Fünffaches Wachstum geschmiedet mit CNC-Drehzentren

Atomic City Tool (ACT), Inc. verzeichnete einen rasanten Anstieg seines Produktionsvolumens, nachdem das Unternehmen mit der Herstellung von Werkzeugen für das Warmschmieden von Motorventilen für Automobile und Nicht-Automobile begonnen hatte. Angetrieben von fünf horizontalen CNC-Drehzentren von Cincinnati Machine hat ACT in etwas mehr als fünf Jahren der Herstellung der Ventilwerkzeuge eine Verfünffachung des Volumens erlebt. So berichtet Bob Smith, der vor 30 Jahren das Unternehmen in Oak Ridge, Tennessee, gründete.

Die Milacron-Maschinen – drei Talons und zwei Avengers – ermöglichen es ACT, Schmiedewerkzeuge herzustellen, die praktisch perfekte Ventilgeometrien und außergewöhnliche Oberflächengüten erzeugen.

ACT produziert jeden Monat 8.000 bis 9.000 Einweg-/Verbrauchswerkzeuge für Schmiedewerkzeuge, um die Produktions- und Bestandsanforderungen von zwei Ventilfabriken zu erfüllen, die zusammen über 50 Millionen Ventile pro Jahr produzieren. Die Werkzeuge werden aus H-10-, H-11-, H-13- und H-19-Stählen für viele verschiedene Ventilgrößen und -konfigurationen hergestellt. Alle Werkzeuge sind wärmebehandelt, die meisten auch nitriert.

Das Ziel des Ventilherstellers ist es, Ventile ausschließlich durch Präzisionsschmieden in die endgültige Form zu bringen, sagt Mr. Smith. Dies optimiert die physikalische Integrität des Ventils, während Verarbeitungsvorgänge und Teilekosten minimiert werden. Es stellt jedoch kritische Anforderungen an die Werkzeugausstattung.

Um die Ventile präzise zu formen, erstellt ACT Extrusions- und Prägewerkzeuge – im Wesentlichen Schmiedegesenke. Ein Ventilrohling wird erhitzt und dann in eine Bohrung des Extrusionswerkzeugs gepresst, um die Ventilgeometrie zu erzeugen, einen runden Schaft, der sich zu einer breiten Basis ausbreitet. Anschließend formt ein Prägestempel die Unterseitengeometrie des Ventilbodens.

"Die bei diesen Prozessen verwendeten Werkzeuge müssen praktisch ein perfektes Ventil mit einem schmiedefertigen Unterkopf schmieden", sagt Mr. Smith. Die Milacron-Drehzentren „nageln“ nicht nur die dimensionale Geometrie – ID, OD und Verjüngung – sondern erzielen auch eine Oberflächengüte unter 0,8 Ra.

Die Genauigkeit und Oberflächengüte, die ACT auf den Drehzentren von Milacron erzielt, hat die Werkzeuglebensdauer für die Ventilfabriken erheblich verlängert und kostspielige Endbearbeitungsvorgänge eliminiert. "Die Maschinen reduzieren die Kosten pro Ventil erheblich, was das Endergebnis ist", sagt er.

Werkzeugaußendurchmesser reichen von 0,5 Zoll bis 3,25 Zoll und Längen von 1 Zoll bis 9,5 Zoll. ID Schaftbohrungen können bis zu 0,2664 Zoll klein sein.

Die Talon- und Avenger-HTCs bearbeiten auch einige Oberflächenabmessungen nach der Wärmebehandlung und dem Nitrieren hart, alle mit einer Toleranz von weniger als 0,0005 Zoll. „Mit den Werkzeugen am oberen Ende der Rockwell-C-Härteskala ist dies ein echter Test für die Steifigkeit und Dämpfungsfähigkeit des Drehzentrums“, sagt er, „aber die Wiederholbarkeit war ausgezeichnet.“

Atomic City Tool ist ein kompletter Werkzeug- und Formenbau, der sich auf Präzisionswerkzeuge, Lehren und Vorrichtungen für die hermetische Motoren-, Kunstfaser-, Lager-, Stanz- und Motoren-/Automobilindustrie spezialisiert hat. Es bedient Kunden von Pennsylvania bis Florida und von der Atlantikküste bis Arkansas. Die Werkstatt mit 35 Mitarbeitern ist in der ganzen Region bekannt für ihre kreative Bearbeitung und die engen Toleranzen, die sie einhalten.

Vor fünf Jahren erhielt ACT im Rahmen einer Ausschreibung einen Auftrag zur Herstellung von Ventilwerkzeugen. Das Werkzeug war sofort ein Hit. Das Volumen vergrößerte sich und saugte schnell die Kapazität der vorhandenen Drehausrüstung des Werks auf. Angesichts des dringenden Bedarfs an zusätzlicher Kapazität konzentrierten sich Herr Smith und seine Mitarbeiter darauf, bewährte, vielseitige Drehzentren zu finden, die den steigenden Mengen- und Qualitätsanforderungen der Kunden gerecht werden konnten.

Nach der Bewertung von CNC-Drehzentren vieler großer Hersteller entschied man sich für drei Talon 208-Drehzentren von Milacron. Die entscheidenden Faktoren waren Steifigkeit, Leistung und Spannkapazität, sagt Herr Smith. Er war besonders beeindruckt von der Genauigkeit bei Materialien mit hoher Härte.

Etwa anderthalb Jahre später entschied sich ACT, erneut auf der Suche nach einer Kapazitätserweiterung, Drehzentren mit Gegenspindeloption in Betracht zu ziehen. "Wir haben erkannt, dass die richtige Gegenspindelmaschine bei einigen unserer Teilefamilien eine enorme Effizienz bieten würde", sagt Herr Smith.

ACT hat fast jedes Drehzentrum bewertet, das eine Gegenspindel anbietet. „Alle außer der Avenger schienen nur für leichte Beanspruchung ausgelegt zu sein – kaum besser als ein leichter Gesichtsschnitt“, sagt Mr. Smith. Die Avenger hat eine viel leistungsstärkere Gegenspindel – 8 PS im Vergleich zu etwa 3 PS bei anderen Maschinen.

Die Avengers haben die Zykluszeit für jede Werkzeugfamilie, die auf ihnen läuft, erheblich verkürzt. Dank der Sub-Spindel-Fähigkeit kann ACT einen Großteil seiner Arbeit mit weniger Einrichtungs- und Verarbeitungsvorgängen erledigen. „Wir stellen viele Werkzeuge in einem einzigen Arbeitsgang her, für den früher zwei erforderlich waren“, sagt Herr Smith. "Außerdem ermöglichen uns die Leistung und Steifigkeit des Avenger tiefere Schnitte in harte Stähle für die Ventilwerkzeuge."

Das Geschäft betreibt seine Talon- und Avenger-CNC-Drehzentren 60 Stunden pro Woche in 10-Stunden-Schichten, 6 Tage die Woche, wobei die Kundennachfrage stetig steigt. Ventilwerkzeuge sind so weit gewachsen, dass sie jetzt als separates Geschäft für das Unternehmen geführt werden, sagt Mr. Smith.

„In den nächsten fünf Jahren werden wir wahrscheinlich drei bis fünf zusätzliche Drehzentren hinzufügen und unsere Nicht-Milacron-CNC-Drehmaschinen ersetzen, und die neuen Maschinen werden Talons oder Avengers sein. Der Kauf der Milacron-Drehzentren hat sich als eine meiner besten Geschäftsentscheidungen erwiesen . Ich habe sie zahlreichen anderen Leuten in der Metallbranche empfohlen.“ MMS