Lowering costs with sophisticated tool solutions

Präzisionswerkzeuge beeinflussen die Gesamtbetriebskosten in mehreren Bereichen. Zunächst und offensichtlich sind die konkreten Werkzeugkosten zu nennen, also die Kosten für die Anschaffung und den Betrieb von Werkzeugen sowie für die Nebenzeiten, beispielsweise durch einen Werkzeugwechsel. Intelligent ausgelegte Werkzeuge wirken sich überdies auch auf die Investitionskosten aus. So muss gegebenenfalls ein Kunde eben keine neue Maschine beschaffen, wenn die Bearbeitung durch geeignete Werkzeuge auf bestehenden Maschinen möglich ist. Ebenso reduziert eine höhere Maschinenauslastung die Anzahl der zu beschaffenden Maschinen. Oder aber ein Werkzeug substituiert sogar ein spezielles Bearbeitungsverfahren. Die Prozesssicherheit ist ein weiterer Bereich, auf den Werkzeuge großen Einfluss nehmen – durch ein Wegfallen von Messvorgängen zum Beispiel. Und schließlich bieten Dienstleistungen, vor allem in der Logistik, der Lagerhaltung und der Mitarbeiterschulung, Rationalisierungs- und Kostensenkungspotenziale.

Das klassische Beispiel für eine direkte Reduzierung von Betriebskosten sind Kombinationswerkzeuge. So auch in einem Anwendungsfall aus der Automobilindustrie: Ein Getriebegehäuse aus der Aluminiumgusslegierung AlSi9Cu3 wird auf einem Standardbearbeitungszentrum mit HSK-Schnittstelle bearbeitet. Konkret handelt es sich um die Bearbeitung der Hauptzugbohrung mit Einstichen. Dabei steht die Genauigkeit der großen Durchmesser bei unterbrochenem Schnitt im Fokus der Betrachtung. Die Kontur ist vorgegossen mit einem Aufmaß von 2-4 mm. Eine Vorbearbeitung findet nicht statt. Für die Werkzeugauslegung hatte der Kunde vorgegeben, 

• die Bearbeitung mit möglichst wenigen Werkzeugen auszuführen;
• die Produktivität durch die Kombination von Werkzeugen zu erhöhen;
• gleichzeitig aber die Anforderungen an Maximalgewicht und Kippmoment einzuhalten.

Das Bauteil neigt aufgrund seiner dünnen Wandungen bei der Bearbeitung zu Vibrationen. In Kombination mit extremen Längen-Durchmesser-Verhältnissen, aufwendigen Konturzügen, notwendigen Kontrollschnitten und Toleranzen im IT6-Bereich stellt die Zerspanung große Ansprüche an die Werkzeugtechnologie.

MAPAL realisiert die Bearbeitung, im Gegensatz zum Wettbewerber, mit nur einem Kombinationswerkzeug. Die genannten Anforderungen an Gewicht und Kippmoment stellen kein Problem dar, das Werkzeug ist in Leichtbauweise ausgeführt. Die Taktzeit reduziert sich; die Zeitersparnis auf die Jahresproduktionsmenge bezogen beläuft sich auf ganze 833 Stunden. Kalkuliert mit einem Maschinenstundensatz von 100 Euro pro Stunde, spart der Anwender mehr als 83.000 Euro pro Jahr.

Die Bearbeitung der Rohrplatten von Rohrbündelwärmetauschern zeigt, wie sich die Werkzeugauslegung auch auf die Kosten auswirkt, die für die Prozesssicherheit aufzubringen sind. Die Rohrplatte bildet den Abschluss der Rohrbündel von Wärmetauschern und weist je nach Größe des Wärmetauschers eine Vielzahl, nicht selten mehrere hundert, Bohrungen auf. Um zu gewährleisten, dass das Medium an diesem Bauteilübergang nicht entweicht, sind die Bohrungen mit hohen Anforderungen an Positionsgenauigkeit und Maßhaltigkeit definiert. Aufgrund der Toleranzanforderungen und der Kosten von Vollbohroperationen wirkt sich hier die Auswahl des Werkzeugs ganz besonders aus.

Der dreischneidige Wechselkopfbohrer TTD-Tritan von MAPAL zeigt in dieser Anwendung sein volles Potenzial. Das Wechselkopfsystem steht durch seinen geringen Einsatz des kostenintensiven Vollhartmetalls für Ressourceneffizienz und reduzierte Lagerkosten. Gleichzeitig erreicht es ein Vollhartmetallbohrern entsprechendes Leistungsniveau. In diesem Anwendungsfall ist jeder Bearbeitungsdurchmesser in mehreren Längen nötig. Die separate Bevorratung von Bohrköpfen und Haltern ergibt in diesem Fall einen noch verstärkten positiven Effekt auf die Lagerkosten.

So bearbeitet der TTD-Tritan Rohrplatten aus Kohlenstoffstahl SA-516-70N mit einem Durchmesser von 25,6 mm und einer Bohrungslänge von 63,5 mm und erreicht im Vergleich zum zuvor eingesetzten zweischneidigen Werkzeug eines Mitbewerbers große Verbesserungen. Der Wechselkopfbohrer reduziert die Bearbeitungszeit um 57 Prozent: Für 550 Bohrungen braucht das MAPAL Werkzeug lediglich 29 Minuten. Diese Verbesserung resultiert aus einer um 59 Prozent höheren Vorschubgeschwindigkeit des TTD-Tritan einerseits. Andererseits aus einer Verbesserung des Prozesses: Für den Anwender entfallen das Pilotieren und die anschließende Reinigung des Bauteils. Der TTD-Tritan verbessert darüber hinaus die direkten Bearbeitungskosten, da der Standweg mit dem dreischneidigen Wechselkopfbohrer um 90 Prozent länger ist als der des Wettbewerbswerkzeugs.

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.

By now, the advantages of digital connectivity are well-known. In cutting manufacturing, too,
digital possibilities have become an indispensable driving force in the overall operating costs. Nevertheless, the investment and start-up costs of digital services are often a hurdle for companies that carry out machining. Ultimately, their implementation in existing manufacturing processes often involves factors such as the need to modernise the available machinery or carry out new installations.

With c-Connect, the open-cloud platform c-Com offers a simple and economical way of networking machines. c-Connect makes it possible to digitally transfer tool measurement data from the setting fixture to the machine, registers inventory changes, and is able to monitor the machine status via various sensors and the c-Connect box. Simply, compatibly, and quickly. Operators benefit from cost-saving results immediately. Here are just some of the benefits:

• no chance of errors resulting from the manual inputting of tool data;
• information concerning the tools, such as their tool life, remains available after the tools have been removed;
• transparent data is available to all persons involved;
• machine downtimes are minimised.

MAPAL’s tool specialists are continuously developing product and process solutions with the
aim of achieving maximum cost-eœectiveness for their customers. With 70 years of experience, a broad range of products, and a global presence, the precision tools manufacturer offers customers future-proof and technologically leading solutions: “When looking at the overall costs, there are a lot of ways in which our tools can make a difference. For that reason, our technical advisors always design the tools specifically for each individual customer – and oœer a service warranty that we are able to fulfil optimally through our global service network”, emphasises Siegfried Wendel. “With the right technological partner at your side, completely new opportunities for cost savings become available.”