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.
„Bei diesem Projekt ging es um ein vordergründig eher einfach anmutendes Bauteil, eine aus dem Vollen gedrehte Buchse mit einem Durchmesser von knapp 15 mm und einer Länge von 10 mm“, sagt Emil Hugentobler, der als Maschineneinrichter im Oberrindaler Werk beschäftigt ist. Das Teil wird in Stückzahlen von jährlich rund einer Million hergestellt und kommt im Verstellmechanismus eines modernen PKW-Stoßdämpfersystems zum Einsatz. Es wird wirtschaftlich auf einem bereits etwas in die Jahre gekommenen Mehrspindel-Drehautomaten hergestellt. Allerdings gibt es hierbei zwei entscheidende Knackpunkte, und zwar zum einen bezüglich der engen Durchmessertoleranz von 14,7 mm +12/-2 µm und zum anderen wegen der außergewöhnlich geringen Oberflächenrauheit von lediglich Rz = 6 µm. Beide Vorgaben sind mit dem eingesetzten 30 Jahre alten Drehautomaten eigentlich nicht mehr darstellbar. Normalerweise müsste eine solche Feinbearbeitung durch Schleifen umgesetzt werden.
„In dieser Situation wurden wir auf die Außenreibahlen von MAPAL aufmerksam, und zwar auf ein Sonderwerkzeug für das Außenreiben“, erinnert sich Alexander Hildt. Die Außenreibahle ist mit drei Führungsleisten und einer einstellbaren Schneidplatte bestückt. Der entscheidende Vorteil dieser Lösung ist, dass die Außenabmessungen des Werkstücks durch die Innenmaße des Werkzeugs abgebildet werden. Maschinenbedingte Einflüsse wie erhöhte Spiele in der Maschinenkinematik beziehungsweise die Lagerung von Spindel oder Spannfutter spielen dagegen faktisch keine Rolle. Das Werkzeug ermöglichte es, die geforderten Eigenschaften prozesssicher zu gewährleisten und die Produktionsaufgabe zufriedenstellend zu erfüllen.
“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.
At the automotive supplier Schabmüller, MAPAL has already been responsible for tool management. Now, the tool manufacturer from Aalen has also taken over the CAD/CAM programming of the components, including simulation.
