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Komplettbearbeitungswerkzeuge sparen Zeit und Energie

Der Einsatz von Komplettbearbeitungswerkzeugen ist besonders effektiv für das Reduzieren des Energiebedarfs und bedeutet gleichzeitig gesteigerte Produktivität.

Die Herausforderung im Sinne der Nachhaltigkeit:

Die Steigerung der Produktivität einer Fertigungsanlage ist bereits seit Einführung der industriellen Fertigung ein wichtiges Thema. Jetzt gewinnt die Energieeffizienz und die damit verbundenen Emissionen eine zunehmende Bedeutung. Bei Werkzeugmaschinen ist die benötigte Energie für die Zerspanung sehr klein im Vergleich zum Gesamtenergiebedarf der Maschine. Somit ist die Herausforderung, mit Blick auf die Energieeffizienz, die Laufzeit der Maschine zu verkürzen und durch intelligente Zerspanungsprozesse Zeit-, Energie- und somit Kosteneinsparungen zu erzielen.

Die Ausgangssituation:

Ein gutes Beispiel dafür, dass optimierte Prozesse heute mehr denn je notwendig sind, ist die Fertigung von Getriebegehäusen. Moderne Getriebe wie zum Beispiel das Doppelkupplungsgetriebe werden immer komplexer. Für die Bearbeitung sind immer mehr Operationen nötig. Gegenüber den Getrieben älterer Bauart müssen an einem Gehäuse heute zwei- bis dreimal so viele Merkmale bearbeitet werden. Das bedeutet, dass selbst moderne Werkzeugmaschinen mit 60 bis 80 Magazinplätzen an ihre Grenzen kommen.

Einen optimalen Prozess erkennt man daran, dass die Summe der benötigten Werkzeuge möglichst klein und der erreichte CpK Wert möglichst hoch ist. Dies bedeutet optimale Produktivität, gute Energieeffizienz und hohe Prozesssicherheit.

Die Lösung:

Mit Komplettbearbeitungswerkzeugen werden mehrere Bearbeitungen in einem Werkzeug kombiniert. Ein eindrucksvolles Beispiel aus einer solchen Bearbeitungsfolge ist ein PKD-bestücktes Sonderwerkzeug zum Zirkularfräsen (Bild 1). In einem Getriebegehäuse aus AlSi 9 werden damit alle Einstiche für die Dichtringe in der Abtriebsbohrung sowie die Planbearbeitungen an der Vorder- und Rückseite der Bohrung in einem Arbeitsgang zerspant. Bei einer Schnittgeschwindigkeit von 900 m/min und einem Zahnvorschub von 0,1 mm/U werden gegenüber der herkömmlichen Fertigung 5 Werkzeuge und 22 Sekunden Bearbeitungszeit pro Bauteil eingespart. Bei einer Jahresproduktion von 100.000 Teilen ergibt sich daraus eine Verkürzung der Maschinenlaufzeit von 611 Stunden, was bei der verwendeten 5-Achs Maschine einer Energieeinsparung von 13.444 kWh entspricht.

Ein weiteres Exemplar eines solchen Komplettbearbeitungswerkzeuges mit Führungsleisten und Wendeplatten bearbeitet zum Beispiel eine Lagerbohrung in einem Getriebegehäuse (Bild 2). Dabei werden Durchmesser, Fasen, Radien und Planflächen in einem Arbeitsschritt komplett zerspant. Entsprechend reduzieren sich Haupt- und Nebenzeiten. Zusätzlich wird im Anschluss an die Bearbeitung mit dem Führungsleistenwerkzeug mit einem aufgesetzten Werkzeug mit PKD Schneiden an einer anderen Position im Gehäuse eine weitere Bohrung feinbearbeitet. Die Effizienzrechnung führt bei den 100.000 Teilen Jahresproduktion zu einer gesamten Zeiteinsparung von 388 Stunden und damit zu 8.536 kWh weniger Stromverbrauch.

Nachhaltige Stärken:

Mit Komplettbearbeitungswerkzeugen lassen sich Maschinenlaufzeiten erheblich verkürzen. Somit wird eine hohe Reduktion des Gesamtenergiebedarfs der Maschine erreicht – möglich sind 10 bis 15%. Zudem werden zusätzliche Werkzeuge, Magazinplätze und Wechselzeiten durch die Bearbeitung an verschiedenen Positionen reduziert. Auch erfolgt eine Energieeinsparung ohne weitere Investition in neue Aggregate und Maschinen.

Kurzprofil des Unternehmens:

Name: MAPAL Dr. Kress KG
Hauptsitz: Aalen
Gründungsjahr: 1950
Mitarbeiter: 3800
Lösungen: Präzisionswerkzeuge

Internationalität: Niederlassungen mit regionaler Produktion, Vertrieb und Service in 21 LändernVertriebsvertretungen in 25 Ländern