Fachartikel: Fertigung imposant optimiert

Die Aufgabe lautete, in der Automatendreherei Produktionskosten einzusparen. Hierbei setzte Stiebel Eltron auf die Unterstützung von Ingersoll Werkzeuge. Das erste Resultat der gemeinsamen Optimierungen an einer Messing-Lötbuchse: Halbierung der Fertigungszeit und reduzierte Schneidstoffkosten auf nur noch 2 Prozent im Vergleich zu früher. Weitere beeindruckende Verbesserungen folgten.
Sonder-ChipSurfer zur kompletten Innenbearbeitung der Messingmuttern an der Spindel eines Kurvenautomaten
Sonder-ChipSurfer zur kompletten Innenbearbeitung der Messingmuttern an der Spindel eines KurvenautomatenBild: Ingersoll Werkzeuge GmbH

Die Stiebel Eltron GmbH & Co. KG ist eine international ausgerichtete Unternehmensgruppe. Im Verlauf der kontinuierlichen Prozessoptimierung stellten sich die Produktionsverantwortlichen in Holzminden die Aufgabe, die Fertigungsprozesse in der Automatendreherei zu analysieren, insbesondere im Bereich der Kurvenautomaten. Dabei handelt es sich um kurvengesteuerte Traub-Drehautomaten, die sich zwar schon länger im Einsatz befinden, bei der Fertigung von Serienkleinteilen aber noch immer hochproduktiv arbeiten.

Die Werkstücke Mutter G1/2
Die Werkstücke Mutter G1/2″ CuZn werden in hohen Stückzahlen von etwa 400.000 Teilen pro Jahr gefertigt.Bild: Ingersoll Werkzeuge GmbH

Marcel Gobrecht, Gruppenleiter Maschinenpark und CAM-Programmierer, wählte für dieses Vorhaben die Unterstützung der Ingersoll-Fachleute Wolfgang Schuppe (Beratung und Verkauf) und Michael Tobisch (Anwendungstechniker). „Mit beiden Herren habe ich in der Vergangenheit einige Optimierungsprozesse sehr erfolgreich erarbeitet und umgesetzt. Deshalb fiel die Wahl wieder auf Ingersoll, da die Betreuung einfach vorbildlich ist“, begründet Gobrecht.

Optimierung 1: Bauteil Lötbuchse

Das erste für eine Optimierung ausgewählte Bauteil war eine Lötbuchse, die nach einer Umstellung des Werkstoffes Probleme bei der Zerspanung bereitete. Auf einem kurvengesteuerten Drehautomaten wird die Buchse in hoher Stückzahl produziert. Der Werkstoff wurde vor einiger Zeit von der Legierung CuZn39Pb2 auf eine bleifreie Trinkwasserlegierung CuZn21Si3P umgestellt. Durch den Wegfall von Pb und den Zusatz von Si verschlechterte sich die Spanbildung und auch die Standzeit des Werkzeuges verkürzte sich deutlich. Zudem erwies sich der Spanbruch als unakzeptabel: Lange Wirrspäne behinderten den Späne-Abtransport und es kam zu massiven Störungen in der automatisierten Fertigung infolge von Spanstau im Späneförderer.

Maschinenführer Christoph Klassen und Marcel Gobrecht, Gruppenleiter Maschinenpark (beide Stiebel Eltron), besprechen mit Anwendungstechniker Michael Tobisch von Ingersoll (v.l.) die Resultate der Zerspanungsoptimierungen in der Automatendreherei. – Bild: Ingersoll Werkzeuge GmbH

Die Aufgabenstellungen: Einen kontrollierten Spanbruch erzeugen, der automatisierungsfreundliche kurze Späne produziert sowie die Produktionskosten deutlich senken. Für die Tests konzipierten Michael Tobisch und Wolfgang Schuppe eine Einstechplatte mit der Bezeichnung TGUX2506: Sie stellt die gesamte Außenkontur der Buchse in nur einem Einstecharbeitsgang her, stand nach kurzer Zeit zur Verfügung und zum Test bereit. Die ersten gemeinsamen Einsätze waren auf Anhieb vielversprechend – keine Vibrationen beim Einstechen der Außenkontur, konstantes Maß und entscheidend bessere Spankontrolle.

Die Einstechplatte TGUX2506-4269 erhöhte die Standmenge auf das 21-fache. Das positive Ergebnis dieser Erstoptimierung konnte auf weitere Außenkonturbearbeitungen übertragen werden. – Bild: Ingersoll Werkzeuge GmbH

Aufgrund des stabilen Schneidverhaltens der neuen Einstechplatte ließ sich der Vorschub wesentlich erhöhen. Die Produktionsmenge stieg von 190 auf 420 Teile pro Stunde. Die Erhöhung des Vorschubes wirkte sich zusätzlich positiv auf die Spanbildung aus. Die nun produzierten kurzen Lockenspäne stellen kein Problem mehr für den Spanförderer dar. Eine weitere, nicht in diesem Umfang erwartete Optimierung stellte sich erst nach längerem Einsatz heraus. Die erreichte Standmenge wuchs von 3.500 auf 75.000 Teile – eine Steigerung um den Faktor 21. Die Schneidstoffkosten reduzierten sich um 98 Prozent auf 2 Prozent.

Optimierung 2: Kombiwerkzeug

Im nächsten Schritt konzentrierten sich die Verantwortlichen auf die Innenbearbeitung. Ausgewählt wurde eine Mutter G1/2″ aus Messing mit hoher Stückzahlenproduktion. Gobrecht und Tobisch waren sich einig, dass aufgrund der jetzigen Maschinenparameter eine Verbesserung der Schnittwerte für das Messingbauteil so nicht mehr möglich ist. Die Lösung konnte nur im Verkürzen der Werkzeugwechselzeit liegen. Die Idee sah den Einsatz eines Kombiwerkzeuges vor.

>>Die Standmenge stieg von 3.500 auf 75.000 Teile<<

Die komplette Innenbearbeitung (Bohrung, Anbringen beider Fasen, Hinterstechen) sollte durch ein Werkzeug erfolgen – einem ChipSurfer in Sonderausführung, der die gesamte Innenkontur in fünf Bearbeitungszyklen inklusive Rückstellung fertigstellt. Der ChipSurfer ersetzt zwei bisherige Werkzeuge und spart einen Werkzeugwechsel inklusive Fasoperation. Auch diese Sonderwerkzeuge wurden innerhalb weniger Wochen produziert und die Testbearbeitungen in der Automatendreherei durchgeführt. Ein Werkzeug ersetzt die bisherigen drei Werkzeuge für die Innenbearbeitung (Bohren für G1/2″, Fasen 60° links, Fasen 60° rechts). Das Verringern sowohl der Bearbeitungsschritte als auch der Werkzeugwechsel verkürzten die Bearbeitungszeit um 40 Prozent, die Produktivität stieg um 66 Prozent und die Standmenge vervielfachte sich auf eine Zahl von 90.000.

Optimierung 3: WSP ersetzt Einzelwerkzeug

Das Anbringen der äußeren Fasen (2×10°) an der Messingmutter G1/2″ erfolgte mit einem Sonderfaswerkzeug mit nur einer Schneidkante. Für die Herren Gobrecht und Tobisch war klar: Auch die Außenbearbeitung der Mutter muss optimiert werden – hier gehört eine Wendeschneidplatte (WSP) hin! Die erste Wahl galt einer GoldFlex-Fas-Stechwendeschneidplatte, die beide Fasen in einem Arbeitsgang anbringt. Im Gegensatz zum bestehenden Werkzeug mit einer Schneidkante hat die ge- wählte Lösung vier Schneidkanten und bietet deutliche Vorteile in Bezug auf schnellen Werkzeugwechsel und Wiederholgenauigkeit.

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