Wesentliche Fortschritte beim Außenreiben von Drehteilen
Schnelle und sichere Werkzeugeinstellung mit EasyAdjust-System
Die Massenfertigung präziser Drehteile auf Mehrspindel-Drehautomaten unterliegt eigenen Gesetzmäßigkeiten. Höchste Bauteilqualität ist lediglich die Zulassung zum Wettkampf. Am heiß umkämpften Markt muss jede noch so kleine Chance zur Kostensenkung wahrgenommen werden. Die optimale Nutzung der Maschinen setzt daher optimale Werkzeuge voraus. Das hier vorgestellte Beispiel zeigt, welche Bedeutung dabei die Unterstützung durch einen innovativen Werkzeughersteller hat.
„Wir gehören zur MSMgroup, eine auf magnetische Aktoren und Sensoren spezialisierte, in vierter Generation inhabergeführte Firmengruppe mit weltweit rund 2.700 Mitarbeitern“, sagt Alexander Hildt, Fertigungsleiter der W. E. Schultz GmbH in Oberrindal (Schweiz). Das in einer idyllischen ländlichen Umgebung gelegene Werk ist auf die Produktion von Drehteilen in großen Stückzahlen ausgerichtet. Die hergestellten Komponenten sind für elektromagnetische Baugruppen wie Hub- und Schaltmagnete, Magnetventile oder Sensoren und Aktoren in einer Vielzahl unterschiedlichster Einsatzbereiche bestimmt. Das Unternehmen verweist mit Stolz auf Komponenten für die Steuerung eines für eine Mars-Mission der NASA entwickelten Mini-Helikopters.
Den Alltag allerdings bestimmt die Massenherstellung hochpräziser Bauteile durch Drehen. Diese Teile dienen als Ausgangsmaterial für die Produktion von Baugruppen in den weltweit angesiedelten Werken der Gruppe. Die Endanwender kommen unter anderem aus der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt oder dem Maschinen- und Anlagenbau.
„Als ausgesprochene Massenfertiger vergleichsweise einfacher Bauteile müssen wir hier in der Schweiz preislich und qualitativ mit Wettbewerbern aus Asien mithalten können“, sagt Alexander Jaksch, stellvertretender Leiter der Dreherei des Werks. Deshalb muss das Unternehmen jede noch so kleine Möglichkeit zur Verbesserung der Produktivität, der Bauteilqualität oder der Wirtschaftlichkeit nutzen. Ein wichtiger Hebel hierfür ist die Unterstützung durch externe Partner wie die Lieferanten der eingesetzten Werkzeuge. „Schließlich sind die Werkzeuge für eine Werkzeugmaschine genauso wichtig wie die Reifen für ein Auto“, so Jaksch. Auch die Leistung der Werkzeugmaschine hängt entscheidend davon ab, was im Kontaktbereich zwischen Werkzeugschneide und Bauteil passiert. Deshalb kommen bei W. E. Schultz nur Werkzeuge zum Einsatz, die sorgfältig für diese Zerspanungsaufgabe optimiert wurden. Welches Potenzial dabei im Einzelfall gehoben werden kann, haben die Verantwortlichen bei W. E. Schultz am Beispiel eines von MAPAL entwickelten und nochmals optimierten Sonderwerkzeugs erlebt.
A turning workpiece that’s not as simple as it looks
“This project was about a part that seemed rather simple on the surface, a sleeve turned from solid with a diameter of almost 15 mm and a length of 10 mm,” says Emil Hugentobler, Machine Fitter at the Oberrindal plant. The part is produced in quantities of around a million per year and is used in the adjustment mechanism of a modern car shock absorber system. It was manufactured economically using a slightly older multi-spindle automated lathe. However, there are two crucial sticking points here: on the one hand, with regard to the narrow diameter tolerance of 14.7 mm +12/-2 µm and on the other hand, the exceptionally low surface roughness of only Rz = 6 µm. Both specifications are actually no longer possible with the 30-year-old automated lathe used. Usually, fine machining of this kind would have to be done by grinding.
“In this situation we became aware of MAPAL’s external reamers, particularly a custom tool for external reaming,” recalls Alexander Hildt. The external reamer is equipped with three guide pads and an adjustable indexable insert. The key advantage of this solution is that the outer dimensions of the workpiece are represented by the inner dimensions of the tool. Machine-related influencing factors such as increased play in the machine kinematics or the bearing of the spindle or chuck, on the other hand, are practically irrelevant. The tool made it possible to reliably guarantee the required properties and to fulfil the production task satisfactorily.
“However, there’s hardly anything good in the world that turns out to be completely perfect on closer inspection,” says Alexander Jaksch. The new tool worked incredibly well. However, due to its design, there were certain challenges in setting the indexable insert after a change or resetting if the desired dimension threatened to depart from the tolerance range. The employee responsible guided the indexable insert into the tool for clamping and adjusted it there. A measuring sensor also had to be inserted inside the tool and “reset to zero” at the guide pads. The probe was then moved to the cutting edge in order to set the desired protrusion on the very inside and the back taper on the outer edge of the insert, both with an accuracy in the µm range. This was made difficult by the severely restricted visibility in the narrow tool cavity. Accordingly, making tool setting easier to handle was right at the top of employees’ wish lists.
“In early 2019, our MAPAL technical consultant came to us with a new development,” recalls Emil Hugentobler. The new external reaming tool is equipped with the EasyAdjust-System. In this solution for external machining of small diameters, the indexable insert is fixed in a cassette externally and set with a dial gauge in the simplest way possible. In the EasyAdjust-System, the contact surface in the cassette directly maps the back taper angle of the minor cutting edge, so that only the diameter has to be set manually. Setting is thus so easy and safe that any employee can perform it manually in just a few actions. Then all they need to do is insert and fasten the cassette in the tool – and it’s done.
The new solution is particularly economical for W. E. Schultz, too, as Patrick Di Cataldo, Technical Consultant at MAPAL, highlights. Instead of the previous WP inserts with only one cutting edge, significantly cheaper TEC indexable inserts with four cutting edges are now used. Thanks to the higher number of cutting edges, the TEC insert achieves four times the tool life. “This solution reduced our cutting costs to around 25 percent and our set-up costs to as little as around 10 percent of the previous values,” says Alexander Jaksch with visible satisfaction.
The process developed by NILES-SIMMONS and MAPAL for the complete machining of stator housings for electric vehicle motors is ready for series production.
