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maschine+werkzeug 04/2020

Kosten runter,Produktion rauf

Drehen

Mit Unterstützung der Experten von Ingersoll optimierte Stiebel Eltron die Bearbeitung einer Lötbuchse aus einer Messinglegierung derart, dass sich die Fertigungszeit halbierte und sich die Kosten für die Schneidstoffe um 98 Prozent reduzierten.

Die Die Außenkontur der Lötbuchse aus CuZn21Si3P wird mit einer Einstechplatte in einem Bearbeitungsschritt erzeugt. Bild: Ingersoll

Die Die Außenkontur der Lötbuchse aus CuZn21Si3P wird mit einer Einstechplatte in einem Bearbeitungsschritt erzeugt. Bild: Ingersoll

Um die Wirtschaftlichkeit der Fertigung zu erhalten, haben die Produktionsverantwortlichen der Firma Stiebel Eltron in Holzminden sich die Aufgabe gestellt, die kompletten Fertigungsprozesse in der Automatendreherei zu analysieren. Besonders der Bereich der Kurvenautomaten sollte intensiv auf Einsparung von Produktionskosten untersucht werden.

Bei den Kurvenautomaten handelt es sich um kurvengesteuerte Traub Drehautomaten, die zwar schon länger im Einsatz sind, aber bei der Produktion von Serienkleinteilen noch immer hochproduktiv arbeiten. Die Zielvorgabe war, im Bereich der gesamten Automatendreherei Produktionskosten einzusparen. Marcel Gobrecht, Gruppenleiter Maschinenpark und CAM Programmierer bei Stiebel Eltron, wählte für dieses Vorhaben die Unterstützung der Ingersoll-Fachleute Wolfgang Schuppe, Beratung und Verkauf und Michael Tobisch, Anwendungstechniker. »Ich habe mit beiden Herren in der Vergangenheit einige Optimierungsprozesse sehr erfolgreich erarbeitet und umgesetzt. Deshalb fiel die Wahl wieder auf Ingersoll, da die Betreuung einfach vorbildlich ist«, bilanziert Marcel.

Der Ingersoll-Sonder-Chipsurfer zur kompletten Innenbearbeitung der Messingmuttern an der Spindel eines Kurvenautomaten. Bild: Ingersoll

Der Ingersoll-Sonder-Chipsurfer zur kompletten Innenbearbeitung der Messingmuttern an der Spindel eines Kurvenautomaten. Bild: Ingersoll

Das erste Bauteil, das gemeinsam für eine Optimierung der Produktionskosten ausgewählt wurde, war eine Lötbuchse, die besonders nach einer Umstellung des Werkstoffes Probleme bei der Zerspanung bereitete. Die Buchse wird in einer hohen Stückzahl pro Jahr auf einem der erwähnten kurvengesteuerten Drehautomaten produziert.

Probleme ohne Blei

Der Werkstoff der Buchse ist vor einiger Zeit von der Legierung CuZn39Pb2 auf eine bleifreie Trinkwasserlegierung CuZn21Si3P umgestellt worden. Durch den Wegfall von Pb und den Zusatz von Si verschlechterte sich nicht nur die Spanbildung, sondern auch die Standzeit des Werkzeuges reduzierte sich bei der Bearbeitung des neuen Werkstoffes dramatisch. Der Spanbruch war nicht mehr akzeptabel, die langen Wirrspäne behinderten den Abtransport der Späne und es kam zu massiven Störungen in der automatisierten Fertigung, da die langen Späne Spanstau im Späneförderer verursachten. Die Aufgabenstellung für Michael Tobisch war also nicht nur, einen kontrollierten Spanbruch zu erzeugen, der automatisierungsfreundliche, kurze Späne produziert, sondern auch die Produktionskosten deutlich zu reduzieren.

»Die Wahl bei der Erarbeitung der Optimierungsprozesse fiel wieder auf Ingersoll, da die Betreuung einfach vorbildlich ist«
Marcel Gobrecht, Gruppenleiter Maschinenpark und CAM Programmierer bei Stiebel Eltron, Holzminden.

»Die Wahl bei der Erarbeitung der Optimierungsprozesse fiel wieder auf Ingersoll, da die Betreuung einfach vorbildlich ist«
Marcel Gobrecht, Gruppenleiter Maschinenpark und CAM Programmierer bei Stiebel Eltron, Holzminden.

Für die gemeinsamen Tests wurde von Michael Tobisch und Wolfgang Schuppe eine Einstechplatte der Bezeichnung TGUX2506 konzipiert. Diese Einstechplatte konnte die gesamte Außenkontur der Buchse in einem Einstecharbeitsgang herstellen. Die gewählte Einstechplatte ist im Verhältnis zu den Abmessungen des Halters mit dem Querschnitt 12 mal 12 zwar relativ groß, im Verhältnis zum erzielten Erfolg handelt es sich aber um ein kleines Bauteil mit großen Auswirkungen. Die ersten gemeinsamen Einsätze waren auf Anhieb chancenreich. Es gab keine Vibrationen beim Einstechen der Außenkontur, das Maß war konstant und die Spankontrolle deutlich besser.

Aufgrund des stabilen Schneidverhaltens der neuen Einstechplatte konnte trotz der labilen Schnittbedingungen, der Vorschub bei der Bearbeitung wesentlich erhöht werden.
Die Produktionsmenge stieg von 190 Teilen auf 420 Teile pro Stunde.

Die erzeugten Wirrspäne behinderten den automatisierten Fertigungsprozess und führten zu Problemen im Späneförderer. Bild: Ingersoll

Die erzeugten Wirrspäne behinderten den automatisierten Fertigungsprozess und führten zu Problemen im Späneförderer. Bild: Ingersoll

Die Erhöhung des Vorschubes wirkte sich zusätzlich positiv auf die Spanbildung aus. Die nun produzierten kurzen Lockenspäne stellen kein Problem für den Spanförderer mehr dar. Eine weitere, nicht in diesem Umfang erwartete, Optimierung stellte sich erst nach längerem Einsatz der neuen Einstechplatten heraus. Die erreichte Standmenge stieg von 3.500 Teile auf 75.000 Teile. Dies ist eine Steigerung auf 2.140 Prozent, die ihre Gründe sicherlich zum Teil in der ruhigen Zerspanung, aber auch zum Großteil in dem exzellenten Schneidstoff hat.

Der gemeinsame Verbesserungsschritt in der Automatendreherei war also sowohl für Marcel Gobrecht als auch für Michael Tobisch ein voller Erfolg, denn die angestrebte Optimierung (kontrollierter Spanbruch und Fertigungszeiteinsparung) wurde weit übertroffen. Auf der Basis dieses überaus positiven Ergebnisses wurden weitere Bearbeitungen mit Konturplatten in der Automatendreherei untersucht und Konturschneidplatten von Ingersoll angefertigt. Bisher konnten schon mehrere verschiedene Bauteile auf die neuen Konturschneidplatten umgerüstet werden, die allesamt bei den Tests deutlich bessere Ergebnisse in Bezug auf Bearbeitungszeit und Standmenge gebracht haben.

Die Späne der Ingersoll-Einstechplattebereiten mit kurzen Lockenspänen keinerlei Probleme im Späneförderer. Bild: Ingersoll

Die Späne der Ingersoll-Einstechplattebereiten mit kurzen Lockenspänen keinerlei Probleme im Späneförderer. Bild: Ingersoll

Nach der erfolgreichen Reduzierung der Fertigungskosten bei der Lötbuchse, konzentrierten sich die Experten auf die Innenbearbeitung. Ausgewählt wurde eine Mutter G1/2“ aus Messing, mit jährlich hoher Stückzahlenproduktion. Marcel Gobrecht und Michael Tobisch waren sich einig, dass aufgrund der jetzigen Maschinenparameter eine Verbesserung der Schnittwerte für das Messingbauteil Mutter G1/2“ so nicht mehr möglich ist.

Die Lösung konnte nur in der Reduzierung der Werkzeugwechselzeit liegen. Die Idee bei dieser Optimierung war der Einsatz eines Kombiwerkzeuges. Die komplette Innenbearbeitung (Herstellung der Bohrung und Anbringung der beiden Fasen, sowie das Hinterstechen) sollte durch ein Werkzeug erfolgen – einem Chipsurfer in Sonderausführung, der die gesamte Innenkontur in fünf Bearbeitungszyklen fertigstellt. Der für diese Bearbeitung ausgewählte Chipsurfer ersetzt zwei bisher eingesetzte Werkzeuge und spart einen Werkzeugwechsel, inklusive Fasoperation. Durch die Reduzierung der Bearbeitungsschritte und der Werkzeugwechsel konnte die Bearbeitungszeit um 40 Prozent verringert werden.

Moderne Werkzeuge

Die Bearbeitung der äußeren Fasen (2 mal 10 Grad) an der schon erwähnten Mutter G1/2“ aus Messing erfolgte im Istzustand mit einem Sonderfaswerkzeug mit lediglich einer Schneidkante. Für Marcel Gobrecht und Michael Tobisch war klar, auch die Außenbearbeitung der Mutter muss optimiert werden, hier gehört eine Wendeschneidplatte hin. Die erste Wahl für die Bearbeitung der äußeren Fasen war eine Ingerssoll Goldflex-Fas-Stechwendeschneidplatte, die beide Fasen in einem Arbeitsgang anbringt. Im Gegensatz zum bestehenden Werkzeug mit einer Schneidkante, hat die gewählte Lösung vier Schneidkanten und bietet deutliche Vorteile bei Werkzeugwechsel und Wiederholgenauigkeit.

Auch bei der Außenbearbeitung der beiden Fasen der Messingmutter konnte die gefundene Wendeschneidplattenlösung überzeugen. Die Wendeschneidplatte bietet eine hervorragende Wiederholgenauigkeit sowie einen schnellen Wechsel und durch ihre vierfach Schneide eine hohe Wirtschaftlichkeit. Zudem konnte im Testeinsatz auch eine 30 Prozent höhere Produktivität erreicht werden. Die Optimierungsschritte in der Automatendreherei zeigen, dass durch Analyse der Bearbeitungsoperationen und mit Hilfe moderner Werkzeuge wirtschaftliche Erneuerungen auch bei bestehenden Prozessen und mit vorhandenen Maschinen möglich sind.

www.ingersoll.de.de

Unternehmensinformation

Ingersoll Werkzeuge GmbH

Kalteiche-Ring 21-25
DE 35708 Haiger
Tel.: 02773-742-0
Fax: -812

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