Komplettbearbeitung reduziert die Durchlaufzeit auch bei Losgröße 1

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In einem weiteren Anwendungsfall war der Anteil der Drehbearbeitung kleiner, deshalb sollten in einem alternativen Konzept die Vorteile eines Fräsbearbeitungszentrums vor allem bei den kurzen Werkzeugwechselzeiten und der Span-zu-Span-Zeit im Pick-up-System genutzt werden. Bei der gefundenen Lösung mit jeweils einer Stama 726 MT-G und 734 MT-G wurde schließlich das Rohmaterial (Stange) nach dem Programmstart aus dem Stangenspeicher durch die Dreh-Schwenk-Einheit mit integrierter Drehspindel bis in die Arbeitsposition geführt und bearbeitet.

Integrierte Drehspindel ermöglicht Bearbeitung der sechsten Seite

Anschließend werden die Teile über ein Abführband automatisch aus der Maschine herausgeführt (Bild 5 links). Eine Bearbeitung der sechsten Seite mit einer weiteren spiegelbildlich angeordneten Dreh- und Schwenkeinheit mit integrierter Drehspindel (Gegenspindel) ist ebenfalls möglich (Bild 5 rechts).

Diese Lösung wurde mit einem Schwenkwinkel von 120° (-30 bis 90°) realisiert und ermöglicht eine universelle Bearbeitung schwierigster Innen- und Außenkonturen in einem einzigen Set-up. Damit konnten erfolgreich zahlreiche Anforderungen an die Bearbeitung erfüllt werden, unter anderem Drehen und Fräsen von vergütetem Stahl bis 45 ± 2 HRC, Einsatz von maximal 15 Drehwerkzeugen und 30 Bohr- und Fräswerkzeugen zur Bearbeitung eines Werkstückes, Reduzierung der Stückzeit um 52%, Reduzierung der Durchlaufzeiten um 30 bis 40%, hohe Prozesszuverlässigkeit sowie Verbesserung der Werkstückoberflächen im Vergleich zur Dreh-Fräs-Bearbeitung – und das bei einer Losgröße von nur einem Werkstück.

Werkzeugschnittstelle beeinflusst Werkstückqualität maßgeblich

Maßgeblichen Einfluss auf die Werkstückqualität hat bei der Fräs-Dreh-Bearbeitung die Wahl der Werkzeugschnittstelle. Dabei sind die klassischen Werkzeugschnittstellen SK- und BT-Kegel nicht oder nur bedingt geeignet.

Die Fräs-Dreh-Zentren von Stama sind alternativ mit HSK- oder Coromant-Capto-Schnittstelle ausgerüstet. Damit kann der Anwender beim Einstieg in die Fräs-Dreh-Komplettbearbeitung die vorhandene Infrastruktur unverändert weiter nutzen.

Das standardisierte, modulare System (ISO 26623) eignet sich nahezu für alle in der Produktion anzutreffenden Zerspanungsverfahren und bietet durch das große Sortiment an Standardhaltern und die jederzeit realisierbaren Sonderlösungen eine hohe Flexibilität. Durch das Fehlen von Nuten und Stiften ist es darüber hinaus die stabilste Lösung auf dem Markt. Seine charakteristische Polygonform sorgt für eine optimale Flächenpressung, sodass keinerlei Spiel in der Kupplung entsteht und die Übertragung hoher Spannkräfte ermöglicht wird.

Spielfreiheit sorgt für hohe Genauigkeit

Die Spielfreiheit garantiert hohe Wechselgenauigkeiten und damit nicht nur minimierte Nebenzeiten, sondern vor allem hohe Präzision, gerade bei der Fertigung von Werkstücken mit sehr engen Toleranzen. Der vorhandene Formschluss bei der Capto-Schnittstelle gewährleistet eine hundertprozentig reproduzierbare Positionierung von Drehwerkzeugen, was für HSK nicht zutrifft.

Um ähnliche Genauigkeiten zu erreichen, wurden die Toleranzen beim HSK-T- (Turning) wie auch beim neuen ICTM-Standard in Japan reduziert. Die engeren Toleranzen haben zur Folge, dass der Fügevorgang in die Spindel etwas langsamer ist, womit die Span-zu-Span-Zeit ansteigt. Allerdings müssen die eng tolerierten Werkzeughalter nur für Drehwerkzeuge eingesetzt werden, sodass Fräs- und Bohrwerkzeuge weiterhin mit kürzesten Span-zu-Span-Zeiten zum Einsatz kommen können.

Optimierungsprozesse erfolgreich abgeschlossen

Am Ende der Optimierungsprozesse konnten alle Beteiligten auf ein erfolgreiches Projekt zurückblicken. Eines der Hauptziele bei der Entwicklung der neuen Bearbeitungskonzepte war die Verkürzung der Durchlaufzeiten und damit der Lieferzeiten. Durchschnittlich wurden rund 70%, in Ausnahmefällen sogar 90% Zeit eingespart.

Weitere Vorteile, die sich aus den alternativen Bearbeitungen ergeben haben, sind die Reduzierung der Fertigungszeiten (Haupt- und Nebenprozesse), die Verbesserung der Qualität der Werkstücke, eine erhöhte Prozesssicherheit, der Wegfall des sehr hohen Vorrichtungsaufwandes, eine Kapazitätserweiterung unter Berücksichtigung der verfügbaren Produktionsflächen sowie die Realisierung einer mannlosen dritten Schicht. Darüber hinaus hat das Projekt noch einmal deutlich gemacht, wie wichtig eine frühzeitige Zusammenarbeit zwischen Werkzeug- und Maschinenhersteller für die Optimierung von Fertigungsprozessen ist.

* Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Achim Feinauer ist Geschäftsführer der Stama Maschinenfabrik GmbH in 73278 Schlierbach, Dr.-Ing. Siegmar Reumschüssel ist Geschäftsleiter der Sandvik Tooling Supply Schmalkalden, Zweigniederlassung der Sandvik Tooling Deutschland GmbH, in 98590 Wernshausen

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