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Kostensenker Kombinationswerkzeuge

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Kostensenker Kombinationswerkzeuge

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Bei der Gewindeherstellung durch zirkulares Fräsen werden seit vielen Jahren in der Serienfertigung von JEL standardisierte Kombinationswerkzeuge eingesetzt. Mehrfunktionswerkzeuge können aber auch im Bohrbereich die kostengünstigere Alternative sein.

Autor: Dr.-Ing. Martin Görke

Die JEL Präzisionswerkzeuge GmbH entwickelt, optimiert und fertigt seit einiger Zeit auch anwenderbezogene Kombinationswerkzeuge rund um die Bohrung und spart dem Anwender erhebliche Fertigungskosten.
In der Serienfertigung stellt sich bei der Lösung fertigungstechnischer Detailprobleme häufig die Frage nach einer kostengünstigeren Alternativlösung zur praktizierten Lösung. Hier bieten sich in erster Linie Kombinationswerkzeuge an, mit denen sich Nebenzeiten reduzieren lassen. Insbesondere im Automobilbau sowie im Motor- und Getriebebau ist bei der Bearbeitung von Aluminiumlegierungen ein großes Einsparpotential vorhanden.
Sowohl die Forderung nach Verringerung von Fertigungszeiten als auch die nach Erhöhung der Standmengen fördert den zunehmenden Einsatz PKD-bestückter Kombinationswerkzeuge zum axialen und zirkularen Bohren, vor allem bei der Aluminiumbearbeitung. Die besondere Eignung des polykristallinen Diamanten (PKD) für die Aluminiumbearbeitung liegt zum einen daran, dass dieser Schneidstoff nur eine sehr geringe Affinität zu Aluminium hat. Zum anderen ist PKD von Hause aus ein äußerst verschleißarmer Schneidstoff. Hinzu kommt ein gewünschter Nebeneffekt: PKD-bestückte Werkzeuge erhöhen die Prozesssicherheit, da bis zum Standzeit-ende im Vergleich zu Hartmetallwerkzeugen weniger Radiuskorrekturen bei
zirkularem Fräsen notwendig sind. Darüber hinaus eignen sich PKD-bestückte Werkzeuge auch für die immer stärker gefragte so genannte Trockenbearbeitung durch Mindermengenschmierung, insbesondere bei der Aluminiumbearbeitung.
PKD-bestückte Werkzeuge für prozesssicheres Fertigen
All dies und die große Erfahrung mit Kombinationswerkzeugen für die Gewindefräsherstellung hat bewirkt, dass sich die JEL Präzisionswerkzeuge GmbH auch als Spezialist für Kombinationswerkzeuge rund um die Bohrung insgesamt präsentiert.
Diffizile Bearbeitungsaufgaben lassen sich vielfach besser von oder mit Beteiligung eines erfahrenen Werkzeugspezialisten lösen. Solche Lösungsaufträge können durch einen schwierig zu bearbeitenden Werkstoff, eine unzugängliche Bearbeitungsstelle oder auch durch den Zwang zur Zeiteinsparung hervorgerufen werden. Je früher ein Werkzeugspezialist hinzugezogen wird, um so kostenoptimaler kann die Lösung ausfallen.
Eine Lösung muss sich stets am Nutzen für den Anwender orientieren. Dies lässt durch einen einfachen Zeit- oder Kostenvergleich von früherer und jetziger Lösung bewerkstelligen. Im einfachsten Fall wird die Fertigungszeit für die Fertigungsoperationen mit Einzelwerkzeugen denen mit dem Mehrfunktionswerkzeug gegenübergestellt. Bei einer Kostenrechnung sind sowohl die Werkzeugkosten als auch die Arbeitsplatzkosten einbezogen, d. h. die Maschinen- und Personalkosten. Dabei stellt sich immer wieder heraus, dass die eigentlichen
Werkzeugkosten für ein in der Serienfertigung eingesetztes Kombinationswerkzeug gegenüber den Arbeitsplatzkosten eine untergeordnete Rolle spielen.
Kombinationswerkzeuge
In Kombinationswerkzeugen sind mehrere Bearbeitungsfunktionen integriert, die in der Regel nacheinander in einem Durchgang ausgeführt werden.
n Das Kombinationswerkzeug (Bild 1) für Bohr- und Fasoperationen enthält einen etwa 25 mm langen Stufenbohrer und zwei Senkstufen. Mit dem Vollhartmetall-Bohrer wird in ein Gehäuse aus Aluminium-Kokillenguss eine Stufenbohrung mit den Durchmessern 13 und 16,5 mm mit einem schlanken Übergang gebohrt. Die Bohrung liegt in einem Gehäuseteil mit rohrförmigem Aufsatz, der um knapp 40 mm tiefer als die Gehäuseoberfläche liegt. In der ersten Senkstufe sind zwei Wendeschneidplatten mit einem V-förmigen Einschnitt eingesetzt, mit dem auf dem rohrförmigen Aufsatz im Durchmesser von 22 mm ein Ringkegel erzeugt wird. In der zweiten Senkstufe mit einem Außendurchmesser von 76 mm sind zwei PKD-Schneiden eingelötet. Mit diesen Schneiden wird eine vorgegossene Bohrung in das Gehäuse auf Passmaß, 12 mm tief, aufgebohrt. Das Kombinationswerkzeug wird mit einer Spindeldrehzahl von rund 4 000 min-1 beaufschlagt. Früher wurden die Arbeitsoperationen mit drei Werkzeugen ausgeführt. Durch den Wegfall von zwei Einzelwerkzeugen werden 10 s Werkzeugwechselzeit eingespart. Das entspricht einer Zeiteinsparung von über 40 %, bezogen auf die frühere Fertigungszeit.
n Ein besonders komplexes Kombinationswerkzeug (Bild 2) stellt das Werkzeug zum zirkularen Komplettbearbeiten der Bohrung eines Schwenklagers dar. Mit dem Werkzeug werden in einem Durchgang fünf verschiedene Funktionen ausgeführt. Im ersten Schritt wird die vorgegossene Bohrung zentrisch aufgebohrt. Anschließend wird die Stufenbohrung mit einem Durchmesser von 65 und 68 mm zirkular gefräst. Hierfür stehen jeweils zwei eingelötete PKD-Schneiden zur Verfügung. Die Schneiden für die beiden unterschiedlichen Durchmesser sind im Mittelteil des Werkzeugs zueinander um 90° versetzt angeordnet. Gleichzeitig mit dem Zirkularfräsen der Stufenbohrung werden die 45°-Fase und die stirnseitige Planfläche gefräst. Zum Fräsen der Fase ist eine kleine 45°-PKD-Schneide zwischen Durchmesserschneide und Planschneide angeordnet. Die Stirnseite der Schwenk-lagerbohrung wird durch zwei PKD-Schneiden bearbeitet, die in der 90°-Senkstufe eingelötet sind. Abschließender Arbeitsvorgang ist das rückseitige zirkulare gratfreie Ansenken der Bohrung durch vier um 45° schräggestellte PKD-Schneiden (Bild 3).
– Mit einem weiteren Kombinationswerkzeug lässt sich die gesamte Schwenklagerbohrung in einem Durchgang mit einem einzigen Werkzeug zeichnungsgenau und mit qualitativ hochwertiger Oberfläche herstellen. Früher waren hierfür drei Werkzeuge notwendig. Gegenüber dieser alten Lösung spart das neue Werkzeug 25 s pro Teil ein. Bei einem Maschinenstundensatz von 150 DM und einer Jahresstückzahl von 110 000 Stück erbringt das Werkzeug eine jährlich Einsparung von rund 115 000 DM. Das entspricht einem Anteil von 13,8 % der Produktionskosten.
Fazit: JEL-Kombinationswerkzeuge sind hochproduktive Sonderwerkzeuge, mit denen sich mehrere Einzelwerkzeuge und somit Haupt- und Nebenzeiten einsparen und die Prozesssicherheit erhöhen lässt. Mit PKD-Schneiden bestückt erhöhen sie die Prozesssicherheit noch weiter, da dadurch oft über mehrere Schichten keine Radiuskorrektur mehr notwendig ist.
– mav 311
www.jel.de EMO Halle 4 Stand A 14
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