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News - 06.09.2016

Klares Ziel: Mannlos rückwärtsplansenken

Plansenkungen an der rückwärtigen Bohrungskante stellen regelmässig eine Herausforderung dar. Zu oft sind diese Stellen schlecht zugänglich oder der verfügbare Raum für die Bearbeitung ist sehr begrenzt. Erschwerend kommt hinzu, dass grosse Maschinenständer und höchste Präzisionsanforderungen ein Umspannen des Bauteils aus wirtschaftlichen Überlegungen faktisch ausschliessen. Wie die Starrag AG dieses Problem mit dem HEULE BSF-Rückwärtsplansenker gelöst und dabei die Produktionszeit markant gesenkt und die Prozesssicherheit erhöht hat, zeigt der nachstehende Anwendungsbericht auf.

Das Rückwärts-Plansenken macht das Umspannen des Werkstücks überflüssig, was nicht nur der Wirtschaftlichkeit, sondern auch der Präzision zu Gute kommt. Das Ziel des Wechsels vom Aufsteckwerkzeug zum autonom arbeitenden Heule-Werkzeug war eine deutliche Effizienzsteigerung.

Stefan Meier, Head Center of Production Excellence bei Starrag erinnert sich: „Das aufwändige Anbringen der Rückwärtsplansenkungen mit dem Trägerwerkzeug und dem aufsteckbaren Senkkopf war schon lange ein Punkt auf der Liste der zu verbessernden Prozesse. Konkrete Ideen hierzu entstanden, als HEULE sein neues BSF-Werkzeug an der EMO 2013 vorstellte.“ Starrag ist bekannt für ihre fünfachsigen Bearbeitungszentren, welche für die Herstellung von Turbinenschaufeln eingesetzt werden.

Für die Konzerntochter Bumotec, welche Bearbeitungslösungen für die Uhren- und Schmuckindustrie anbietet, werden am Standort Rorschacherberg wichtige Maschinenkomponenten wie z.B. das Maschinenbett bearbeitet. Dabei erfüllen sie höchste Anforderungen an die Präzision wie z.B. die Ebenheit von 5my auf 400 mm2 oder auch an die Parallelität sowie die Positionstoleranzen. Eine neu entwickelte Werkzeugmaschine gab den Anstoss für die Ingenieure von Starrag, eine effizientere Lösung für die Rückwärtsplansenkungen zu suchen. Bis dato kamen manuell aufsteckbare Rückwärtssenker zum Einsatz, bei denen sich der Bediener aufwändig für jede Bohrung zwei Mal in den Bearbeitungsraum begeben musste.

Die Maschinenkomponenten weisen zwischen 6 und 20 Bohrungen auf, die mit Rückwärtsplansenkungen mit Senktiefen zwischen 5 und 44 mm versehen werden.

Die neuen Maschinenbauteile weisen zwischen 6 und 20 Bohrungen auf. Die Dimensionen der Bohr-/Senkdurchmesser sind: Ø11/Ø16.5; Ø11/Ø18; Ø9/Ø15; Ø8.5/Ø13.5 und weisen Senktiefen zwischen 5 bis 44 mm auf. Beim Werkstoff handelt es sich um Gusseisen (GGG). Das Unternehmen suchte nach einer Lösung, die den automatischen, mannlosen Betrieb ermöglicht. Die hauseigene firmenübergreifende Technologie-Gruppe “Strukturteile“ verfolgte die Entwicklungen der Firma Heule schon seit geraumer Zeit. Die Bauteile der neuen Serie boten nun Gelegenheit für einen ersten Test. Hierfür ins Auge gefasst hatten sie das BSF-Rückwärtsplansenk-Werkzeug, welches speziell für den automatisierten Betrieb konzipiert und sofort ohne Drehmomentstütze und ohne Auffahrmechanismus einsetzbar ist. Ausgelegt ist es für Bohrungen von 6.5 bis 21.0 mm und für Senkverhältnisse bis 2.3 x Bohrungsdurchmesser. „Ziel der Entwicklung war es, die wirtschaftliche und prozesssichere Bearbeitung bei Klein- und Mittelserien zu gewährleisten – dies auch bei grossen Senkverhältnissen. Kurze Zykluszeiten, vielseitige Verwendbarkeit auch an schwer zugänglichen Stellen sind weitere Trümpfe“, ergänzt Harry Studer, Leiter Entwicklung bei Heule.

Hartmetallmesser trotzt Gusshaut

Bedenken hatte die Firma Starrag aufgrund des Gusseisenmaterials mit seiner sehr heterogenen Oberfläche (Gusshaut). Die Hartmetallmesser widerstehen jedoch der starken Belastung ohne Ausfälle und Störungen. Das BSF-Werkzeug ermöglicht Senkdurchmesser von bis zum 2.3-fachen des Bohrdurchmessers.

Im Vorfeld der Tests äusserten die Starrag-Techniker Bedenken, ob das BSF-Werkzeug mit der anspruchsvollen, undefinierten Gusshaut und den unterschiedlichen Gussdimensionen fertig werden würde. Im Gegenzug stimmte sie das einfache Funktionsprinzip sehr zuversichtlich: „ Was so einfach aufgebaut ist, funktioniert zuverlässig!“, war Stefan Meier überzeugt. Wie BSF arbeitet: Nach Aktivierung der Spindel klappt das Hartmetallmesser bei einer Initialdrehzahl und der zugehörigen Fliehkraft infolge Eigengewicht aus. Über einen Innenkühlmittel-Impuls klappt das Messer mittels Steuerbolzen nach Belieben prozesssicher wieder ein.

 

Der bei Heule zuständige Produktmanager, Thomas Eisenbart, begleitete die Inbetriebnahme der Testwerkzeuge und verkürzte damit die „Lernkurve“ auf ein Minimum. Die bis zu 8 mm unterschiedlichen Rohlingsabmasse bei theoretisch gleichen Teilen zwangen Starrag zu relativ grossen Sicherheitsabständen, was sich negativ auf die Bearbeitungszeit auswirkte. Die Qualität der Flächen erfüllte die Erwartungen des Kunden von Beginn weg.

Einfacher und modularer Aufbau: Das Funktionsprinzip des BSF-Werkzeugs hat sich bewährt. “Was so einfach aufgbaut ist, funktioniert zuverlässig!“ Diese Einschätzung der Starrag-Techniker im Vorfeld bestätigte die im anschliessenden Produktivbetrieb festgestellte Zuverlässigkeit und Prozesssicherheit.

Das Funktionsprinzip: Mit der Aktivierung der Spindel mit einer Initialdrehzahl klappt das Messer aufgrund der Fliehkraft aus. Ein IK-Kühlmittelimpuls lässt das Messer wieder in sein Gehäuse einklappen. Im Produktivbetrieb traten weder Späne im Messergehäuse noch Probleme mit verschmutztem Kühlwasser auf.

Einfach, zuverlässig, effizienter

Stefan Meier, Head Center of Production Exellence, Starrag AG Rorschacherberg: „Der Umstieg auf die neue Fertigungsmethode hat sich absolut gelohnt.“



Aufschlussreich sind jedoch die Erfahrungen, die die Fertigungsmitarbeiter während eines ganzen Jahres Produktivbetriebs gewonnen haben. Die Zuverlässigkeit war - wie von Starrag erwartet - einwandfrei. Obwohl bei Senktiefen bis 5 mm trocken und nur darüber mit der Innenkühlung gearbeitet wurde, blieb das Messerfenster spänefrei. Das Ein- und Ausklappen funktionierte zu 100%. Desgleichen traten auch keine Probleme mit allfällig verschmutztem Kühlwasser auf.

Zum reibungslosen Betrieb trug auch die konsequente Instandhaltung bei. Beat Wirz, Mitarbeiter Fertigung, erläutert dazu: „Vor jedem Einwechseln haben wir die Werkzeuge einfach kurz kontrolliert und gereinigt. Im Bedarfsfall liessen sich die Messer mühelos austauschen.“

Zum Schluss fasst Stefan Meier zusammen: „Der Umstieg auf die neue Fertigungsmethode hat sich gelohnt. Den mannlosen Betrieb und die damit anvisierten Einsparungen und Prozessverbesserungen haben wir erreicht. Die Prozesssicherheit und Zuverlässigkeit des Werkzeugs sorgen für einen störungsfreien Betrieb.

Das BSF lässt sich in sehr beengten Raumverhältnissen einsetzen. Der Zugang zur Bearbeitungsstelle erfolgt durch die Bohrung selbst. Die Bearbeitung führt die Maschine vollumfänglich autonom resp. mannlos aus, da kein Mitarbeiter wie bei der Aufstecklösung bei jeder Bohrung zwei Mal in den Bearbeitungsraum der Maschine steigen muss.

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