So verbessern Sie die Zykluszeit in der Automobilbearbeitung

Die Herausforderung, die Zykluszeit in Maschinen- und Schneidevorgängen zu verbessern, lässt Maschinisten oft nach neuen Lösungen suchen. So gehen Shops mit großen Mengen, strengen Prozesskontrollen und der hohen Qualität um, die die Automobilindustrie fordert.

Mit der Automobilbearbeitung ist eine Vision verbunden, die spezielle Werkzeugmaschinen umfasst, die Stahl- und Gusseisenteile in Millionenhöhe herstellen.

Diese Vision hat sich in den letzten zehn Jahren etwas geändert, da die Automobilhersteller und ihre Zulieferer auf flexible Fertigungssysteme und fortschrittliche Materialien umgestiegen sind.

Fakt ist aber, dass die Produktionsmengen in der Automobilindustrie deutlich höher sind als in anderen Branchen.
 

Läden, die solche Arbeiten durchführen möchten, sollten am besten ihre Bleistifte extrem spitz, ihre Qualitätssicherungsstufen in makelloser Ordnung, ihre pünktlichen Lieferunterlagen genau das – pünktlich – und obendrein bereit sein, sich zu rasieren einige Prozentpunkte weniger als ihr Stückpreis pro Jahr.

Um all das zu erreichen, bedarf es unter anderem der richtigen Zerspanungswerkzeuge sowie des erforderlichen Anwendungswissens, um kürzeste Zykluszeiten und bestmögliche Standzeiten zu erzielen.

Halten Sie Ihre Schneidwerkzeuge konsistent 

Dieses Wissen ist für jeden Hersteller wertvoll, selbst für diejenigen, die sich auf die für die meisten Job-Shops typische Arbeit mit hohem Mix und geringem Volumen spezialisiert haben. Die Frage lautet dann:Was sind diese Schneidwerkzeuge und welche Eigenschaften haben sie, die sie von allgemeineren Werkzeugen unterscheiden?

Adam Glover, Bezirksleiter bei OSG USA Inc., erklärt, dass Großserienhersteller bei ihren Bohrern und Schaftfräsern eher nach Konsistenz suchen als nach einer bestimmten Geometrie, Sorte oder Beschichtung.

„Das Design und die Bearbeitungseigenschaften von Werkzeugen für die Automobilindustrie ähneln denen, die von Jobshops verwendet werden, aber wenn Sie eine Million pro Jahr von etwas produzieren, können Sie keine Überraschungen tolerieren“, sagt Glover.

„Sie brauchen eine vorhersehbare Standzeit, und wenn es an der Zeit ist, einen Bohrer oder ein anderes rundes Werkzeug – oder einen beliebigen Fräser – auszutauschen, möchten Sie es einsetzen und den Zyklus starten“, fügt er hinzu. „Das hat oberste Priorität, deshalb wählen Autohersteller unabhängig vom Preis immer die hochwertigsten verfügbaren Werkzeuge.“

Das Budget ausgleichen

Aber halten Sie fest – jeder, der Angebote für bearbeitete Teile für die Automobilindustrie erstellt hat, weiß, dass die Bestellung normalerweise an den Lieferanten geht, der den niedrigsten Stückpreis anbieten kann. Bedeutet das nicht, dass Werkstätten bei der Planung ihrer Werkzeugbudgets sparsam sein sollten? Nicht wirklich, sagt Brent Marsh, Business Development Manager für den nordamerikanischen Automobilbereich bei Sandvik Coromant Inc.

„Die sich wiederholende Natur der hochvolumigen Automobilbearbeitung erfordert, dass Variationen in den Prozessen, den Werkzeugmaschinen, der Werkstückhalterung, den Lehren und insbesondere den Schneidwerkzeugen über einen längeren Zeitraum auf einem Minimum gehalten werden“, sagt Marsh.

„Alles erfordert eine gute Prozessfähigkeit, mit weniger Abhängigkeit vom manuellen Eingreifen der Bediener, um die gewünschten Endergebnisse zu erzielen“, fügt er hinzu. „Es sind diese Faktoren, die den niedrigsten Stückpreis bestimmen, egal was Sie bearbeiten.“

Schön und gut für Autohersteller mit ihrer Affinität zu Gusseisen, Stahl und Aluminium, aber was ist mit allen anderen? Lohnfertiger bearbeiten alles von Edelstahl bis Inconel, von Verbundwerkstoffen bis hin zu hochfesten Legierungen. Berechenbarkeit ist sicherlich auch hier wichtig, aber einen hohen Preis für Premium-Rundwerkzeuge zu zahlen, könnte angesichts der Notwendigkeit häufigerer Wechsel weniger schmackhaft sein – in diesem Umfeld werden Schneidwerkzeuge manchmal für einen Bruchteil ihrer potenziellen Standzeit verwendet und dann eingesetzt im Regal oder im Werkzeugkasten eines Maschinisten. Lohnt sich Premium-Tooling noch?

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Über Gusseisen hinausgehen

Chad Hefflinger glaubt, dass es so ist. Als leitender Anwendungsingenieur bei Kennametal Inc. ist er auf Werkzeuge aus polykristallinem Diamant (PCD) und polykristallinem kubischem Bornitrid (PCBN) spezialisiert und verbringt einen Großteil seiner Zeit damit, Erstausrüster (OEMs) und Tier-I-Automobilzulieferer zu unterstützen.

Hefflinger stimmt zu, dass die niedrigsten Kosten pro Teil oft mit den teuersten Schneidwerkzeugen geliefert werden.

„Aufgrund der Langlebigkeit dieser Werkzeuge und der anspruchsvollen Natur der Automobilarbeit lassen sich die höheren Kosten für PCD und PCBN sehr leicht rechtfertigen“, sagt er.

Aber Hartmetall nicht vergessen, ergänzt Hefflinger. Während PKD-Werkzeuge üblicherweise zum Fräsen und Bohren von Motorblöcken, Köpfen und Getriebegehäusen aus Aluminiumguss verwendet werden und PCBN eine gute Wahl für Komponenten aus Gusseisen und gehärtetem Stahl ist, bleibt Hartmetall eine beliebte Wahl für einige der neueren Materialien, einschließlich verdichtetem Graphit Eisen (CGI) und hochfeste legierte Stähle, die beide zunehmend im Automobilbereich eingesetzt werden.

Adam Glover von OSG stellt fest, dass Edelstahl und andere Legierungen ebenfalls auf dem Vormarsch sind und dass Hartmetall für alle, die diese Metalle bearbeiten, immer noch an erster Stelle steht.

„Ich arbeite mit vier Betrieben zusammen, die Kraftstoffverteilerkomponenten herstellen, die normalerweise aus Edelstahl 316 bestehen, aber ich sehe auch Edelstahl 304, 2205 Duplex, 4140 und 8620 legierte Stähle – es ist so ziemlich alles“, sagt er. „Wir sehen sogar eine Verwendung von Verbundwerkstoffen, wie beim Innenrahmen für die Stoßstange der neuen Corvette. Welche Automobilhersteller auch immer bearbeiten, die Anforderungen sind im Grunde die gleichen – lange Standzeiten, hohe Produktivität und gleichbleibende Qualität.“

Wenn Sekunden zählen 

Jeder der für diesen Artikel befragten Experten sagt, dass kundenspezifische Werkzeuge in Automobilanwendungen weit verbreitet sind.

„Wir sehen eine große Nachfrage nach Reibahlen mit einstellbarer Schneide, die in Superfinish-Anwendungen, kombinierten Stufenbohrern und Porting-Werkzeugen, geäderten PKD-Fräsern und einer Vielzahl anderer kundenspezifischer Lösungen verwendet werden“, sagt Brent Marsh von Sandvik Coromant. „In diesem Umfeld zählen Sekunden, daher werden Autohersteller alles tun, um die kürzeste Zykluszeit zu liefern, was wiederum zu den niedrigsten Kosten pro Teil führt.“

Hefflinger von Kennametal bekräftigt diesen letzten Punkt und fügt einen Vorbehalt hinzu:„Es ist hochspezialisiert, das stimmt, aber es gibt auch einige Gemeinsamkeiten“, sagt er. „Jeder Motor hat Ansaug- und Abgaskrümmer, Kraftstoffeinspritzöffnungen, Zündkerzenlöcher – das sind alles hervorragende Anwendungen für kundenspezifische Bohrer und Reibahlen, da die gleichen Werkzeugdesigns für viele verschiedene Teilenummern verwendet werden können.“

All dies ist gut für Autohersteller, aber was bedeutet es für Geschäfte, die nicht Millionen von Teilen pro Jahr herstellen? Vielleicht nichts, bis auf eine Sache:Die Ingenieure, die bei Ford, Chevy, GM und allen anderen arbeiten, wissen, dass die erste Aufgabe in jedem Herstellungsprozess darin besteht, einen möglichst stabilen Prozess zu entwickeln.

Überraschungen sind ein Killer, werden sie Ihnen sagen, und der beste Weg, die daraus resultierenden Produktionsverzögerungen und Qualitätsprobleme zu vermeiden, besteht darin, die hochwertigsten verfügbaren Werkzeuge zu kaufen, unabhängig von der Teilemenge oder dem bearbeiteten Material.

Welchen Herausforderungen sind Sie bei der Bearbeitung von Automobilwerkstoffen begegnet? Welche einzigartigen Lösungen haben Sie gefunden?