch, dass man sich bei Optimierungen häufig nur auf die Maschinen fokussiert, man aber alles in der Gesamtheit sehen muss.“
Dass man hier in Ostfildern mittlerweile die richtige Sichtweise hat, macht das Fazit nach einem Jahr engraflexx EC deutlich. Demnach wird man Überlegungen anstellen, mehrere Maschinen damit auszurüsten.

Quelle: FRÄSEN + BOHREN

Aus gesundheitlichen Aspekten, einer konstant höheren Bearbeitungsqualität und einer enormen Zeiteinsparung setzen immer mehr Fertigungsbetriebe auf das automatisierte Entgraten. Geht es dabei aber um undefinierte Konturen, stoßen herkömmliche Systeme schnell an ihre Grenzen. Mit dem Werkzeugsystem engraflexx EC ist es möglich, auf Bearbeitungszentren selbst Gussteile prozesssicher und wirtschaftlich zu entgraten.

Das Thema Komplettbearbeitung bestimmt derzeit die Zerspanungstechnik, denn um den Anschluss an eine effiziente Produktionstechnik zu halten, ist es notwendig effizient und wirtschaftlich zu fertigen. So ist eine hohe Qualität der Werkstücke bei gleichzeitig geringen Durchlaufzeiten in der Fertigung unter dem Gesichtspunkt, des globalen Wettbewerbs wichtiger denn je. Wohl auch deshalb definiert sich die Kornplettbearbeitung seit 80 Jahren immer wieder neu. Interessanterweise wurde in diesem Zusammenhang das Entgraten bislang ausgegrenzt. Dass dieser Prozess selbst bei undefinierten Konturen, speziell bei Gussteilen mittlerweile in den Bearbeitungsprozess auf CNC-Bearbeitungszentren integriert werden kann, macht das Unternehmen Gravostar Technologies mit dem Werkzeugsystem engraflexx EC deutlich. So gestaltet sich beispielsweise das manuelle Entgraten undefinierter Kanten bislang sehr zeit- und personalintensiv, denn meist werden Teile noch von Hand gehandelt und neben der Maschine oder an speziellen Entgrat-Stationen mit Luftschleifern entgratet. Eine Vorgehensweise, die nicht wertschöpfend ist, denn die Kunden sind meist nicht bereit, diese Mehrarbeit zu bezahlen. Aber auch die Mitarbeiter können wesentlich effizienter eingesetzt werden und so lassen sich dadurch zusätzliche Ressourcen gewinnen. Hinzu kommen die gesundheitlichen Aspekte. Durch das manuelle Entgraten von Hand besteht einerseits die Gefahr von Verletzungen beim Teilehandling durch scharfe Kanten, andererseits entstehen Emissionen wie Lärm und Schmutz oder auch Materialnebel. All diese negativen Begleiterscheinungen lassen sich durch das automatisierte Entgraten in der CNC-Maschine vermeiden. Das Werkzeugsystem engraflexx EC wird über die Maschinenspindel angetrieben und lässt sich wie ein herkömmliches Werkzeug wie z.B. Fräser oder Bohrer über einen her­kömmlichen Werkzeugwechsler einwechseln. Programmiert wird die theoretische Entgratkontur mit einer (zu) großen Radiuskorrektur in Richtung Werkstück. Beim Abfahren der programmierten Kontur wird die flexibel gelagerte Frässpindel ausgelenkt und der Fräser immer gleichmäßig gegen das Werkstück gedrückt. Durch die Tatsache, dass der Fräser automatisch der tatsächlichen Werkstück-Kontur folgt, wird immer ein gleichmäßiges und prozesssicheres Entgraten aller Konturen sichergestellt. Selbst Maßdifferenzen lassen sich mit dem Werkzeugsystem engraflexx EC ausgleichen oder auch Fertigungstoleranzen von vorangegangen Bearbeitungen kompensieren. Sind Bohrungen zu entgraten, arbeitet man an Stelle des Fräsers mit einem Senker, der sich automatisch in der Bohrung zentriert. Bei ineinander laufenden Bohrungen dagegen taucht man mit einem Kugelfräser in die kleinere Bohrung ein und fährt die Entgrat-kante kreisförmig ab. Ein weiterer Vorteil des engraflexx EC ist, dass man mit einem integrierten Seitenanschlag im Werkzeug Fasen mit einer definierten Breite oder auch übergangslose Radien an undefinierten Seitenkanten automatisiert anfräsen kann.
Mit den Vorschubgeschwindigkeiten des engraflexx EC zwischen 3.000 bis 6.000 mm/ min bewegen sich die Bearbeitungszeiten dabei ähnlich wie bei definierten Konturen in einem vertretbaren Rahmen. Zumal sich durch den Einsatz von beidseitig schneidenden Spezialfräsern Werkstücke in einer Aufspannung mehrseitig entgraten lassen. Zusammenfassend heißt das, ein Entgraten ist mit dem Werkzeugsystem engraflexx EC bis auf wenige Ausnahmen wie z.B. bei eingeschränkter Zugänglichkeit künftig auch auf Bearbeitungszentren automatisiert möglich. Werkstücke kommen so komplett entgratet aus der Maschine. Neben der Qualitätsverbesserung, der Platzeinsparung (Zwischenlagerung der gefertigten/entgrateten Teile oder Entgrat-Arbeitsplatz) lassen sich damit Durchlaufzeiten reduzieren, messbar Prozesse vereinfachen und Mitarbeiter entlasten.

Quelle: Werkzeug Technik

Müssen Teile mit einer individuellen Beschriftung versehen werden, erfolgt dies meistens in einem separaten Arbeitsgang nach der Fertigung. Die Teilebeschriftung kann aber auch rationell in den Zerspanungsprozess integriert werden. Der große Vorteil: Jedes einzelne Werkstück kommt bereits mit der gewünschten Kennzeichnung aus der Bearbeitungsmaschine.

Dank der Ausrüstung der heutigen Werkzeugmaschinen ist das Erstellen von Beschriftungen mit entsprechenden Gravierprogrammen problemlos möglich. Verschiedene Unternehmen wenden dies auch bereits an und gravieren ihre Teile direkt auf der Bearbeitungsmaschine. Je nach Material der zu bearbeitenden Werkstücke ist die Standzeit der Gravierwerkzeuge jedoch oftmals recht gering. Zudem ist für das Gravieren eine Maschine mit hoher Spindeldrehzahl erforderlich und die Beschriftung dauert meistens relativ lange. Diese Nachteile können durch den Einsatz des Beschriftungswerkzeuges Gravostar eliminiert werden. Das dabei angewandte Verfahren des Punktierprägens wird bereits seit vielen Jahren in stationären Nadelprägesystemen eingesetzt und gilt als sehr schnelle Methode für dauerhafte Teilekennzeichnung.

Punktierprägen trägt kein Material ab
Wie beim Gravieren wird beim Markieren mit Gravostar die Beschriftungskontur von den Maschinenachsen abgefahren. Dabei können jedoch praktisch beliebige Geschwindigkeiten gefahren werden: Werkzeugseitig sind Vorschubgeschwindigkeiten von weit über 5 m/min möglich, wobei ab etwa 3 m/min die einzelnen Punkte in der Beschriftungskontur sichtbar werden. Das Zufahren auf die Beschriftungsposition kann im Eilgang erfolgen.
Im Gegensatz zum Gravieren wird beim Punktierprägen kein Material abgetragen, sondern es findet eine feine Materialverdichtung statt. Diese wird hervorgerufen durch die oszillierende Beschriftungsnadel. Durch das Abfahren der Beschriftungskontur werden viele feine Punkte aneinandergereiht, so dass ein Schriftbild als durchgezogene Linie entsteht. Die Beschriftungsnadel wird über die Werkzeug-Innenkühlung der Bearbeitungsmaschine angetrieben. Durch die im Werkzeug integrierte Impulssteuerung wird die permanente Kühlmittelzufuhr in eine pulsierende Bewegung mit einer Frequenz von etwa 300 Hz umgewandelt. Das Werkzeug kann in jeder beliebigen Maschine eingesetzt werden, die mit einer Werkzeug-Innenkühlung von mindestens 2 bar Kühlmitteldruck ausgerüstet ist.
Für die Beschriftung mit Gravostar ist keinerlei Spindeldrehzahl erforderlich, wodurch der Einsatz in der Regel mit stillstehender Werkzeugspindel erfolgt. Wie jedes andere Werkzeug kann das Beschriftungswerkzeug über den Werkzeugwechsler automatisch eingewechselt werden. Sobald die Innenkühlung eingeschaltet wird, beginnt die Beschriftungsnadel zu schwingen.

Auch rohe Oberflächen können markiert werden
Ein wesentlicher Vorteil des Punktierprägewerkzeuges ist, dass die Markierung auf Beschriftungsflächen von praktisch beliebigem Untergrund möglich ist. So können alle zerspanbaren Werkstoffe beschriftet werden, von weichen Materialien wie Aluminium bis hin zu gehärteten Teilen von einer Härte bis 62 HRC. Auch bezüglich der Beschaffenheit der Beschriftungsfläche sind kaum Grenzen gesetzt. Nebst bearbeiteten Flächen beliebiger Rauheit kann die Beschriftung auch auf rohen Oberflächen, zum Beispiel unbearbeiteten Gussteilen oder auch Brennschnittflächen, erfolgen.
Eine Besonderheit von Gravostar ist, dass der Abstand zwischen Beschriftungsnadel und Werkstück automatisch ausgeglichen wird. Die Beschriftungstiefe bleibt auch bei sich veränderndem
Werkstückabstand immer gleich. Je nach eingesetzter Version des Werkzeugs werden dabei Höhenunterschiede bis 5 mm automatisch ausgeglichen. Somit lassen sich zum Beispiel rohe Gussteile auch mit größeren Maßunterschieden und undefinierter Oberfläche sowie auch schräge oder bombierte Flächen ohne Abstandskorrektur markieren.

Für dünnwandige Teile sehr gut geeignet
Da jeweils ein feiner Punkt nach dem anderen aufgebracht wird, ist das Verfahren auch für die Markierung von dünnwandigen Werkstücken sehr gut geeignet. Zudem entsteht aufgrund der spanlosen Verformung kaum Kerbwirkung und es werden keine Materialfasern verletzt. Dadurch hat die Beschriftung praktisch keinen Einfluss auf die Festigkeit des Werkstücks. Dies kann bei mechanisch stark beanspruchten Werkstücken wie Flugzeugteilen ausschlaggebend sein.
Besonders bei der Teilebeschriftung gilt es, hinsichtlich der Prozesssicherheit die folgenden Aspekte zu berücksichtigen. Aufgrund der sehr hohen Standzeit der Beschriftungsnadel hat die Markierung mit Gravostar im Vergleich zum Gravieren den Vorteil, dass die Beschriftungsnadel auch beim Einsatz im Dreischichtbetrieb erst nach mehreren Wochen nachgeschliffen werden muss. Bei zunehmendem Verschleiß nimmt lediglich die Schriftbreite etwas zu, wobei die Betriebssicherheit immer noch erhalten bleibt.
Ein wesentlicher Aspekt besteht in der Zuverlässigkeit, dass jedes Teil neben der sauberen Lesbarkeit auch mit der korrekten Bezeichnung versehen ist und kein Teil vergessen wird. Die Programmierung der Beschriftung erfolgt gleichzeitig mit der Programmierung der Teilebearbeitung. Die Teilemarkierung ist also Bestandteil des automatischen Fertigungsprozesses, wodurch eine sehr hohe Prozesssicherheit gewährleistet ist. Insbesondere in der Flug- und Fahrzeugindustrie wird von Zulieferern vermehrt die absolute Rückverfolgbarkeit der gefertigten Teile gefordert.
Dazu gehören zum Beispiel Fabrikationszeit, Maschinen-Nummer oder Fabrikationsreihenfolge. Um diese Forderung zuverlässig erfüllen zu können, ist es unerlässlich, die Werkstücke direkt auf der Zerspanungsmaschine zu bezeichnen. Aufgrund von Flexibilität und Geschwindigkeit ist das Beschriftungsprinzip mit Gravostar dafür eine effiziente Methode.
Betrachtet man lediglich die Markierzeit, so bringt Gravostar im Vergleich zur konventionellen Beschriftung mit stationären Prägeapparaten oder dem Laser keine Zeiteinsparung (Tabelle). Was jedoch meistens unberücksichtigt bleibt: Der Zusatzaufwand ist bei der nachträglichen Teilekennzeichnung in der Regel wesentlich größer als der eigentliche Beschriftungsvorgang – und dort liegt
ein enormes Einsparungspotenzial.

Prozessintegrierte Markierung reduziert Kosten
Gesamtheitlich betrachtet bringt die prozessintegrierte Beschriftung folgende Einsparungen:

• Einsparung eines zusätzlichen Arbeitsganges
• kein zusätzlicher Transport oder Teilehandling
• kein Zwischenlagern der gefertigten Teile
• Verminderung des logistischen Aufwandes
• Verkürzung der Gesamtfertigungszeit

Last but not least sollte auch als nicht direkt messbarer Aspekt die emotionale Komponente nicht unberücksichtigt bleiben: Neben der Reduktion von Fehlerquellen wird durch die automatisierte Teilemarkierung der Druck auf die Produktionsmitarbeiter vermindert. Auf jedem Werkstück wird bei Bedarf die erforderliche Beschriftung automatisch aufgebracht, ohne dass sich jemand weiter darum zu kümmern braucht. Dies entlastet die Mitarbeiter von zusätzlichen Tätigkeiten und lässt Raum für die Konzentration auf die Kernkompetenzen.
Als Alternative zu den Punktierprägewerkzeugen besteht auch die Möglichkeit, ein Ritzwerkzeug einzusetzen. Dabei wird eine über Druckverstellung vorgespannte Ritznadel über die Beschriftungsfläche geführt. Der Vorteil dieses Systems: Weil das Werkzeug nach dem Ritzverfahren funktioniert, ist kein Nadelantrieb erforderlich. Der Einsatz des Ritzens beschränkt sich jedoch auf eher feine Markierungen.

Druckluftbetriebene Versionen für Sonderanwendungen
Bei den Punktierprägewerkzeugen gibt es neben den Ausführungen mit Nadelantrieb über die Werkzeug-Innenkühlung ebenso druckluftbetriebene Versionen. Diese werden mehrheitlich bei Sonderanwendungen, jedoch auch in Zerspanungsmaschinen bei automatischer oder manueller Einwechslung eingesetzt. Bei Graviermaschinen kann statt der Gravierspindel ein druckluftbetriebenes Punktierprägewerkzeug verwendet werden. Im Vergleich zum Gravieren kann beim Beschriften von zähen Materialien die Produktivität um mehrere hundert Prozent gesteigert werden.

Quelle: MM Das IndustrieMagazin

Das Entgraten undefinierter Kanten wird noch heute meist zeitintensiv von Hand durchgeführt. Beabsichtigt man allerdings im Rahmen einer Automatisierung, auch das Entgraten in einen flexiblen Fertigungsprozess zu integrieren, bedarf es entsprechender Entgratwerkzeuge. Das Unternehmen Wolfensberger AG macht hier mit dem Entgratwerkzeug engraflexx EC von Gravostar Technologies ausgezeichnete Erfahrungen. Und das obwohl die ursprüngliche Automatisierung zunächst auf Eis gelegt ist.

Auslöser war ein Automatisierungskonzept. Für die Solartechnik sollten beim Unternehmen Wolfensberger im Schweizerischen Bauma, nahe Zürich, ursprünglich Bauteile aus Sphäroguss in hohen Stückzahlen gefertigt werden. Da war es den Verantwortlichen wichtig, die Werkstücke komplett fertig bearbeitet von der Maschine zu bekommen. So weit war für Peter Reusser, Leiter der Zerspanungstechnik und Logistik bei der Wolfensberger AG auch alles klar definiert: „Wir wollten dieses Projekt mit einem flexiblen Fertigungssystem automatisieren. Für mich war das Anfangs kein Problem, bis mich unsere Mitarbeiter auf das Thema des Entgratens aufmerksam machten. Das war der Grund, weshalb wir nach einer Lösung suchten.“ Die Lösung war zu diesem Zeitpunkt allerdings im Haus schon bekannt. Der Geschäftsführer des Unternehmens Gravostar Technologies, Urs Schiltknecht hatte die neu entwickelten Entgratwerkzeuge engraflexx EC bereits vorgestellt und bei Wolfensberger wegen Praxistests unter Produktionsbedingungen angefragt. Das Problem war allerdings, dass das Werkzeug nicht zu funktionieren schien. Der Grund hierfür war, dass man die Kontur der Gussteile mit dem Fräser eins zu eins abfuhr. Durch die mögliche Auslenkung der Werkzeuge aber ist es wichtig, den Fräser neben der Kontur anzusetzen. Da durch die unregelmäßigen Oberflächen bzw. Konturen beim Guss ein Entgraten mit herkömmlichen Fräsern nicht möglich war, wurde das Entgraten bei Wolfensberger deshalb weiter von Hand durchgeführt. Eine Situation mit der sich Peter Reusser nicht zufrieden geben wollte. Zumal der Hersteller des engraflexx EC verspricht, dass durch die flexibel auslenkbare Spindel alle Abweichungen zwischen programmierter und effektiver Werkstück-Kontur automatisch ausglichen werden. So ist gewährleistet, dass jede abgefahrene Kante unabhängig von den Positionsdifferenzen immer gleichmäßig entgratet wird.

Die Optik spielt immer eine Rolle
Das Projekt mit den großen Stückzahlen ist im Bauma mittlerweile ebenso auf Eis gelegt wie die angestrebte Automatisierung. Dennoch setzt man jetzt insgesamt drei dieser Entgratwerkzeuge ein. Man hatte das Werkzeugsystem in einem zweiten Anlauf nochmals getestet und für gut befunden. Das war wichtig, denn man wollte das Problem des Entgratens, auch aus wirtschaftlichen Gründen in den Griff bekommen und für eventuell künftige Automatisierungen gerüstet sein. Für René Keller, dem Leiter der CNC-Fertigung bei Wolfensberger ist der Einsatz der Entgratwerkzeuge allerdings nicht als „Allheilmittel“ zu sehen: „Das Entgraten innerhalb des Fertigungsprozess ist zunächst sicher motivierend für die Mitarbeiter. Es verlängert allerdings auch die Maschinenlaufzeiten. Deshalb muss man hier Abwägen zwischen Bearbeitungszeiten und Stückzahlen“. Peter Reusser sieht allerdings alles was keine Wertschöpfung bringt als Verschwendung und dazu zählt auch das Handling der Werkstücke zum manuellen Entgraten. Deshalb ist das Werkzeugsystem engraflexx bei Losgrößen zwischen 10 und 100 Stück, und zahlreichen Wiederholteilen häufig im Einsatz: „Man mag das vielleicht Schweizer Overengineering nennen aber unsere Kunden legen auch Wert auf optische Qualität und die erreichen wir damit“.

Nahezu grenzenlos einsetzbar
Das Entgraten ist seit Jahren ein Thema. Vor allem wenn es wie bei Wolfensberger vorrangig um Guss, also um undefinierte Konturen geht, denn mit herkömmlichen Werkzeugen kommt es unweigerlich zu unterschiedliche Breiten der Phasen. Umso mehr verwundert es, dass man bei Wolfensberger außer Gravostar Technologies  keinen weiteren Anbieter fand. Dazu Urs Schiltknecht: „Es gibt einige Hersteller, die ähnliche Werkzeuge anbieten. Das Problem beim Einsatz im BZA ist jedoch, dass alle diese Werkzeuge mit einer Druckluftspindel arbeiten und eine Luftzufuhr häufig an der Maschine nicht zur Verfügung steht. Der engraflexx EC dagegen ist überall ohne Zusatzinstallation problemlos zu integrieren und wird wie ein Fräser eingesetzt. Das heißt, die Einwechslung erfolgt automatisch über das vorhandene Werkzeugwechselsystem, der Antrieb direkt über die Maschinenspindel“. Im Umkehrschluss bedeutet das, alles was programmierbar ist, ist zu entgraten. Da machen auch die Verantwortlichen in Bauma keine Einschränkungen, denn bislang ist man noch nicht an Grenzen gestoßen.

Die Wolfensberger AG in Blickpunkt
Ob Teile für hydrodynamische Bremsen, Düsenringe zu Turboladern oder Komponenten für Bahnwagen der Schweizerischen Bundesbahnen SBB: Gussprodukte von Wolfensberger in den unterschiedlichsten Werkstoffen sind weltweit zu finden. Zudem wurde vor Jahren die Wolfensberger Zerspanungstechnik als Lohnfertiger und Wertschöpfungspartner aufgebaut. Mit 50 Mitarbeitern konzentriert man sich hier unter anderem auf die wirtschaftliche Bearbeitung schwieriger Werkstoffe und komplexer Bauteile, die Beschaffung von Zukaufteilen sowie die Übernahme von Dispositions,- Planungs- und Steuerungsaufgaben innerhalb der Wertschöpfungskette.

Interessantes am Rande
Der keramische Genauguss wurde von der Wolfensberger AG weiterentwickelt und unter dem eigenen Markennamen Exacast® registriert. Der einzigartige Vorteil ist dabei, die präzise Herstellung von anspruchsvollen Teilen. Dauermodelle aus Kunststoff, Metall, Holz oder Silikonkautschuk werden mit einem schnell härtenden Keramikschlicker abgeformt und anschließend gebrannt. Bei der Wahl des Werkstoffes sind im Stahl- und Eisenbereich praktisch keine Grenzen gesetzt.

Nebenbei bemerkt
Peter Reusser: „Der Einsatz dieser Entgratwerkzeuge kann vor allem bei mannlosen Schichten überzeugen. Man hat damit am nächsten Morgen komplett fertig bearbeitete Werkstücke und muss nicht mit einer Nacharbeit beginnen“.

Quelle: Schweizer Maschinenmarkt

Entgratwerkzeug: Die Wolfensberger AG setzt beim Entgraten von undefinierten Kanten auf das Entgratwerkzeug engraflexx EC von Gravostar Technologies. Das Tool kann ohne Zusatzinstallationen in das Werkzeugwechselsystem eingesetzt werden und punktet bei Losgrößen zwischen 10 und 100 sowie Wiederholteilen.

Für die Solartechnik sollten bei der Schweizer Wolfensberger AG ursprünglich Bauteile aus Sphäroguss in hohen Stückzahlen gefertigt werden. Da war es den Verantwortli­chen wichtig, die Werkstücke komplett fertig bearbeitet von der Maschine zu bekommen. So weit war für Peter Reusser, Leiter der Zerspanungstechnik und Logistik bei der Wolfensberger AG auch alles klar definiert: „Wir wollten dieses Projekt mit einem flexiblen Fertigungssystem automatisieren. Für mich war das Anfangs kein Problem, bis mich unsere Mitarbeiter auf das Thema des Entgratens aufmerksam machten. Das war der Grund, weshalb wir nach einer Lösung suchten.“ Die Lösung war zu diesem Zeitpunkt allerdings im Haus schon bekannt. Der Geschäftsführer des Unternehmens Gravostar Technologies, Urs Schiltknecht hatte die neu entwickelten Entgratwerkzeuge engraflexx EC bereits vorgestellt und bei Wolfensberger wegen Praxistests unter Produktionsbedingungen angefragt.
Das Problem war allerdings, dass das Werkzeug nicht zu funktionieren schien. Der Grund hierfür war, dass man die Kontur der Gussteile mit dem Fräser eins zu eins abfuhr. Durch die mögliche Auslenkung der Werkzeuge aber ist es wichtig, den Fräser neben der Kontur anzusetzen. Da durch die unregelmäßigen Oberflächen beziehungsweise Konturen beim Guss ein Entgraten mit herkömmlichen Fräsern nicht möglich war, wurde das Entgraten bei Wolfensberger deshalb weiter von Hand durchgeführt. Eine Situation, mit der sich Reusser nicht zufrieden geben wollte. Zumal der Hersteller des engraflexx EC verspricht, dass durch die flexibel auslenkbare Spindel alle Abweichungen zwischen programmierter und effektiver Werkstückkontur automatisch ausglichen werden. So ist ge­währleistet, dass jede abgefahrene Kante unabhängig von den Positionsdifferenzen immer gleichmäßig entgratet wird.

Hohe optische Qualität
Das Projekt mit den großen Stückzahlen ist bei Wolfensberger mittlerweile ebenso auf Eis gelegt wie die angestrebte Automatisierung. Dennoch setzt man jetzt insgesamt drei dieser Entgratwerkzeuge ein. Man hatte das Werkzeugsystem in einem zweiten Anlauf nochmals getestet und für gut befunden. Das war wichtig, denn man wollte das Problem des Entgratens, auch aus wirtschaftlichen Gründen in den Griff bekommen und für eventuell künftige Automatisierungen gerüstet sein. Für Ren Keller, dem Leiter der CNC-Fertigung bei Wolfensberger ist der Einsatz der Entgratwerkzeuge allerdings nicht als „Allheilmittel“ zu sehen: „Das Entgraten innerhalb des Fertigungsprozesses ist zunächst sicher motivierend für die Mitarbeiter. Es verlängert allerdings auch die Maschinenlaufzeiten. Deshalb muss man hier abwägen zwischen Bearbeitungszeiten und Stückzahlen.“ Reusser sieht allerdings alles was keine Wertschöpfung bringt als Verschwendung, und dazu zählt auch das Handling der Werkstücke zum manuellen Entgraten. Deshalb ist das Werkzeugsystem engraflexx bei Losgrößen zwischen 10 und 100 Stück, und zahlreichen Wiederholteilen häufig im Einsatz: „Man mag das vielleicht Schweizer Overengineering nennen, aber unsere Kunden legen auch Wert auf optische Qualität, und die erreichen wir damit.“

Undefinierte Konturen
Das Entgraten ist seit Jahren ein Thema. Vor allem wenn es wie bei Wolfensberger vorrangig um Guss, also um un-definierte Konturen geht, denn mit herkömmlichen Werkzeugen kommt es unweigerlich zu unterschiedliche Brei­ten der Phasen. Umso mehr verwundert es, dass man bei Wolfensberger außer Gravostar Technologies keinen weiteren Anbieter fand. Dazu Schiltknecht: „Es gibt einige Hersteller, die ähnliche Werkzeuge anbieten. Das Problem beim Einsatz im BZA ist jedoch, dass alle diese Werkzeuge mit einer Druckluftspindel arbeiten und eine Luftzufuhr häufig an der Maschine nicht zur Verfügung steht. Der engraflexx EC dagegen ist überall ohne Zusatzinstallation problemlos zu integrieren und wird wie ein Fräser eingesetzt. Das heißt, die Einwechslung erfolgt automatisch über das vorhandene Werkzeugwechselsystem, der Antrieb direkt über die Maschinenspindel.‘ Im Umkehrschluss bedeutet das, alles was programmierbar ist, ist zu entgraten. Da machen auch die Verantwortlichen in Bauma keine Einschränkungen, denn bislang ist man noch nicht an Grenzen gestoßen.

engraflexx EC im Detail
Der engraflexx EC wird wie ein konventionelles Werkzeug über die Maschinenspindel angetrieben, wobei die zu entgratende Werkstückkontur von den Maschinenachsen abgefahren wird. Aufgrund der flexibel auslenkbaren Spindel des engraflexx werden auffällige Abweichungen zwischen programmierter und effektiver Werkstückkontur automatisch ausgeglichen. Dadurch ist gewährleistet, dass jede abgefahrene Kante unabhängig von den Positionsdifferenzen immer gleichmäßig entgratet wird. Für die Programmierung bedeutet dies: auch bei komplexen Werkstückkonturen muss lediglich die ungefähre, theoretische Kontur der zu entgratenden Kante programmiert werden. Über die Radiuskorrektur wird die programmierte Entgratkontur so weit gegen die Werkstückkante verschoben, dass die Spindel an allen Stellen leicht ausgelenkt ist.

Quelle: Werkzeuge

Es ist ein notwendiges Übel, das Entgraten. Vielleicht ist auch deshalb die Zahl der Anbieter solcher Werkzeuge überschaubar. Geht es allerdings um das Entgraten undefinierter Konturen ohne Luftspindel, bleibt nur noch die Firma SEH Technik mit ihren Werkzeugsystemen des Typs engraflexx. Damit lassen sich automatisiert und schnell auch nicht definierte Konturen wie bei Guss entgraten.

Alles, was keine Wertschöpfung bringt, ist Verschwendung. So zumindest sieht es der Geschäftsführer eines Schweizer Zerspanungsunternehmens. Geht man davon aus, dass Teilehandling, Lagerung, Transport und dergleichen keine Wertschöpfung bringen, macht es durchaus Sinn, auch das Entgraten in flexible automatisierte Fertigungsprozesse zu integrieren. So lassen sich damit erheblich Zeiten einsparen und durch die Reduktion des manuellen Entgratens zusätzlich Ressourcen gewinnen.

Prozesssicherheit deutlich gesteigert

Mit den von SEH Technik angebotenen engraflexx-Werkzeugsystemen lassen sich die genannten Vorteile realisieren. So ist beispielsweise engraflexx EC, das wie ein konventionelles Werkzeug eingesetzt und über die Maschinenspindel angetrieben wird, für den Einsatz in Bearbeitungszentren ausgelegt.
Positionsdifferenzen zwischen programmierter und effektiver Werkstückkontur werden dabei über eine flexibel auslenkbare Spindel ausgeglichen. Das heisst, selbst bei undefinierten Oberflächen und Konturen wie bei der Gussbearbeitung wird lückenlos gleichmässig entgratet. So muss selbst bei kom­plexen Werkstücken nur eine grobe Kontur der zu entgratenden Kante programmiert werden. Über die Fräser-Radiuskorrektur wird die programmierte «Entgratkontur» dann so weit gegen die Werkstück-kante verschoben, bis die Spindel an allen Stellen ausgelenkt wird. Beim Abfahren passt sich die Spindel automatisch immer der effektiven Werkstückkontur an.
Nun ist aufgrund der flexiblen Spindel aber die Wahl des einzusetzenden Fräsers von entscheidender Bedeutung. Für gewisse Anwendungen werden von SEH Technik daher eigens entwickelte, teilweise speziell geschliffene Fräser angeboten.
Eine Neuentwicklung ist das Werkzeugsystem engraflexx SX. Im Gegensatz zum Typ EC dreht sich bei engraflexx SX lediglich die zusätzlich gelagerte, auslenkbare Spindel — der Werkzeugkörper ist stehend. Dadurch eignet sich dieses System sehr gut für die Bearbeitung feiner Spezialkonturen. Für den Antrieb werden weder Luft noch andere Medien benötigt, und es kann wie ein Winkel- oder Mehrspindelkopf direkt im Bearbeitungszentrum eingesetzt werden. Der Typ SX ist mit beliebiger Werkzeugaufnahme, auch mit IKZ, erhältlich.
Ein spezielles Anwendungsfeld findet dieses System mittlerweile aber auch vermehrt mit dem Einsatz von Bürsten. So werden beispielsweise auf Sonderanlagen Schweissspritzer von Karosseriebauteilen entfernt. Hier war das Problem bislang, dass bei feststehenden Bürsten der Prozess nicht beherrschbar war. Über die Auslenkung der Spindel wird nun die Prozesssicherheit deutlich erhöht und gleichzeitig der Verschleiss der Bürsten reduziert. Dieses Beispiel zeigt, dass Engraflexx SX in unterschiedlichen Verfahren wie dem Entgraten, Nachfräsen, Schleifen, Polieren und Bürsten eingesetzt werden kann.

Zwei Spindelvarianten erhältlich
Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Typen wird das Werkzeugsystem engraflexx AP mit Druckluftspindel vorwiegend in Robotern oder Sonderanlagen eingesetzt. Auch hier ist, wie bei allen Werkzeugsystemen aus der engraflexx-Baureihe, die Spindel auslenkbar. Die vorstehenden schmalen Konturen werden abgefräst, während sich der Fräser wie bei allen engraflexx-Werkzeugen gleichzeitig am Werkstück abstützt. Je nach Form der zu bearbeitenden Werkstückkante werden dabei Standard- wie auch speziell angepasste Sonderfräser eingesetzt. Für dieses Werkzeugsystem sind zudem zwei Spindelvarianten erhältlich.
Die leistungsstarke Lamellenspindel ist für den Betrieb mit geölter Druckluft ausgelegt. Aufgrund der Abnutzung müssen die Lamellen jedoch nach einigen tausend Betriebsstunden ersetzt oder die Spindel ausgetauscht und revidiert werden. Die wartungs- und verschleissfreie drehzahlstabile Tur­binenspindel, hingegen, wird ausschliesslich mit trockener, ölfreier Druckluft betrieben. Daher wird engraflexx AP-T mit Turbinenspindel vorrangig beim Bearbeiten von Werkstücken für den Lebens­mittelbereich oder die Medizinaltechnik eingesetzt.
Damit die Verfügbarkeit der druckluftbetriebenen Systeme stets sichergestellt ist, sind diese auch mit auswechselbaren Spindeln erhältlich. Bei eventuellen Funktionsstörungen aufgrund von Verschleiss oder Kollision lassen sich diese einfach und mit nur wenigen Handgriffen austauschen.

Quelle: Fräsen + Bohren

Die wirtschaftliche Bearbeitung von Werkstücken erfolgt heute in praktisch allen Betrieben mittels modernster CNC-Maschinen — dies schliesst auch Gussteile mit ein. Das nachfolgende Entgraten der Gussteile wird oftmals nach wie vor von den Mitar­beitern manuell mittels Handschleifern usw. erledigt. Mit den innovativen Werkzeu­gen von SEH Technik GmbH kann dieser Entgratprozess automatisiert werden, sodass jedes Werkstück fertig entgratet aus der Maschine entnommen werden kann.

Die Herausforderung beim automatisierten Entgraten von Gussteilen besteht darin, dass die Kanten im Übergang zum Rohguss Abweichungen von teilweise mehreren Millimetern aufweisen. Dieses Problem hat SEH Technik gelöst, indem sie das Werkzeugsystem Engraflexx mit auslenkbarer Spindel entwickelt hat.
Das Prinzip funktioniert folgendermassen: Sobald mit dem im engraflexx eingespannten Fräser gegen eine Werkstückkante gefahren wird, gibt dessen flexibel gelagerte Spindel nach. D. h. der Fräser wird seitlich automatisch in dem Mass weggedrückt, wie aufgrund der Programmie­rung «zu viel» gegen die Werkstückkante gefahren wird – an der einen Stelle sind dies vielleicht vier, an einer anderen ist es lediglich ein halber Millimeter. Somit folgt der Fräser immer der effektiven Werkstückkante, womit Abweichungen gegenüber der programmierten Kontur automatisch ausgeglichen werden. Unabhängig vom Mass der Auslenkung versucht die federvorgespannte Spindel immer, in die neutrale Grundeinstellung zurückzuschwenken. So wird der Fräser immer mit gleichmässigen Druck gegen die Werkstückkante gedrückt.

Einfache Einstellung
Programmiert wird die theoretisch zu entgratende Kontur, ohne dass die Abweichungen zum effektiven Werkstück berücksichtigt werden müssen. Über die Radiuskorrektur erfolgt die seitliche Zustellung zur Entgratkontur.
Der gewünschte seitliche Fräser-Vorspanndruck kann durch einfaches Drehen der Einstellhülse stufenlos eingestellt werden. Daraus resultiert in Kombination mit der Vorschubgeschwindigkeit das Mass der Entgratung. Je nach Werkstückform werden Vorschubgeschwindigkeiten von ca. 2‘000-8‘000 mm/min gefahren. Das bedeutet, dass die Entgratzeiten meistens sehr kurz gehalten werden können.

Vorwärts- oder Rückwärtsentgraten möglich
Insbesondere bei Gehäusen oder anderen Hohlkörpern muss an Durchbrüchen teilweise nicht nur die Aussen-, sondern auch die Innenseite entgratet werden. Mittels doppelseitig schneidenden Sonderfräsern besteht die Möglichkeit, diese Arbeiten von einer Seite auszufüh­ren, ohne dass die Teile geschwenkt bzw. umgespannt werden müssen.

Drei unterschiedliche Werkzeugtypen erhält­lich
Für den Einsatz auf C NC-Maschinen wird meistens der Typ engraflexx EC eingesetzt. Dieser wird wie ein konventionelles Werkzeug über die Maschinenspindel angetrieben. Das Werkzeug ist mit einem Aufnahmeschaft von 20 mm ausgestattet und kann somit in jeder handelsübli­chen Werkzeugaufnahme eingespannt werden. Der Typ engraflexx AP ist mit einer integrierten Druckluftspindel ausgestattet und wird meistens für Sonderanwendungen oder auf Roboteranlagen eingesetzt.
Die neuste Entwicklung, der engraflexx SX, wurde an der EMO erstmalig präsentiert. Als Besonderheit kann dieser Werkzeugtyp an beliebige Antriebsmotoren angeflanscht, wie auch im BAZ über die Maschinenspindel angetrieben werden. Aufgrund der sehr stabil gelagerten, laufruhigen Spindel ist das Werkzeug für verschiedenste Sonderanwen­dungen auch unter gröberen Einsatzbedingungen geeignet.

Anfräsen von präzisen Fasen oder Radien möglich
Bei der Standardanwendung der Werkzeugsysteme steht in der Regel die Teile-Entgratung im Toleranzbereich von ca. 0,2 mm im Vordergrund. In Kombination mit einem seitlichen Anschlagsystem bzw. entsprechenden Sonderfräsern können mit den Werkzeugen auch an schwierig zu definierenden Werkstückkanten genaue Fasen oder Radien angebracht werden. Diesbezüglich laufen zurzeit Abklärungen eines Projekts für das Entgraten bzw. Polieren von grossen Zahnrädern für Windkraftwerke.
SEH zeigte an der EMO zudem neue Werkzeuge für die drei zeitsparenden In-Prozess-Beschriftungsverfahren Ritzmarkieren, Rollprägen und Punktier- resp. Nadelprägen.

Quelle: technica

Meist sind es aktuelle Kundenanforderungen, die Maschinen- und Werkzeughersteller dazu bewegen, sich intensiv mit Weiter- oder Neuentwicklungen zu beschäftigen. Das war bei Unternehmen SEH Technik im Schweizerischen Oberuzwil nicht anders. Mit einem neuen und zum Patent angemeldeten Rollprägewerkzeug werden so künftig bei Beschriftungen die Maßstäbe in Sachen Qualität neu definiert.

Beschriftungen einrollen, das versprechen mittlerweile einige Unternehmen, die Systeme für Markierungen an Bauteilen anbieten. Fakt ist allerdings, das dies nach wie vor mit Ritzmarkierwerkzeugen geschieht. Weil das Ritzen aber als ein undefiniertes Verfahren gilt, so teilweise geprägt oder auch Material abgetragen wird, ist das nicht jeder­manns Sache. Abhängig von Druck und Material ist ein solches Vorgehen also immer als grenzwertig zu betrachten. Aus diesem Grund entwickelte das Un­ternehmen das Rollprägewerkzeug gravostar RB, das erstmals zur AMB 2010 vorgestellt wurde und die Weiterentwicklungen nun zur EMO 2011 präsentiert werden.
Das Besondere an diesen „Gravierwerkzeugen“ ist eine drehende Prägekugel aus Hartmetall mit einem Durchmesser von einem Millimeter, die sich auf der Werkstoffoberfläche abrollt und so eine definierte prägende Beschriftung verspricht. Gegenüber dem herkömmlichen mechanischen Gravieren wird so eine einzigartige Qualität und Optik er­zielt. Die einfache und schnelle Auswechselbarkeit von Verschleißteilen führt zudem zu einer äußerst hohen Verfügbarkeit des Werkzeugs. Wenn man nun aber von Werkzeug spricht, ist das in Bezug auf Gravostar sicher eher untertrieben. Vielmehr handelt es sich dabei um ein Werkzeugsystem, bei dem die Rollprägekugel in einem Werkzeug­gehäuse axial federnd vorgespannt gelagert ist. Wird nun mit der Prägekugel gegen eine Werkstückoberfläche gefahren, baut sich ein definierter Vorspanndruck auf. Bei Unebenheiten oder Maßabweichungen an Bauteilen bringt das in der Praxis entscheidende Vorteile. Einerseits lassen sich an Unebenheiten, je nach Ausführung des Rollprägewerkzeugs bis zu 6 mm und selbst an Schrägen gleichmäßig tiefe Beschriftungen durchführen. Anderseits entsteht durch die definierte Verdichtung des Werkstoffes keine Aufstauchung oder ein Trennen der Materialfasern. Ein weiterer Vorteil des Systems ist, dass es sich in herkömmliche Weldon- oder Spannzangenhalter einspannen lässt und so in Drehautomaten oder auch in BAZ keinerlei Zusatzinstallationen erforderlich sind. Mit Schaftdurchmessern von 12 mm für kleine Drehautomaten bis hin zum RMB 20 sowie dem RB 20, mit Schaftdurchmessern von 20 mm deckt man nahezu alle Bereiche ab.

Quelle: Werkzeug Technik

Mit dem Entgratwerkzeug engraflexx EC von Gravostar Technologies konnte Knödler-Getriebe, Ostfildern, seine Fertigung umstrukturieren und so die Durchlaufzeiten verkürzen.

Automatisierungsbemühungen scheitern häufig an zu geringen Stückzahlen. Speziell bei bestehenden Prozessen ist es aber häufig auch der Zeitmangel, der optimierende Maßnahmen verhindert. So war es auch bei Knödler-Getriebe in Ostfildern, was sich erst mit der kompletten Umstrukturierung der Fertigung änderte, mit der man die Durchlaufzeiten verkürzen wollte. Bei der Bearbeitung von Motorgehäusen ist man diesem Ziel mit dem Entgratwerkzeug engraflexx EC näher gekommen. Damit lassen sich undefinierte Kanten automatisiert entgraten.
Für Motorgehäuse, die in drei Spannungen ausschließlich auf einem Bearbeitungszentrum gefertigt werden, war bei Knödler nach der Bearbeitung noch ein Zwischenschritt für Tieflochbohrungen auf einer Radialbohrmaschine notwendig. Im Anschluss daran gingen die Bauteile normalerweise zum Entgraten und danach in eine Auswaschstation.
Normalerweise deshalb, weil die Gehäuse häufig auf den Transportwegen zum Entgraten, Waschen etc. auf Paletten in den Werkshallen zwischengelagert wurden und bis zum nächsten Bearbeitungsschritt manchmal Tage vergingen. Erschwert wurde diese Situation noch dadurch, dass man den aktuellen sowie den absehbaren Bedarf der Gehäuse fertigte. Das hatte einerseits lange Durchlaufzeiten, andererseits eine intensive Lagerhaltung und damit eine hohe Kapitalbindung zur Folge.
Deshalb stellte man in Ostfildern die gesamte Fertigung um. Die Radialbohrmaschine wurde eliminiert, die Tieflochbohrungen auf dem Bearbeitungszentrum eingebracht. Um auch das Entgraten der Bauteile zu automatisieren, wurde von Gravostar Technologies im Schweizerischen Oberuzwil das Entgratwerkzeug engraflexx EC als Testwerkzeug geordert.

Motorgehäuse werden mit Entgraten fertig bearbeitet
Das war bei Knödler bereits längere Zeit bekannt, jedoch fand man im Alltagsgeschäft nicht die Zeit, sich mit derartigen Neuerungen für Bestandsprodukte intensiv zu beschäftigen. Zunehmend bestand jedoch der Druck, die Fertigungs-Organisation zu verbessern, um die eigene Montage zeitnah beliefern zu können. Mit dem automatisierten Entgraten ist man dem einen großen Schritt näher gekommen, so Knödler.
Die Motorgehäuse werden nun inklusive Entgraten komplett fertig bearbeitet, gehen vom Bearbeitungszentrum in die Waschstation und im Anschluss in die Montage. Entgratet hat man in Ostfildem zwar schon immer, allerdings nur die definierten Kanten. Bei den Motorgehäusen ging es um das Restentgraten undefinierter Kanten. Das wurde bis dahin wegen der großen Teilevielfalt mit etwa 3 000 verschiedenen Gehäusearten und 250 unterschiedlichen Gussteilen noch manuell durchgeführt.
Für Arbeitsvorbereitung und Programmierung ist beim automatisierten Entgraten undefinierter Kanten allerdings einiges zu beachten. Zwar ist das Programmieren an sich nicht aufwändig, denn bei definierten Kanten arbeitet man ja mit ebenfalls definierten Werkzeugdurchmessern. Bei der Bearbeitung von Rohguss dagegen kommt es zu enormen Schwankungen. Das war für Knödler Neuland, weswegen man sich mit Radiuskorrekturen Anfahrstrategien, Feinjustierungen an den Maschinen und anderem beschäftigen musste – was aber laut Knödler relativ schnell gelang.
Die aufwändigen Entgratwerk-zeuge engraflexx EC erreichen laut dem Hersteller eine absolute Prozesssicherheit und unterliegen einem umfassenden Service. Der bei Knödler allerdings nur anfangs benötigt wurde, denn noch immer arbeitet man dort mit dem gleichen Frässtift. Trotz der großen Toleranzen kam es noch zu keinem Werkzeugbruch- oder -verschleiß. Dafür konnte man schon auf Grund von weniger Werkstücktransporten die Kosten deutlich senken.
Statt per Kran von der Maschine zum Entgraten, von Zwischenstation zu Zwischenstation, geht es nun direkt von der Maschine zum Auswaschen. Da man für die Maschine ein gewisses Teilespektrum definiert hat, sinken zudem die Rüst­zeiten und man muss über zwei Schichten nicht zwei Mitarbeiter stationieren. Im Gegenteil, die Mitarbeiter lassen die Maschinen laufen. Damit reduziert sich der Maschinenstundensatz und das Produkt wird günstiger. Der vermeintliche Nachteil der längeren Maschinenlaufzeit durch das automatisierte Entgraten ist so laut Knödler schnell entkräftet.
In Ostfildern fährt man mit 3 000 m/min Vorschub, das sind pro Gehäuse zwischen 2 bis 3 min. Bei Losgrößen je nach Gehäusetyp von 30 Stück ist das zu vernachlässigen, macht aber gleichzeitig deutlich, dass das automatisierte Entgraten sich in der Serienfertigung immer rechnen würde.

Die Entgratwerkzeuge engraflexx gibt es mit drei Auslenkungen, nämlich in der Variante EC mit 5 mm, als Typ EC-E mit einer längeren Spindel und 12 nun Auslenkung sowie als Zwischengröße EC-5 mit 6 mm. Zudem sind mit der LC-Baureihe auch Werkzeuge mit axial gefederter Spindel im Programm.

Quelle: Praxis Produktion

Müssen Werkstücke mit einer Teilenummer oder anderweitigen Beschriftung versehen werden, ist dies immer mit zusätzlichem Aufwand verbunden. Oftmals werden die Teile auf der Maschine graviert oder in einem nachfolgenden Arbeitsgang beschriftet – beides relativ zeit-und somit kostenintensive Verfahren.

Jedes Teil soll fertig beschriftet aus der Maschine kommen. Unabhängig davon, ob es sich um eine einfache Bezeichnung, ein Logo oder eine individuelle Seriennummer handelt. Zudem muss der Beschriftungsvorgang sehr schnell erfolgen. Dies waren die Vorgaben, welche sich das Schweizer Unternehmen Gravostar Technologies bei Entwicklungsstart vor Jahren gesetzt hatte. Entstanden ist daraus das Werkzeugsystem gravostar, welches permanent weiter entwickelt wird. Abgestimmt auf die individuellen Kundenanforderungen sind verschiedene Werkzeugtypen erhältlich. Vom Nadelprägesystem (wobei der Nadelantrieb automatisch über Druckluft bzw. Kühlmittel der IKZ erfolgt) für den universellen Einsatz bis hin zum Rollprägeverfahren für optisch hochstehende, auch sehr kleine Beschriftungen ab ca.1 mm Schrifthöhe.

Beschriftungsablauf wie beim Gravieren
Wie beim Gravieren wird die Beschriftung von den Maschi­nenachsen abgefahren. Nebst dieser Gemeinsamkeit bestehen beim Einsatz von gravostar jedoch folgende wesentlichen Unterschiede: es wird mit stehender Werkzeugspindel gearbeitet. Beim Einsatz auf Drehautomaten bedeutet dies, dass auf ange­triebene Werkzeuge verzichtet werden kann. Als Folge davon kann mit praktisch unbegrenzten Vorschubgeschwindigkeiten gearbeitet werden. Dies wirkt sich genau so positiv auf die Be­schriftungszeit aus wie der Umstand, dass auf das langsame Einstechen auf Beschriftungsposition verzichtet werden kann. Aufgrund der axial federnd gelagerten Beschriftungsnadel kann die Zustellung ebenfalls mit sehr hoher Geschwindigkeit erfolgen.

Prozess-Sicherheit
Welche Auswirkungen ein abgebrochener Gravierstichel oder eine vergessene Beschriftung haben kann wird spätestens bei einer Kundenreklamation ersichtlich und führt oftmals zu teuren Nacharbeiten. Zuverlässige Funktion und höchste Verschleißfestigkeit sind wesentliche Merkmale, welches das Werkzeugsystem gravostar auszeichnet.
Der Beschriftungsvorgang ist integrierter Bestandteil des Fertigungsprogramms und läuft automatisch ab, womit das Risiko von vergessenen Beschriftungen eliminiert ist. Es findet kein Materialabtrag, sondern lediglich eine Materialverdichtung bzw. -Verdrängung statt.
Aufgrund der abrollenden Kugel kann mit den Rollpräge-Werkzeugen die Beschriftung sogar lediglich durch Glättung der Oberfläche aufgebracht werden. Dadurch werden keinerlei Materialfasern durchtrennt und es tritt keine Schwächung der Werkstücke auf. Der Druck auf die Beschriftungsnadel bleibt unabhängig von der Einsatzdauer immer konstant, wodurch ein Nadelbruch praktisch ausgeschlossen ist. Durch die axiale Federung der Nadeln werden zudem allfällige Maß- oder Positionsdifferenzen der Beschriftungsfläche vom Werkzeugsystem automatisch ausgeglichen – ohne Einschränkung der Beschriftungsqualität.

Fazit: mit dem Beschriftungssystem gravostar lassen sich Beschriftungslösungen realisieren, welche bisher unmöglich schienen. Dies können Anforderungen sein wie die Beschriftung von unbearbeiteten Getriebegehäusen aus Sandguss mit entsprechenden Maßdifferenzen bis hin zu sehr feinen Werkstücken, welche in der Luftfahrt oder Medizintechnik eingesetzt werden. Auf der AMB können die Werkzeugsysteme bei der Fa. Spangenberger besichtigt werden.

Quelle: DREHTEIL + DREHMASCHINE