Lowering costs with sophisticated tool solutions

Precision tools influence overall operating costs in various ways. First, and most obviously, there are the costs of the tool itself: the costs of purchasing and using the tools, including the cost of non-productive time – for example, when a tool needs to be replaced. But on top of this, cleverly designed tools have an impact on investment costs. For example, a customer might be able to avoid buying a new machine if suitable tools allow the machining to be carried out on their existing machines. Similarly, increased machine productivity reduces the number of machines that need to be purchased. It might even be possible to replace a special machining process by using the right tool. Process reliability is another factor on which tools can have a significant impact – for example, by avoiding the need for measuring tasks. And finally, gains can be made on rationalisation and cost-reduction when it comes to services, particularly in logistics, storage, and employee training.

Combination tools are the classical example for a direct reduction in operating costs. This is
demonstrated in the following example from the car industry: A transmission housing made of the cast aluminium alloy AlSi9Cu3 was machined on a standard machining centre with a hollow shank taper connection. More specifically, the process involved the drilling of recesses in the variable valve timing (VVT) system. The most important concern was the accuracy of the large diameter during cutting. The shape is pre-cast, requiring a stock removal of 2 – 4 mm. There is no pre-machining. In terms of tool design, the customer’s aims were

• to carry out the machining with as few tools as possible
• to increase productivity by combining tools
• to simultaneously maintain maximum weight and moment-of-tilt requirements

Due to its thin walls, the part was prone to vibration during machining. In combination with extreme length-to-diameter proportions, complicated shape characteristics, necessary control cuts, and tolerances in the IT6 range, the machining process placed high demands on the tool technology.

In contrast to the competition, MAPAL was able to achieve the machining with just one combination tool. With the tool’s lightweight construction, the weight and moment-of-tilt requirements are not a problem. The cycle time is also reduced; the annual production time saved amounts to a total of 833 hours. Based on machine operating costs of 100 euros per hour, the operator saves over 83,000 euros annually.

The machining of the tube sheets for shell and tube heat exchangers demonstrates how tool design can have an impact on process reliability costs. The tube sheet forms the end of the bundle of tubes in the heat exchanger. Depending on the size of the heat exchanger, it may have a large number of bores – often as many as several hundred. In order to ensure that the fluid medium does not escape at the point of connection between these parts, the bores have high positional and dimensional accuracy requirements. Because of the tolerance requirements and the cost of solid drilling operations, the choice of tool has an especially high impact here.

MAPAL’s three-bladed TTD-Tritan replaceable head drill demonstrates its full potential in this application. Due to its limited use of cost-intensive solid carbide, the replaceable head system represents resource e¡ciency and reduced inventory costs. At the same time, it achieves the performance level of a solid carbide drill. For this application, every machining diameter is required at multiple lengths. In this case, the separate provisioning of drill heads and tool holders has a further positive impact on inventory costs.

For example, the TTD-Tritan achieves significant improvements compared to the previously used double-edged tool from a competitor when machining tube sheets made of SA-516-70N high-carbon steel with a diameter of 25.6 mm and a bore length of 63.5 mm. The replaceable head drill reduces machining time by 57 percent: the MAPAL tool needs only 29 minutes to complete 550 bores. These benefits are a result of the TTD-Tritan’s 59 percent higher feed rate on the one hand and an improvement of the process on the other: users no longer need to pilot or subsequently clean the part. In addition to this, the TTD-Tritan improves the direct machining costs, as the three-bladed replaceable head drill has a 90 percent longer tool life than the competing tool.

Reib- und Feinbohranwendungen mit extrem hohen Anforderungen an Form- und Lagetoleranzen sind das Hauptanwendungsgebiet von Führungsleistenwerkzeugen. Ihr Vorteil: Die Präzisionsschneiden sind µm-genau in Durchmesser und Verjüngung einstellbar. Ihr Nachteil: Die Schneiden müssen in Durchmesser und Verjüngung eingestellt werden. Diese Einstellvorgänge nehmen Zeit in Anspruch und setzen Know-how beim Bediener voraus. Mit der Entwicklung des EasyAdjust-Systems trägt MAPAL diesem höheren Aufwand Rechnung. Ein hochpräzises Justiersystem mit Kassette und voreingestellter Verjüngung ersetzt einen der beiden Einstellvorgänge. Die Präzision bleibt gleich, das Handling ist einfacher.

In einem Anwendungsbeispiel ist eine Außenreibahle mit Innendurchmesser 75 mm mit dem EasyAdjust-System ausgestattet. Die Reibahle bearbeitet Zapfen an Planetenträgern aus Vergütungsstahl. Die Zapfen haben bei 75 mm Durchmesser eine Toleranz von 18 μm, die maximale Abweichung der Zylinderform beträgt lediglich 5 μm. Speziell bei Außenreibahlen entfaltet sich das Potenzial des EasyAdjust-Systems. Denn die Einstellelemente sind bei Außenreibahlen schwer zugänglich und erschweren so zusätzlich den Einstellprozess. Der Wegfall der Verjüngungseinstellung macht sich daher stark bemerkbar. Die hohe Präzision kombiniert mit einer wirtschaftlichen, vierschneidigen TEC-Wendeplatte sorgt für maximale Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung: Auf einem Bearbeitungszentrum arbeitet die Außenreibahle mit einer Schnittgeschwindigkeit von 120 m/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 60 mm/min. Eine Schneidkante bearbeitet dabei 470 Zapfen. Erst nach 1.880 Zapfen kommt eine neue Wendeschneidplatte zum Einsatz.

Die Vorteile der digitalen Vernetzung sind hinlänglich bekannt. Auch in der zerspanenden Fertigung sind digitale Möglichkeiten als Treiber für die Gesamtbetriebskosten nicht mehr wegzudenken. Doch stellen die Investitions- und Initialisierungskosten digitaler Dienstleistungen oft eine Hürde für zerspanende Betriebe dar. Schließlich stehen dabei häufig Themen wie eine Modernisierungsanforderung an den bestehenden Maschinenpark oder eine Installation bei stehender Fertigung im Raum.

Die Open-Cloud-Plattform c-Com bietet mit c-Connect eine einfache und kostengünstige Vernetzung von Bearbeitungsmaschinen an. c-Connect ermöglicht die digitale Übertragung von Werkzeugmessdaten vom Einstellgerät zur Maschine, registriert Bestandsbewegungen und kann mittels der c-Connect Box und verschiedener Sensoren den Maschinenstatus überwachen. Unkompliziert, kompatibel und schnell. Für die Anwender stellen sich unmittelbar kostensenkende Effekte ein, unter anderem: 

• Manuelle Eingabefehler der Werkzeugdaten sind ausgeschlossen;
• Werkzeugdaten, wie zum Beispiel die Standmenge, stehen auch nach dem Abrüsten zur Verfügung
• Transparente Daten für alle Beteiligten;
• Maschinenstillstände werden minimiert.
 

Die Werkzeugspezialisten von MAPAL erarbeiten Produkt- und Prozesslösungen stets unter dem Gesichtspunkt, für den Kunden die maximale Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Mit 70-jähriger Erfahrung, einem breiten Produktprogramm und globaler Präsenz bietet der Präzisionswerkzeughersteller den Kunden zukunftssichere und technologisch führende Lösungen: „Bei der Betrachtung der Gesamtkosten jedoch können unsere Werkzeuge in mehrerlei Hinsicht einen Unterschied ausmachen. Unsere technischen Berater legen daher die Werkzeuge immer konkret für den einzelnen Kunden aus und bieten eine Funktionsgarantie, die wir durch unser globales Servicenetz optimal erfüllen können“, unterstreicht Siegfried Wendel. „Mit dem richtigen Technologiepartner an der Seite entfalten sich so ganz neue Potenziale der Kostensenkung.“