Sonderteil Werkzeugmaschinen
Komplettbearbeitung

ZB Weingärtner
Bild 1. Das Stechdrehen der Turbinenwelle war eine von vielen anspruchsvollen
Bearbeitungsoperationen, für die nebender passenden Maschine auch ein eigenes Werkzeugkonzept entwickelt wurde.

Großteilefertigung „par excellence“ dank Bearbeitungszentrum in neuer DimensionÜberzeugendes Konzept für die
Komplettbearbeitung von Turbinenwellen
Für einen amerikanischen Energiekonzern hat der Spezialist für die Großteilebearbeitung Weingärtner Maschinenbau das Konzept eines bewährtenBearbeitungszentrums aus der mpmc-Baureihe „hochskaliert“. Die Fertigungsaufgabe war anspruchsvoll, der zeitliche Rahmen eine Herausforderung: So stand für die benötigte Turbinenrotorwelle mit „gigantischen“
Abmaßen nur ein einziges wertvolles Rohteil aus hochfestem Stahl zurVerfügung. Mit der neuentwickelten „mpmc 2000S“ lassen sich jetzt
Werkstücke mit einer Masse bis zu 60 t komplett bearbeiten. Maßgeblichen Anteil am Erfolg des Projekts hatte zudem das Werkzeugkonzept.

Passend zur Maschine von Weingärtner
entwickelten die Hartmetall-Experten
Ceratizit aus Reutte/Österreich das Bearbeitungskonzept und lieferten die benötigten
Schlüsselwerkzeuge. Durch die Kombination des Fertigungs-Know-hows der beiden
Partner konnte in dem anspruchsvollen
Projekt eine besondere Bearbeitungsqualität erzielt werden. Die Bearbeitungszeit für
die gigantische Turbinenwelle, die in Gasoder Dampfturbinenkraftwerken zum Einsatz kommt, Bild 1, ließ sich zudem auf ein
Drittel des zuvor für diesen Bearbeitungsprozess üblichen Zeitbedarfs reduzieren.

erwies sich mit @ 2000 mm und 60 t als extrem groß und entsprechend schwer. Daswar die eigentliche Herausforderung – auchfür die Peripherie. Wir hatten jedoch schon
zuvor darüber nachgedacht, wie wir unser
Bearbeitungszentrum (BAZ) ‚mpmc 1200“
auf größere Drehdurchmesser und höhere
Werkstück-Gewichte hochskalieren können. Damit waren wir den Mitbewerbern

bereits einen Schritt voraus“, so Werner Pommer, Technik und Vertrieb bei Weingärtner
Maschinenbau.

Viele Bearbeitungsschritte ineiner Aufspannung erledigen
Der klassische Weg, derartige Turbinenwellen herzustellen, ist der, sie über mehrere
Maschinen Stück für Stück fertig zu bearbeiten. Aber insbesondere bei derart großen
Teilen macht es Sinn, diese in einer Maschine zu fertigen. Das erhöht die Formgenauigkeit und minimiert den Aufwand an Zeit,Handling und Platz. Und es macht sich indeutlich niedrigeren Bearbeitungskosten
bemerkbar. Viele Bearbeitungsschritte sindnotwendig: wie Drehen, Schruppfräsen,Schlichtfräsen, Bohren und Einstechen. DieBauteilgeometrie war eine ganz andere alsAnspruchsvolle Aufgabenstellung
Als es im September 2013 anlässlich der„EMO“ in Hannover zum ersten Mal zu
einem Treffen des amerikanischen Kunden
mit Weingärtner kam, hatte der Interessent
aus der Energiebranche schon mehr als zwei
Jahre recherchiert und nach einem überzeugenden Komplettbearbeitungskonzept
für seine Turbinenwellen mit neuartiger
Bauteilgeometrie gesucht. Eine der großen
Herausforderungen bestand darin, dass derDrehdurchmesser bei diesem Bauteil bei biszu 2 m liegt.
„Bisher war die Masse des Werkstücks
zwischen Futter und Reitstock begrenzt aufmaximal 30 t. Das Bauteil, das nun in einer
Aufspannung komplett zu bearbeiten war,

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Bild 2. Die mpmc 2000S, der „Gigant“ unter den Bearbeitungszentren des österreichischen Spezialisten, fasst
Werkstücke mit einem Durchmesser bis zu 2 m und einer Masse bis zu 60 t.

VDI-Z 158 (2016), Nr. 9 – September

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Werkzeugkonzept und Schneidstoffe– Fräsen: hochproduktive Highfeed-Fräser mit „Silverstar CTPP235“,- Schlichtfräsen mit „Blackstar CTCP230“,- Schlichtfräsen mit VHM-Formfräsern mit „SCPP240“ (FeinstkornHartmetall mit PVD-Beschichtung und spezieller Oberflächenbehandlung),- Bohren mit „MaxiDrill 900“, bestückt mit „Silverstar CTPP430“,- Drehen und Einstechen mit „Colorstar CTCP125“.
Ceratizit S.A., Route de Holzem 101, L-8232 Mamer/L,
Tel. (+35) 231-20851, Fax -19 11, E-Mail : contact@cera
tizit.com, Internet: www.ceratizit.com, AMB: Halle, StandBild 3. Auf jeder Turbinenwelle sorgen später die Schwalbenschwanznuten für eine
genaue Positionierung der Leitschaufeln. Die eingesetzten Fräser sind eine gemeinsame
Entwicklung der beiden Partner.

bislang üblich – sie war mit den gebräuchlichen Werkzeugen und den sonst eingesetzten Maschinen so nicht darzustellen.
Die Vorarbeiten bei Weingärtner habensich ausgezahlt: Der Anbieter aus dem oberösterreichischen Kirchham erhielt den Auftrag zur Lieferung der Maschine, Bild 2, fürdie Bearbeitung der Turbinenwelle, die fürein Gasturbinenkraftwerk benötigt wurde.
Von der Auftragsvergabe bis zur Auslieferung blieben nur insgesamt 20 Monate Zeit.
Für besondere „Spannung“ sorgte die Tatsache, dass für die Herstellung des Prototypen
des Bauteils nur ein Rohteil aus hochfestem
Stahl mit einem Wert von 200 000 US-Dollar zur Verfügung stand.

Kompetenter Partner
auf der Werkzeugseite
Ein entscheidender Erfolgsfaktor, um die
Potentiale der Maschine optimal nutzen zu
können, sind die eingesetzten Werkzeuge.
Weingärtner machte sich die Auswahl desLieferanten für die Schlüsselwerkzeuge,Bild 3, daher nicht leicht: Sechs potentielle
Lieferanten führten zunächst einfache Frästests durch. Die Ergebnisse wurden in einer
Auswahlmatrix bewertet. Im zweiten Evaluierungsschritt fertigten zwei vorausgewählte Lieferanten Sonderwerkzeuge. Siewurden hausintern auf der – hinsichtlich
des Bearbeitungskonzeptes identischen –mpmc 1200 getestet.

Bild 4. Klaus Geissler, Vertriebsleiter Werkzeugmaschinen bei Weingärtner Maschinenbau, Peter Uttenthaler, Sales/AreaManager Americas der Kompetenzmarke „Cutting Solutions by Ceratizit“, Werner Pommer, Technik und Vertrieb, sowie
Dominik Weingärtner, Vize-Präsident (beide von Weingärtner), sind stolz auf eine große Teamleistung (v.l.n.r.).

VDI-Z 158 (2016), Nr. 9 – September„Cutting Solutions by Ceratizit hat uns
hinsichtlich Produktivität, Prozesssicherheit und Formgenauigkeit überzeugt“, erläutert Pommer, Bild 4. „Bei den Frästests
haben wir die ‚Silverstar‘-Beschichtung aus
dem neuen Sortenspektrum eingesetzt. Wirwaren sehr zuversichtlich, mit der Sorte‚CTPP235‘ in dieser Materialgruppe herausragende Ergebnisse erzielen zu können“, ergänzt Peter Uttenthaler, Sales/Area Manager
Americas der Kompetenzmarke „Cutting
Solutions by Ceratizit“.

Ausgereiftes Werkzeugspektrum
Schließlich wurde der österreichischeHartmetallspezialist als Partner für die Entwicklung des Werkzeugkonzepts und die
Lieferung der Werkzeuge ausgewählt. Zu
den Schlüsselwerkzeugen für die Bearbeitung gehören:- Hochvorschub-Fräser mit der neuen
Schneidstoffsorte Silverstar CTPP235,- hochpräzise Vollhartmetall (VHM)-Vielzahn-Formfräser für das Schlichtfräsen
der Schwalbenschwanznuten (Bild 3),- Wendeschneidplatten-Bohrer „MaxiDrill
900“ für besonders tiefe Bohrungen mit
einem Durchmesser bis zu 70 mm, sowie- „HX“-Stechsystem für große Stechbreiten
und -tiefen bei maximaler Stabilität,
Bild 5.
Jedes einzelne dieser Werkzeuge trägt zurüberzeugenden Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses bei. Alfred Hofegger, Headof OEM Services bei der Kompetenzmarkevon Ceratizit – von Beginn an als Projektleiter und technischer Berater mit diesemProjekt befasst – weist unter anderem darauf
hin, dass das Fräskonzept eine sehr hohe
Produktivität und dadurch sehr kurze Bearbeitungszeiten erlaubt. Außerdem überzeugten die VHM-Formfräser durch überragende Standzeiten und hohe Formgenauigkeit. Das HX-Stechsystem zeichnet sichdurch sehr guten Spanbruch bei relativ geringen Schnittkräften aus. Pommer sagt dazu: „Auf dem neuen Bearbeitungszentrum

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Komplettbearbeitungsetzen wir Werkzeuge ein, diehöchste Ansprüche erfüllen, abertrotzdem insgesamt weniger kosten, als die bisher für vergleichbare Aufgaben eingesetzten
Werkzeuge.“Auf dem Werkstück befinden
sich zahlreiche Schwalbenschwanznuten (Bild 3), die sehr
genau sein müssen, damit die
Leitschaufeln der Turbinenrotorwelle exakt positioniert werden
können. Die Fräser hierfür wurden gemeinschaftlich entwickelt.
Wichtig war, dass ein Satz Nuten
mit einem Fräsersatz gefertigt
werden kann. Hofegger: „Wir
waren anfangs nicht sicher, obdas klappt. Tatsächlich können
wir jetzt mit einem Fräsersatz
sogar zwei Turbinenwellen bearbeiten.“
Bild 5. Für die Stechoperationen kommt das „HX“-Stechsystem in Kassettenbauweise mit schwingungsgedämpftem
Tiefstechschwert zum Einsatz. Es kommt aus der Schwerzerspanung und zeichnet sich durch besonders guten
Tools sind allzeit verfügbar Spanbruch sowie geringe Schnittkräfte aus.
Bild (5): Ceratizit
Die Kompetenzmarke des Werkzeugspezialisten stellt durch ein individuelles Logistikkonzept die hundertprozentige Verfügbarkeit aller Tools jederzeit sicher. Das war
Teil des Projekts und beim Endkunden ein
wichtiges Entscheidungskriterium. Ein„rollierender Forecast“ gewährleistet, dassder Werkzeugbedarf beim Endkunden bei
vorausschauend disponiert werden kann.
Ceratizit profitiert in Sachen Liefersicherheit unter anderem vom eigenen Logistikzentrum in Kempten und darüber hinaus
von der US-Niederlassung.
„Positiv ist auch, dass wir den Nachschliff
der Schlichtwerkzeuge durch unser Tochterunternehmen Promax Tools, einen kalifornischen Hersteller von VHM-Werkzeugen,direkt in den USA gewährleisten können“,erklärt Uttenthaler. Als weiteren Pluspunkt
und Beleg für das große Engagement aller
Beteiligten wertet Weingärtner, dass der fürden Kunden zuständige Ceratizit-Mitarbeiter aus den USA zwei Wochen in Kirchhamwar, um sich mit dem Bauteil, den eingesetzten Werkzeugen und den BearbeitungsParametern vertraut zu machen.

Perfekte Teamarbeit
gewährleistet den Erfolg„Was wir in dieser komplexen Fertigungsaufgabe erreicht haben, war eine großeTeamleistung“, so Uttenthaler. Beide Seiten,versichert er, haben sich in jeder Phase desanspruchsvollen Projektes immer aufeinander verlassen können. Pommer sagt dazu:„Die Aufgabenstellung mit
dem vorgegebenen engen
Technische Daten
Zeitrahmen war besonders
anspruchsvoll. Wir haben sie
Das Bearbeitungszentrum „mpmc 2000S – 7000“ von Weinauf einzelne Arbeitspakete
gärtner Maschinenbau bietet für die Komplettbearbeitung vonheruntergebrochen und geGroßteilen folgende Spezifikationen:
meinsam Stück für Stück– Umlaufdurchmesser über Bett und Schlitten: 2 m,geplant und abgearbeitet. Da– maximale Drehlänge (inclusive 1 m Stirnbearbeitung) 7 m,
– maximale Werkstückmasse 60 t,
war Kreativität gefragt – und– Hauptspindel 72 kW / Haltemoment B-Achs-Klemmungdas Ingenieurwesen, das da20 000 Nm,
hinter steht.“– Dreh-Fräskopf mit 72 kW / 3000 min-1 / 1950 Nm
Für ihn war Hofegger eine– High Speed-Fräskopf mit 25 kW / 6.000 min-1 / 200 Nm.
derSchlüsselpersonen – seine
Weingärtner Maschinenbau GmbH, Kirchham 29,
technische Beratung sei zu je4656 Kirchham/A, Tel. (+43) 7619 / 2103-0, Fax -41,
dem Zeitpunkt exzellent geE-Mail: info@weingartner.com, Internet:
www.weingartner.com, AMB: Halle 5, Stand B81
wesen. Stolz sind beide Seiten
auch, dass das Resultat die Er-3

wartungen im Endeffekt sogar übertroffen
hat: Die Zeit „unter Span“ liegt inklusive derWerkzeugwechselzeiten bei nur rund 130 h.
Ursprünglich vorgesehen war eine Reduzierung der Bearbeitungskosten auf die Hälfte,tatsächlich konnten diese sogar auf ein Drittel gesenkt werden.
Auch Dominik Weingärtner, Vize-Präsident des Familienunternehmens, freut sich,dass Weingärtner und Ceratizit – beidesösterreichische Unternehmen mit einem
extrem hohen Exportanteil – zeigen konnten, dass sie gemeinsam ein starker Partner
für anspruchsvolle Kunden in aller Welt
sind. Weitere Projekte mit den Partnern aus
Reutte in Tirol kann er sich gut vorstellen
und gibt gerne zu: „Das macht es kulturell
doch einfacher, wenn wir als zwei Österreicher miteinander sprechen können. Einbisschen stolz auf die Technologie aus unserer Region dürfen wir schon sein.“So sind nach diesen positiven Ergebnissen Folgeprojekte durchaus möglich. Die
neuentwickelte mpmc 2000S – 7000 wurde
zwischenzeitlich an den amerikanischen
Energiekonzern ausgeliefert – einschließlich des bearbeiteten Prototypen des Bauteils, für den die Maschine vorgesehen ist.
Bernd Gruber

Bernd Gruber ist Program Manager Cutting Solutions bei Ceratizitin Reutte, Tirol/A.

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