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17.05.2018

Gewindeformen in Stanz- und Umformwerkzeugen

Rolf Hänggi Werkzeugbau nutzt Systemprogramm Fetu von Fibro

Mit dem kompakten, modular aufgebauten System lassen sich auch komplexe Stanzbiegeteile prozessintegriert mit Gewinden ab M0,8 versehen, ohne dass eine separate Automation erforderlich ist. Damit steigen sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Prozesssicherheit. Selbst in hochfestem Stahl liefert Fetu gute Ergebnisse und lässt sich bei Bedarf schnell und flexibel an veränderte Prozessparameter anpassen.

„Unsere Kunden kommen oft mit Anforderungen an der Grenze des Machbaren zu uns“, berichtet Pascal Hänggi, CEO und Mitinhaber der Rolf Hänggi AG aus Grenchen. Das 1989 gegründete Unternehmen hat sich zu einem renommierten Anbieter für Mikrostanz- und Umformteile entwickelt. Kunden kommen unter anderem aus der Schweizer Uhrenindustrie und der Medizintechnik.

Der interne Werkzeugbau produziert 90 Werkzeuge pro Jahr

Rolf Hänggi nutzt Fetu für Miniaturgewinde in hochkomplexen Teilen. Die kleinste Gewindegröße liegt bei M0,8. © Rolf Hänggi AG

Rolf Hänggi bündelt unter seinem Dach Engineering-, Werkzeugbau- und Fertigungs-Know-how und versteht sich als Entwicklungspartner und Problemlöser. 45 Mitarbeiter und eine hochautomatisierte Produktion gewährleisten einen Output von rund 90 Werkzeugen und mehr als 15 Milliarden Teilen pro Jahr. Das Spektrum reicht von miniaturisierten Zahnrädern, Klammern und Federn für Uhrwerke bis hin zu Titankomponenten und Filtern, die beispielsweise in Hörgeräten zum Einsatz kommen.

Die rasante Entwicklungsgeschwindigkeit in der Elektronikindustrie macht sich auch bei Rolf Hänggi bemerkbar: Zum einen müssen Aufträge oft unter hohem Zeitdruck realisiert werden. Zum anderen kommt es seitens der Auftraggeber immer wieder zu Modifikationen, die sich auf die Werkzeuge und den Prozess auswirken. „Schnelligkeit ist für uns ein entscheidendes Kriterium“, unterstreicht Pascal Hänggi. „Wir sind immer wieder gefordert, große Volumen in kurzer Zeit zu produzieren.“ Schon früh hat das Unternehmen daher begonnen, seinen Werkzeugbau zu standardisieren.

So funktioniert Fetu

Das Team der Gewindeformer (von links): Entwicklungsleiter und Mitinhaber Andreas Hänggi, Produktionsleiter Marc Maradan und der Leiter Werkzeugmontage, Luc Marti. © Rolf Hänggi AG

Die elektronisch gesteuerte Gewindeformeinheit Fetu von Fibro fügt sich mit ihrem modularen Konzept und ihren Freiheitsgraden bei der Prozessgestaltung gut in den Werkzeugbau von Rolf Hänggi ein. Das Systemprogramm wurde speziell für das integrierte Gewindeformen in Stanz- und Umformwerkzeugen, Stanz-Biegeautomaten, Vorrichtungen, Transferpressen und Automationsanlagen entwickelt. Der über eine ausziehbare Gelenkwelle angebundene Servomotor ist in der Lage, das Formerwerkzeug innerhalb von 25 ms auf die vorgegebene Drehzahl zu beschleunigen. So ist gewährleistet, dass das Werkzeug vor dem Eindringen in das Werkstück die maximal erreichbare Umformgeschwindigkeit erreicht und die kalkulierte Hubgeschwindigkeit eingehalten wird – ebenso wie die gleichbleibenden Umformgeschwindigkeiten von über 100 m/min und die besonders langen Standzeiten des Gewindewerkzeugs. All dies ermöglicht laut Hersteller hohe Taktraten, eine maximale Prozesssicherheit, kurze Rüstzeiten und eine hohe Energieeffizienz. Unabhängig vom Pressenhub werden die Gewinde stets unter optimalen Bedingungen eingebracht.

Wie die Gewindeformeinheit einen Technologiesprung verursachte

Speziell für kleinste Gewindegrößen: die Miniaturausgabe der Fetu-Einheit. © Fibro

Aus Sicht von Entwicklungsleiter Andreas Hänggi hat sich Fetu bei der Prozessentwicklung für komplexe Stanz- und Umformteile als entscheidende Komponente erwiesen. „Für uns war die Gewindeformeinheit ein echter Technologiesprung. Mit ihr lassen sich auch anspruchsvollste Teile aus hochfestem Stahl mit hohen Anforderungen an Form, Lage und Oberfläche unmittelbar im Werkzeug mit Gewinden von M0,8x0,2 versehen“, hebt Andreas Hänggi hervor. Weder aus Zeit- noch aus Kostengründen sei es denkbar gewesen, den Prozess außerhalb des Werkzeugs in einer separaten Automation zu realisieren. „Der Vorteil der elektrisch gesteuerten Einheit besteht darin, dass wir den Prozess sehr flexibel variieren können und dass die eigentliche Formereinheit sehr kompakt baut“, erläutert Hänggi. „Je kleiner die Einheit wird, desto größer ist unser Spielraum und desto flexibler werden wir.“

Da der Antrieb über einen externen Servomotor erfolgt, entfallen bei Fetu aufwendige Aufbauten und Abstimmarbeiten am Werkzeug. Stattdessen wird der kompakte Kopf der Einheit unmittelbar in das Werkzeug montiert. Die übrigen Komponenten, wie der Servomotor oder ein optionales Winkelgetriebe,
können außerhalb platziert und über die Gelenkwelle mit dem Formerkopf verbunden werden. Hinzu kommt ein Höchstmaß an Flexibilität, denn über einen Tausch der Leitspindel und des Werkzeugs lässt sich die Gewindegröße mit der frei programmierbaren Steuerung jederzeit variieren. Zudem kann anstelle des nicht spanenden Gewindeformers bei Bedarf auch ein Gewindeschneider eingesetzt werden.

Die Einheit kontrolliert sich selbst – und stoppt im Notfall

Um den Prozess zu optimieren, hat Andreas Hänggi gemeinsam mit Produktionsleiter Marc Maradan und dem Leiter Werkzeugmontage, Luc Marti, die komfortablen Möglichkeiten des Systems voll ausgenutzt. So konnten im Rahmen der Prozessentwicklung die einzelnen Parameter, wie beispielsweise die Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit des Formers oder dessen Drehzahl, flexibel variiert werden. Auf diese Weise ließ sich sicherstellen, dass die Former nicht brechen oder vorzeitig verschleißen und dass das komplexe Teil mit seinen zahlreichen Biegungen, Bohrungen, Gewinden und abgerundeten Kanten spannungsfrei bleibt. Prozessbedingt arbeitet das System bei Rolf Hänggi mit 100 Hub/Minute. Bis zu 180 Hub/Minute erlaubt es maximal. Eine hochgenaue Prozessüberwachung stellt sicher, dass die Anlage im Falle eines Fehlers unmittelbar stoppt und in eine sichere Position fährt, sodass Schäden am Werkzeug minimiert werden. „Die Einheit kontrolliert selbst, ob der Prozess funktioniert. Zusätzlich überwachen wir mit einem induktiven Sensor, ob der Former vorhanden ist“, erläutert Andreas Hänggi. Sämtliche Datensätze können ausgelesen und als QS-Protokoll zusammengefasst werden.

Einfache Inbetriebnahme der mobilen Steuereinheit

Blick in die Produktionshalle von Rolf Hänggi © Rolf Hänggi

Die Inbetriebnahme und Programmierung des Systems an der mobilen Fetu-Steuereinheit war einfach. Dabei werden die Werte für Gewindedurchmesser, Gewindetiefe und Geschwindigkeit beim Ein- beziehungsweise Ausfahren sowie die Toleranzbreite der Prozessüberwachung per einmaliger Eingabe hinterlegt. Bei einem Werkzeugwechsel beziehungsweise bei einem Wechsel der Steuereinheit an eine andere Presse ruft der Bediener lediglich den passenden Datensatz auf, schon kann der Prozess starten. Diese Flexibilität wissen Pascal und Andreas Hänggi zu schätzen. Mittlerweile haben die beiden mehrere Projekte mit Fetu realisiert und arbeiten bereits an den nächsten Anwendungen, diesmal mit Mehrfachformerköpfen, um ein M0,8- und zwei M1-Gewinde parallel zu formen.

„Wenn man den Invest gemacht hat, nutzt man die Einheit automatisch auch bei kleineren Stückzahlen von 20 000 bis 30 000 Teilen“, betont Pascal Hänggi. Dass Fibro speziell für kleinste Gewindegrößen eine Miniatureinheit entwickelt hat, kommt Rolf Hänggi entgegen. Mit einer Breite von nur 30 mm lässt sich der Mini-Formerkopf auch in kleinste Werkzeuge integrieren. Die dazugehörigen Miniaturmotoren sind in puncto Leistung und Robustheit mit den größeren Systemen vergleichbar. Die Mini-Einheit ist für Gewinde von M0,8 bis M3,5 geeignet. Mit ihr lassen sich Steigungen von 0,2 bis 0,6 mm realisieren. Die große Einheit ermöglicht Gewinde von M0,8 bis M24.

Unternehmensinformation

FIBRO GmbH Werk II

August-Läpple-Weg
DE 74855 Hassmersheim
Tel.: 06266 730
Fax: 06266 73-237

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