Neues Werkzeugkonzept senkt Taktzeiten

| Redakteur: Matthias Böhm

Die Drehrohlinge der Kupplungsteile, gefertigt für den Einsatz in Industriearmaturen. Dank der Optimierung durch ein Walter-Expertenteam erfolgt die Herstellung jetzt effizienter und wirtschaftlicher.
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Die Drehrohlinge der Kupplungsteile, gefertigt für den Einsatz in Industriearmaturen. Dank der Optimierung durch ein Walter-Expertenteam erfolgt die Herstellung jetzt effizienter und wirtschaftlicher. (Bild: Michael Pyper)

Andere Werkzeuge, weniger Spannmittel und ein gutes Servicekonzept; damit konnte die L. Schaible GmbH & Co. KG eine CNC-Drehmaschine einsparen und die Herstellkosten pro Charge verringern. Die Schnittdaten und die Standzeiten konnten teilweise erheblich erhöht werden.

Wenn das Geschäft gut läuft, drückt man bei Mängeln oft ein Auge zu. So war es auch bei der L. Schaible GmbH & Co. KG in D-Villingen-Schwenningen. Das Unternehmen ist das Stammhaus der 2006 gebildeten ORCA-Gruppe, die sich mit ihren rund 280 Mitarbeitern auf Zerspanungstechnologien spezialisiert hat.

Schaible fertigt Dreh- und Verzahnungsteile für verschiedene Branchen – unter anderem Kupplungen für einen Schliessmechanismus in grösseren Industriearmaturen. Gefertigt wurden die Kupplungsteile bisher auf zwei unterschiedlichen Generationen CNC-Kurzdrehmaschinen desselben Herstellers.

Bisher: schlechter Spänebruch

Die verschiedenen Steuerungsgenerationen und Werkzeugsätze erforderten, dass dieses Bauteil unterschiedlich behandelt werden musste. «Das führte zu abweichenden Bearbeitungszeiten. Auf der einen Maschine wurde schneller und besser produziert als auf der anderen», schildert Betriebsleiter Ralf Ferrero die damalige Situation. Eingesetzt wurde der besonders widerstandsfähige Stahl der Sorte C45C. Hinzukam ein zu hoher Verschleiss der Werkzeuge aufgrund von schlechtem Spänebruch.

Aus zwei Prozessen einen gemacht

Pro Auftrag stellt Schaible Tausende solcher Kupplungsteile her. «Im Grunde hatten wir zwei unterschiedliche Fertigungsprozesse für das gleiche Bauteil», bringt es der Geschäftsführer Bernd Schaible auf den Punkt. Das verursachte unnötige Kosten und führte immer wieder zu Verzögerungen. Im Herbst 2014 gab Ralf Ferrero deshalb den Startschuss für das Projekt Kupplung. Ziel war es, die Produktion möglichst auf nur einer der beiden Maschinen, einer Traub TNC30, laufen zu lassen.

Aufgrund guter Erfahrungen nahm er Kontakt mit Walter auf. «Für die Zerspanungswerkzeuge selbst gibt es heute eine grosse Anzahl alternativer Anbieter, weshalb für uns die Servicequalität und die direkte Ansprechbarkeit der Experten immer wichtiger werden», sagt er.

Der Service und das Produktprogramm von Walter und auch die beiden Werkzeug-Experten Reinhard Schwendemann und Juri Gaymann hatten ihn bereits bei einem früheren gemeinsamen Projekt überzeugt. Ferrero: «Die Werkzeugspezialisten stehen uns immer schnell und mit hoher Kompetenz zur Verfügung. Nur so können wir Probleme, die in der Regel immer dann auftauchen, wenn man sie nicht braucht, schnell und effektiv lösen.»

Fertigungsprozess analysiert

Die Zerspanungsspezialisten des Werkzeugherstellers analysierten zunächst einmal die Situation, wie Anwendungstechniker Jury Gaymann berichtet: «Wir bekamen vom Kunden eine Werkstückzeichnung und die Bearbeitungsdaten. Auf dieser Grundlage haben wir ein Sortiment von Werkzeugen zusammengestellt, das wir dann bei Schaible testeten. An der Bearbeitungsstrategie mussten wir nichts ändern, aber wir konnten gleich im ersten Schritt die Zahl der notwendigen Werkzeuge reduzieren.»

Doch damit war für das Walter-Team das Projekt noch längst nicht abgeschlossen. Aussendienstmitarbeiter Reinhard Schwendemann: «Wir haben zwischendurch immer wieder die neuen Werte abgerufen und auch mit den Mitarbeitern an der Maschine gesprochen, bis wir einen stabilen Stand erreicht hatten.» Die ersten Ergebnisse konnten sich bereits sehen lassen und führten zu konkreten Einsparungen. So reduzierte sich die Taktzeit pro Teil bereits auf 5 %. Gleichzeitig konnten die Standzahlen, also die erzielte Teilezahl pro Werkzeug, gegenüber der Ausgangssituation teilweise mehr als verdreifacht werden. Ferrero: «In Summe führten die Massnahmen gleich im ersten Anlauf dazu, das Teil deutlich wirtschaftlicher zu fertigen.»

Neuer Bohrer sorgt für Prozessverbesserung

Zwei Spannungen sind nötig, um den Drehrohling der Kupplungen zu fertigen. In der ersten Spannung müssen in das Stangenmaterial zunächst ein 25 mm und ein 14 mm tiefes Loch gebohrt werden. Ursprünglich wurden hierfür jeweils zwei verschiedene Bohrervarianten eingesetzt. Diese ersetzte Schaible durch den neuen, vor wenigen Monaten vorgestellten Bohrer DC150 aus dem Walter-Titex-Programm, der hier gleich seine Vorteile voll ausspielen konnte. Bei gleicher Standzeit konnte man so die Schnittgeschwindigkeiten von 92 m/min auf 120 m/min anheben.

Schnittgeschwindigkeiten und Standzeiten erhöht

Deutliche Verbesserungen ergaben sich zudem durch die neuen Tiger·tec-Silver-Wendeschneidplatten DNMG110408-MP5 WPP20S, TCMT06T102-FP4 WPP20S und DCMT11T304-FP4 WPP20S. Im ersten Bearbeitungsschritt erhöhten sich durch den vorgeschlagenen Wendeschneidplattenwechsel nicht nur die Schnittgeschwindigkeiten von 130 m/min auf 140 m/min, sondern auch die mit einer Wendeschneidplatte gefertigte Bauteilezahl konnte von 600 auf 2100 Stück gesteigert werden.

In einem weiteren Bearbeitungsschritt stieg die Schnittgeschwindigkeit von 160 m/s auf 200 m/s und die Zahl der bearbeiteten Teile von 900 auf 2100 Stück. Im dritten Bearbeitungsschritt verbesserte sich der Spanbruch deutlich, was der Qualität des Prozesses und des Produkts insgesamt zugutekam.

Ähnlich gute Ergebnisse konnten in der zweiten Einspannung mit zwei Drehvorgängen erzielt werden. Gaymann: «Wir konnten hier ausserdem nochmals eine Wendeschneidplatte aus der ersten Spannung einsetzen und so die Anzahl der benötigten Wendeschneidplatten-Typen reduzieren.»

Alle Werkzeuge aus einer Hand

Die reinen Leistungssteigerungen sind zwar für sich genommen schon beeindruckend, aber sie bedeuten nicht alles, wie Ralf Ferrero zu bedenken gibt. «Wir setzen die Werkzeuge jetzt so ein, dass die Schnittdaten der vielen gleichzeitig laufenden Werkzeuge bestmöglich zueinander passen.»

Die besten Einzelwerte nützten nichts, wenn der ganze Prozess stocke, weil ein Bearbeitungsvorgang länger als die anderen dauere. Die Erfahrung des Werkzeugherstellers – aus vielen anderen Projekten – spielte hierbei eine grosse Rolle. Neben der Fachkompetenz nennen Ferrero und Schaible noch einen weiteren wichtigen Aspekt bei der Wahl des Werkzeuglieferanten: eine möglichst umfassende Produktpalette, um alle benötigten Werkzeuge zuverlässig aus einer Hand zu bekommen.

Ralf Ferreros Fazit: «Für das Projekt waren zwar gewisse Stillstandzeiten der Maschinen für Tests erforderlich, aber dafür sparen wir ab sofort viel Zeit und Kosten ein.» Doch mit dem bislang Erreichten geben sich Schaible, Ferrero und die Mitarbeiter an der Maschine noch nicht zufrieden, ihr Ehrgeiz ist geweckt. Ferrero resümiert: «Wir haben im Detail noch einige Möglichkeiten, uns in den einzelnen Bearbeitungsschritten an die tatsächlichen Grenzen heranzutasten. So konnten wir die Bearbeitungszeit pro Teil nochmals deutlich um weitere 10 Sekunden senken. <<

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