#gratfrei Made in Germany - höchste Qualitätsansprüche beim Entgraten von komplexen Bauteilen für die Medizintechnik
Mit lediglich drei Werkzeugtypen des Entgratspezialisten KEMPF, wurde die Entgratung von Hydraulikkomponenten, die mit einer Vielzahl von (Quer-) Bohrungen durchzogen sind, bei Weigel&Schwarz in Wetzlar komplett automatisiert
(PresseBox) - In der deutschen Zerspanungsindustrie stehen weiterhin Präzision und Prozesssicherheit im Mittelpunkt. Am Beispiel der Weigel & Schwarz Präzisionstechnik GmbH in Wetzlar zeigt sich, wie durch den Einsatz spezialisierter Entgratwerkzeuge von KEMPF die Entgratung hochkomplexer Bauteile automatisiert und nachhaltig verbessert werden konnte. Im Fokus steht dabei ein sicherheitsrelevantes Bauteil, das beim Hydraulikspezialisten ROEMHELD in Fußpumpen für den Medizinbereich eingesetzt wird.
Das 1957 unter Richard Weigel gegründete Unternehmen „Weigel & Schwarz Präzisionstechnik GmbH“ spezialisierte sich zunächst auf die Lineartechnik. Mit der Übernahme durch die Familie Wolni im Jahr 2004 erfolgte die sukzessive Neuausrichtung hin zur spanenden Bearbeitung von Metallen und Kunststoffen. Der Betrieb, der heute in der zweiten Generation von Günter und Lana Wolni geführt wird, verfügt über einen modernen Maschinenpark mit 4- und 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentren und bietet ein breites Leistungsspektrum: von der Materialbeschaffung über die präzise Zerspanung bis hin zu Oberflächenveredelung und Montage. Als „Lohnfertiger“ werden dabei vor allem anspruchsvolle und qualitativ hochwertige Frästeile in Klein- und Mittelserie aus Aluminium, Edelstahl, Titan, Messing und Kunststoff für Kunden in unterschiedlichen Industrien gefertigt, unter anderem Zylindergehäuse, Linearführungen, Linsen- und Objektivhalter, sowie weiteren Komponenten für die Optikindustrie und den allgemeinen Maschinenbau.
Unsichtbare Grate im Bauteil
Die ROEMHELD-Gruppe mit Hauptsitz in Laubach, einer der führenden Anbieter von Spanntechnik, Montage- und Antriebslösungen, ist außerdem weltweit für hydraulische Komponenten bekannt. Aus dem eigentlichen Antrieb heraus, Rüstprozesse für Maschinen zu beschleunigen, sind viele Erfindungen entstanden, darunter die „Fußpumpe“ in geschlossener Bauweise, die maximale Effizienz ohne Leckagepunkte garantiert und ihre Anwendung in der Automatisierung, im Maschinenbau, in der Medizintechnik und im Pflegebereich findet. Der Weltmarktführer in diesem Bereich arbeitet bei der Fertigung bestimmter Einzelkomponenten bereits seit Jahren eng mit Weigel & Schwarz zusammen. Die hohen Vorgaben lassen sich mit dem Lohnfertiger in „direkter Nachbarschaft“ unkompliziert und mit gleichem Qualitätsdenken umsetzen.
Mit nur drei Entgratlösungen zur gratfreien Fertigung
Erst nach Kontaktaufnahme zu Marcus Schneider, Außenvertriebstechniker der Firma KEMPF aus Reichenbach an der Fils, nahm das Vorhaben wieder Fahrt auf. Zunächst wurde die Fertigung der Alubauteile gesamtheitlich betrachtet und unter Einbeziehung der bereits vorhandenen Abläufe, eine „Entgratstrategie“ entwickelt. „Bei der Auswahl der geeigneten Werkzeuge spielt es immer eine Rolle, warum bzw. wie die Grate entstehen und wo bzw. wie diese im Bauteil liegen. Also beispielsweise ob die Grate in eine Hauptbohrung ragen oder diese von der Hauptbohrung in eine Querbohrung gedrückt werden“, gibt Marcus Schneider zu verstehen. Auch Schnittparameter und die Reihenfolge der eingesetzten Werkzeuge spielen eine wichtige Rolle, um eine implementierbare Strategie zu entwickeln.
Bei dem Pumpkolbengehäuse gab es unter anderem mehrere geometrisch bedingte Herausforderungen: zwei Tieflochbohrungen treffen unter einem definierten, nicht rechten Winkel auf jeweils eine Bohrung mit dem Bohrungsverhältnis 1:1 auf unterschiedlichen Ebenen. Eine Querbohrung trifft rechtwinklig auf eine Hauptbohrung im Bohrungsverhältnis 1:2 (Querbohrung zu Hauptbohrung) an der Schneidenecke zur Bohrspitze. Eine weitere Querbohrung trifft rechtwinklig auf eine Gewindebohrung im Bohrungsverhältnis etwa 1:2 (Querbohrung zu Hauptbohrung). Darüber hinaus schneidet eine weitere Tieflochbohrung zwei Gewindebohrungen außerhalb der Bohrungsachsen und dazwischen „halboffen“ den Boden einer zylindrischen Bohrung. Die Voraussetzung dabei ist immer: alle Konturen und Verschneidungen müssen absolut #gratfrei sein, da sich kein Grat lösen und ins hydraulische System gelangen darf. Unter Berücksichtigung der gegebenen Bearbeitungsabläufe und Spannsituationen wurden daraufhin die Entgratwerkzeuge und -strategien ausgewählt, die innerhalb weniger Wochen eine „serienreife Komplettfertigung“ ermöglichten und dafür sorgen, dass die Bauteile nun, wie gewünscht und vorausgesetzt, absolut #gratfrei direkt von der Maschine kommen. Markus Götzelmann, Technischer Innenvertriebsmitarbeiter der Firma KEMPF, legte anhand der Zeichnungen und 3D-Modelle die entsprechenden Werkzeuge aus. „Es waren hierfür lediglich drei Entgratlösungen notwendig, sodass sich auch die Werkzeugwechselzeiten absolut in Grenzen halten“, so Lana Wolni.
Zu den drei ausgewählten Entgratwerkzeug-Typen gehört zum einen das „Back-Burr Cutter & Path Entgratsystem, bestehend aus einem Kugelfräser („Lollipop“) mit einem Freiheitsgrad von 290° und einem Pfad (NC-Datensatz) zum Abfahren der Kontur zum sekundärgratfreien Entgraten auf der CNC-Maschine. Der optimale Schnittwinkel wird beim Back-Burr Cutter durch den von KEMPF bereitgestellten NC-Datensatz für jeden einzelnen Koordinatenpunkt schon im Vorfeld berechnet. Das sorgt dafür, dass der Fräser, als bisher einzige Werkzeuglösung auf dem Markt, den Eingriffspunkt an der Schneide des Fräsers während der Bearbeitung versetzen kann und somit die gesamte Schneide ausgenutzt und nicht nur punktuell abgenutzt wird. Diese Optimierung verhindert den vorzeitigen Werkzeugverschleiß und verlängert die Lebensdauer des Fräsers erheblich.
Als zweite Werkzeuglösung kommt ein HSD-Werkzeug (High Speed Deburring) zum Einsatz. Das Werkzeug wird mit IK-Druck von 6-8 bar beaufschlagt, der die Schneiden am Werkzeugkopf „ansteuert“, sodass diese an den gewünschten Stellen im Bauteil ausklappen. Der IK-Druck sorgt zudem dafür, dass die Schneiden in alle Vertiefungen wie z.B. Querbohrungen und Nuten greifen und den Grat sehr prozesssicher entfernen.
Als dritter Werkzeugtyp werden zwei Keramikfaser-Bürsten eingesetzt, um die Komplettentgratung des Bauteils zu garantieren. Die in ihren Vorteilen nicht zu übertreffenden Keramikfaser-Bürsten bestehen aus einzelnen Keramikfasern, die wiederum aus einem 80-prozentigen Anteil technischer Keramik (Al2O3-Aluminiumoxid) bestehen und nur 20 % Bindeanteil aufweisen. Diese Keramik eignet sich dann, wenn Werkstücke ein besonderes Oberflächenfinish benötigen oder wie in diesem Fall, keine Anhaftung stattfinden darf, die sich ggf. im späteren Ölkreislauf wieder lösen könnte. Die „Oxidkeramik“ besitzt darüber hinaus eine hohe Härte (härter als Stahl), ist jedoch gleichzeitig so flexibel, dass sie sich der Werkstückoberfläche anpasst und somit eine gleichmäßige Schleifwirkung entsteht. Zudem ist diese Art von Keramik sehr hitzebeständig, formstabil und bei Entgrat- bzw. Polierarbeiten sehr verschleißfest. Eine weitere Eigenschaft ist, dass sich die einzelnen Keramikfasern nach dem Bearbeiten immer wieder in ihre Ursprungsform zurückstellen. Deshalb wird dieser Werkzeugtyp auch gerne als „Cross-Hole Bürste“ zum Entgraten von (Quer-) Bohrungen herangezogen. Bei ca. 6.000 U/min spreizen sich die Fasern durch die Fliehkraft auf und entfernen so auch kleine Grate in Freistichen, die sonst in tieferen Geometrien nicht erreicht werden können. Als letztes Werkzeug kommt eine zweite Keramikfaser-Bürste am Bohrungsaustritt im zylindrischen Absatz zum Einsatz. Ein kleiner Restgrat, der dort nach dem Bearbeiten entsteht, wird mit einer kleinen Oberflächenbürste rückstandslos entfernt.
Mit dieser Werkzeugkombination konnten alle kritischen Querbohrungen prozesssicher und vollständig entgratet werden. Alle Arbeitsschritte erfolgen nun direkt in der Maschine – ohne zusätzliche manuelle Nacharbeit, sodass das CNC-Zentrum seither auch in der mannlosen zweiten „Geisterschicht“ betrieben wird, ohne sich um die Qualität sorgen zu müssen.
Das Ergebnis: Reproduzierbare Qualität ohne Nacharbeit Made in Germany
Die Ergebnisse sprechen für sich: Seit Einführung der KEMPF-Werkzeuge liefert Weigel & Schwarz die Alu-Bauteile an ROEMHELD in gleichbleibender, absolut gratfreier Qualität. Bei der 100 %-Prüfung durch die Qualitätssicherung von Weigel & Schwarz und ROEMHELD gab es seither kein Teil, das die Anforderungen nicht erfüllte. „Mit dem Block in dieser super Qualität gehen wir direkt in unsere Montage“, ergänzt Alexander Schul, Produktmanager bei der ROEMHELD Gruppe. Für Weigel & Schwarz bedeutet dies, dass die Bauteile seither prozesssicher und mit einer hohen Wiederholgenauigkeit hergestellt werden können. Zudem besteht nun die Möglichkeit der 24/7-Komplettfertigung, was in der Serienfertigung dieser Bauteile einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil darstellt und eine hohe Effizienz garantiert.
Es zeigte sich also, dass auch in etablierten Fertigungsprozessen viel Optimierungspotential steckt. Durch die Integration der Entgratung in den CNC-Prozess konnte Weigel & Schwarz die Qualität steigern, die Prozesssicherheit erhöhen und gleichzeitig Ressourcen im Betrieb effizienter einsetzen. Die Kombination aus Präzisionstechnik bei Weigel & Schwarz, den sicherheitskritischen Anforderungen bei ROEMHELD und den Werkzeuglösungen von KEMPF unterstreicht, welchen Stellenwert eine prozesssichere, gratfreie Fertigung hat. Sie schafft nicht nur technische Vorteile, sondern stärkt zugleich den Anspruch, komplexe und hochpräzise Komponenten wettbewerbsfähig in Deutschland herzustellen – ganz im Sinne von „Made in Germany“.
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Unternehmensinformation / Kurzprofil:
Datum: 06.11.2025 - 14:54 Uhr
Sprache: Deutsch
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Ansprechpartner: Henrike DraheimMichael Minich
Stadt:
Reichenbach
Telefon: 07153 954939+49 (7153) 954929
Kategorie:
Maschinenbau
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