Endbearbeitungsrevolver reduziert Zykluszeit

Das Standardverfahren für Wellenarbeiten in der Werkstatt Grand Haven Steel Products (Grand Haven, Michigan) bestand in der Vergangenheit darin, weich zu drehen, die Teile zum Härten zu schicken und dann auf die endgültige Toleranz zu schleifen. Die Drehanwendungen waren nicht sehr anspruchsvoll, da die Werkstatt normalerweise nur ±0,002 Zoll auf einer ihrer acht CNC-Drehmaschinen halten und die Präzision den Schleifern überlassen musste. Es gab jedoch eine großartige Gelegenheit, die Effizienz zu steigern, wenn sie einige der Teile hartdrehen konnten. Daher kaufte das Unternehmen 1997 hauptsächlich für diese Aufgabe eine Conquest T-51 CNC-Drehmaschine (2-Zoll-Stange, 10-Zoll-Futterkapazität) von Hardinge Inc. (Elmira, New York). Laut George Stahl, Leiter der Fertigungstechnik, war die Werkstatt bei einem der ersten Aufträge in der Lage, einen kritischen Einstechvorgang an einer 40 Rc-Welle innerhalb der erforderlichen Toleranz von 0,0003 Zoll auszuführen.

Innerhalb eines Jahres erkannte die Werkstatt die Notwendigkeit, die Produktivität weiter zu steigern, und kaufte eine zweite Hardinge, eine Conquest T-42 (1 5/8-Zoll-Stange, 8-Zoll-Futterkapazität). Im Gegensatz zur ersten Maschine war der T-42 mit einem "Ram Turret" ausgestattet, einem sekundären Revolver mit sechs Stationen, der zur Durchführung von Endbearbeitungsvorgängen in der Mitte verwendet wird. Der große Vorteil dieser Maschinenkonfiguration besteht darin, dass gleichzeitig Innen- und Außenbearbeitungen durchgeführt werden können, wobei beispielsweise der primäre Revolverkopf zum Drehen verwendet wird, während der zweite Revolverkopf zum Bohren oder Gewindeschneiden verwendet wird.

Der offensichtlichste Vorteil gleichzeitiger ID/OD-Operationen besteht darin, dass sie Zykluszeiten erheblich verkürzen können. In einem Fall war das Teil beispielsweise eine Welle mit integralem Flansch, die ein Außendrehen erforderte, sowie eine Bohrung, die Bohren, Gewindeschneiden und Anfasen erforderte. Wenn all diese Vorgänge nacheinander durchgeführt werden mussten, betrug die Gesamtzykluszeit für die Bohrungsseite des Teils 70 Sekunden. Als das Teil jedoch zum T-42 bewegt wurde und ID- und OD-Operationen gleichzeitig durchgeführt werden konnten, wurde die Zykluszeit auf nur 46 Sekunden verkürzt. Dadurch stieg die durchschnittliche Produktionsleistung von zuvor 26 Teilen pro Stunde auf die aktuellen 48 Teile pro Stunde.

Aber es ist die Kombination aus einer Maschinenstruktur, die starr genug ist, um Hartdrehen zu handhaben, und mehr Flexibilität, um ID/OD-Operationen zu handhaben, sowie einer effizienten Werkstückspannung, die Grand Haven die Prozessfähigkeiten verleiht, um die Produktivität wirklich zu steigern. Bei dem oben genannten Werkstück wird ein kritischer Durchmesser an einer Nut mit statistischer Prozesskontrolle überwacht. Mit einer oberen Regelgrenze von -0,00015 Zoll des Nennwerts und einer unteren Regelgrenze von -0,00045 Zoll – bei einer Gesamtbandbreite von 0,0003 Zoll – bleibt die Funktion gut unter Kontrolle. Diese Präzision hat es Grand Haven ermöglicht, einen anschließenden Schleifvorgang zu vermeiden und somit die Kosten für die Herstellung des Teils erheblich zu senken.

Das Spannen hat viel mit dieser Fähigkeit zu tun. Wie bei vielen Geschäften ist der erste Gedanke von Grand Haven, alle bis auf sehr kleine Teile in einem Dreibackenfutter zu halten. Es stellte sich jedoch heraus, dass es andere Optionen gibt, die unter bestimmten Umständen bessere Ergebnisse liefern können. Beispielsweise erforderte einer der ersten Aufträge, die auf dem T-42 ausgeführt wurden, eine Durchmessertoleranz von ±0,0003 Zoll, einen maximalen Rundlauf von 0,0005 Zoll von vorne nach hinten und eine Oberflächengüte von 32 RMS auf Schlüsseldurchmessern aus gehärtetem Edelstahl der Serie 400.

Diese Eigenschaften durchgängig zu erreichen, erwies sich anfangs als schwierig. Die Untersuchung ergab, dass die Teile im Dreibackenfutter nicht gleichmäßig stabilisiert wurden. Auf Empfehlung von Hardinge wurde das Backenfutter durch eine 16c Spannzange mit toter Länge ersetzt. Dadurch konnte die Bearbeitung viel näher an der Spindelfläche erfolgen, was sowohl den Rundlauf als auch die Oberflächengüte verbesserte. Darüber hinaus ermöglichte die Spannzange auch den Betrieb des Teils mit höheren Drehzahlen für eine effizientere Bearbeitung. Schließlich ermöglichte das Totlängensystem eine viel genauere Kontrolle der Teilelänge.