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WNT unterstützt Empire Cycles bei der Herstellung ihres VX8 Downhill Mountainbike

14.12.2015

[Translate to Österreich:] Bilder oben: Dieses Setup wurde von WNT entwickelt, um der Firma Empire Cycles zu helfen, die Durchlaufzeiten um 68 % zu reduzieren.

[Translate to Österreich:] Bilder oben: Das Rohmaterial, daneben das gefertigte Steuerrohr und schließlich das fertige Produkt am Empire VX8 Downhill Mountainbike.

Mit Kreativität steigert WNT das Leistungsvermögen der Drei-Achs-Maschine des britischen Fahrradherstellers Empire Cycles

Ist die Investition in ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum notwendig? Diese Frage hat sich vor einiger Zeit die Firma Empire Cycles gestellt, als sie ein Teil für ihr neues Fahrrad fertigen wollten. Die Durchlaufzeit an ihrer 3-Achs-Maschine war viel zu hoch und für die Produktion einfach unwirtschaftlich. Eine Lösung für das Problem fand schließlich WNT. Der Spezialist für Zerspanungswerkzeuge entwickelte eine kreative Bearbeitungsstrategie, mit der die Bearbeitungszeit der Teile um fast 70 % reduziert werden konnte.

Die britische Firma „Empire Cycles“ hat sich auf die Entwicklung und Herstellung hochwertiger Mountain- und Downhillbikes spezialisiert. Besonderes Aufsehen erregte das Unternehmen im Jahr 2014, als es den ersten 3D gedruckten Fahrradrahmen aus Titan präsentiert hat, für dessen Finishing-Prozess Werkzeuge von WNT zum Einsatz kamen. Aber auch für die Schwingen und Rahmen ihrer Bikes, die nicht aus dem 3D-Drucker kommen, sondern aus massiven Aluminiumblöcken zerspant werden, nutzt Empire Cycles seit Jahren die Werkzeuge von WNT. Aus diesem Grund war es naheliegend, dass der Fahrradhersteller aus dem Nordwesten Englands auch bei der Entwicklung ihres neuesten Modells, dem VX8 (Vertical Cross 8-Inch Travel), auf die Unterstützung von WNT zurückgegriffen hat.

Das VX8 ist als Downhill-Bike konzipiert und wird teilweise aus Komponenten des Vorgängers, dem Mountaincross-Bike MX6, hergestellt. Doch um Gewicht zu reduzieren und die Performance zu verbessern, wurden auch viele neue Teile speziell für dieses Bike entwickelt. So entschloss man sich unter anderem das Steuerrohr, das die vordere Gabel mit dem Rahmen verbindet, mit einem CNC-Anwendungsverfahren zu fräsen. Doch aufgrund der komplexen Form dauerte die Fertigung des Steuerrohrs fast 2 Stunden und damit viel zu lang, um im Falle einer Produktion wirtschaftlich zu bleiben.

„Idealerweise werden solche Teile mit einem Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum in einem Durchgang bearbeitet, doch Empire Cycles verfügt nur über eine Drei-Achs-Maschine“, erklärt Tony Gale, Projekt- und Vertriebsingenieur der WNT. „Da es zur Firmenphilosophie von Empire Cycles gehört, alle Produkte in ihrer Werkstatt in Großbritannien zu entwerfen, zu bearbeitet und zu verbauen kam eine Auslagerung des Auftrags an eine andere Firma nicht infrage. Auch die Investition in ein Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum war keine Option, also musste eine andere Lösung gefunden werden“, so Gale. „Aus diesem Grund wandte sich Empire Cycles an uns, um das Projekt zu überprüfen und einen realisierbaren Prozess zu finden. Die Herausforderung bestand darin, mit der bestehenden Drei-Achs-Maschine die Durchlaufzeit pro Steuerrohr um fast 50% zu reduzieren“, so der WNT Techniker.

WNT nahm die Herausforderung an und arbeitete im hauseigenen Technical Center an einem wirtschaftlicheren Prozess, der bei Empire Cycles ebenfalls umgesetzt werden konnte. Für die Anwendungstechniker bei WNT war das die Gelegenheit, um ihrer Kreativität freien Lauf zu lassen und eine gangbare Strategie mit den Spannsystemen und Werkzeugen der WNT zu finden. Nach reiflicher Überlegung konnte eine Lösung gefunden werden. Die Techniker entschlossen sich dazu, den Prozess mit einem Nullpunkt-Spannsystem in vier Arbeitsvorgänge aufzuteilen und nach jedem Durchlauf zwei Komponenten fertigzustellen.

Im ersten Durchgang wurden die Alluminiumbolzen paarweise mit einem WNT ZSG Centric Schraubstock gehalten, sodass der Standort des Nullpunktsteckers für den zweiten Vorgang bearbeitet werden konnte. Nachdem die Teile fertig waren, wurden sie auf die Nullpunkt-Grundplatte für den zweiten Durchgang übertragen. Bei der Verwendung der neuen VHM Fräser Typ W, wurden die Außenprofile und Taschen geschruppt und geschlichtet. Nach dieser Bearbeitungsfolge wurden die Teile um 90° gedreht und befestigt, um die Hauptbohrung des Bauteils fertigzustellen. Im letzten Durchgang wurden schließlich noch die Außenprofile und Taschen der zweiten Seite des Teils geschruppt und geschlichtet.

Die innovativen Typ W Fräser zeichnen sich durch ihre runde Geometrie und ihren Sonderanschliff aus, die dafür sorgen, dass kleine Späne mithilfe der Kühlmittelzufuhr leicht vom Schneidbereich entfernt werden können. Außerdem verfügt der Fräser über eine Geometrie, die speziell zum Tauchen konzipiert wurde. Bei den Schruppanwendungen der Teile wurde ein Torusfräser verwendet, der bei diesem Projekt eine Spindeldrehzahl von 11.000 Umdrehungen/Minute und einen Vorschub von 2500mm/Minute zuließ. Bei der Schlichtbearbeitung wurde die Kugelkopfvariante des Typ W Fräsers verwendet, mit dem eine Spindeldrehzahl von 10.000 Wiederholungen/Minute und ein Vorschub von 2000 mm/Minute möglich waren. Mit diesen Schnittdaten konnten zwei Teile in nur einer Stunde und 10 Minuten gefertigt werden. Ein Steuerrohr war somit in nur 35 Minuten fertiggestellt, was eine Reduzierung der Durchlaufzeit im Vergleich zur ersten Bearbeitung von 68% entspricht. Die von Empire anvisierte Durchlaufzeit, die notwendig ist, um das Projekt wirtschaftlich tragbar zu machen, wurde damit um fast 50% unterboten.

„Es war eine faszinierende Herausforderung für uns, eine Bearbeitungsstrategie auf einer 3-Achs-Maschine zu entwickeln, die mit einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum normalerweise kein Problem dargestellt hätte. Doch nicht jeder hat den Bedarf oder die Mittel in ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum zu investieren und muss eben mit dem arbeiten, was vorhanden ist. Wichtig ist, dass man sich von alten Arbeitsweisen verabschiedet und neue Wege findet. Mit den Produkten aus dem WNT-Sortiment und etwas Hirnschmalz konnten wir eine Alternative erarbeiten, die es Empire Cycles und auch anderen Kunden ermöglicht, die Kapazität ihrer 3-Achs-Maschinen zu maximieren. Wir haben bereits deutlich in unsere Anwendungsbetreuung investiert und werden uns auf diesem Gebiet sicherlich noch stetig weiterentwickeln, denn das Kundeninteresse ist bereits riesig. Aber unsere Kunden profitieren nicht nur von unserem Know-how. Ein weiterer Vorteil ist, dass wir die neuen Bearbeitungsstrategien/-prozesse für die Maschinen der Kunden bei uns im Technical Center entwickeln können. Das bedeutet für die Kunden, dass sie an ihren Maschinen keine wertvolle Produktionszeit verlieren. Der ganze Prozess ist für sie somit absolut risikofrei. Für uns ist das ein weiterer Schritt in unserem umfassenden Servicekonzept „TOTAL TOOLING“, das unsere Kunden schätzen und nicht mehr missen möchten“, erklärt Tony Pennington, Managing Direktor von WNT UK.

Anmerkung der Redaktion: Auf der „Mach 2016“ in Birmingham am Messestand der WNT (Nr. 5641) wird das Empire VX8 zusammen mit dem Spannsystem und dem Werkzeug, das für die schnelle Durchlaufzeit verantwortlich war, ausgestellt.