Fünffache Produktionssteigerung mit Cincinnati Machine CNC-Drehzentren

Atomic City Tool (ACT), Inc., sah sein Produktionsvolumen explodieren, nachdem es begann, Werkzeuge für das Warmumformen von Automobil- und Nicht-Automobil-Motorventilen herzustellen. Angetrieben von fünf Cincinnati Machine horizontalen CNC-Drehzentren hat ACT in gerade über fünf Jahren Ventilwerkzeugherstellung eine fünfache Volumensteigerung erlebt. So berichtet Bob Smith, der das Oak Ridge, Tennessee Unternehmen vor 30 Jahren gründete.

Die Milacron-Maschinen – drei Talons und zwei Avengers – erlauben ACT, Schmiedewerkzeuge zu erstellen, die praktisch perfekte Ventilgeometrien und exzellente Oberflächengüten produzieren.

ACT fertigt 8.000 bis 9.000 Stück verbrauchbare Schmiedewerkzeuge monatlich, um die Produktions- und Lageranforderungen von zwei Ventilfertigungswerken 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 in vielen verschiedenen Ventilgrößen und -konfigurationen gefertigt. Alle Werkzeuge sind gehärtet, und die meisten sind auch nitriert.

Das Ziel des Ventilherstellers ist es, Ventile ausschließlich durch Präzisionsschmieden in Endform zu bringen, sagt Mr. Smith. Dies optimiert die physische Integrität des Ventils, während Bearbeitungsoperationen und Teilkosten minimiert werden. Allerdings stellt es kritische Anforderungen an das Werkzeug.

Um die Ventile präzise zu formen, erstellt ACT Extrusions- und Prägewerkzeuge – im Wesentlichen Schmiedeformen. Ein Ventilrohling wird erhitzt, dann in eine Bohrung im Extrusionswerkzeug gepresst, um die Ventilgeometrie zu erzeugen, einen runden Schaft, der sich zu einer breiten Basis ausweitet. Eine Prägeform formt dann die Unterseitengeometrie der Ventilbasis.

"Die in diesen Prozessen verwendeten Werkzeuge müssen praktisch ein perfektes Ventil mit einer schmiedeveredelten Unterkopfgeometrie schmieden," sagt Mr. Smith. Die Milacron-Drehzentren "treffen" nicht nur die dimensionale Geometrie – ID, OD und Kegelüberblendung –, sondern erreichen auch eine Oberflächengüte unter 0,8 Ra.

Die Genauigkeit und Güten, die ACT auf den Milacron-Drehzentren erreicht, haben die Werkzeugstandzeit für die Ventilwerke dramatisch verbessert und kostspielige Nachbearbeitungsoperationen eliminiert. "Die Maschinen senken die Kosten pro Ventil scharf, was die Unterzeile ist," sagt er.

Werkzeug-ADs reichen von 0,5 Zoll bis 3,25 Zoll (12,7 bis 82,55 mm) und Längen von 1 Zoll bis 9,5 Zoll (25,4 bis 241,3 mm). ID-Schaftbohrungen können so klein wie 0,2664 Zoll (6,77 mm) sein.

Die Talon und Avenger HTCs hartdrehen auch einige Fertigmaße nach Härten und Nitrieren, alles auf weniger als 0,0005 Zoll (0,0127 mm) Toleranz. "Mit den Werkzeugen am oberen Ende der Rockwell-C-Härteskala ist das ein echter Test der Steifigkeit und Dämpfungsfähigkeit des Drehzentrums," sagt er, "aber Wiederholgenauigkeiten waren exzellent."

Atomic City Tool ist ein kompletter Werkzeug- und Formenbaubetrieb, spezialisiert auf Präzisionswerkzeuge, Lehren und Vorrichtungen für die hermetische Motor-, Synthetikfaser-, Lager-, Stanz- und Motor-/Automobilindustrie. Er bedient Kunden von Pennsylvania bis Florida und von der Atlantikküste bis Arkansas. Der 35-Mann-Betrieb ist in der Region bekannt für seine kreative Zerspanung und die engen Toleranzen, die er hält.

Vor fünf Jahren gewann ACT einen Auftrag im Wettbewerbsgebot zur Herstellung von Ventilwerkzeugen. Das Werkzeug war ein sofortiger Hit. Das Volumen schoss schnell in die Höhe und saugte schnell die Kapazität der vorhandenen Drehausrüstung des Werks auf. Angesichts eines kritischen Bedarfs an zusätzlicher Kapazität konzentrierten sich Mr. Smith und sein Team auf die Suche nach bewährten, vielseitigen Drehzentren, die die wachsenden Mengen und Qualitäten erfüllen konnten, die die Kunden verlangten.

Nach der Evaluierung von CNC-Drehzentren vieler großer Hersteller wählten sie drei Talon 208 Drehzentren von Milacron. Die Entscheidungsfaktoren waren Steifigkeit, Leistung und Spannkapazität, sagt Mr. Smith. Er war besonders beeindruckt von deren Genauigkeit an hochharten Materialien.

Etwa eineinhalb Jahre später, wieder bestrebt, ihre Kapazität zu erweitern, entschied sich ACT, Drehzentren mit Gegenspindel-Option anzusehen. "Wir erkannten, dass die richtige Gegenspindel-Maschine enorme Effizienz bei einigen unserer Teilefamilien bieten würde," sagt Mr. Smith.

ACT evaluierte nahezu jedes Drehzentrum mit Gegenspindel-Option. "Alle außer dem Avenger schienen nur für leichte Aufgaben ausgelegt – kaum besser als ein leichter Planschnitt," sagt Mr. Smith. Der Avenger hat eine viel leistungsstärkere Gegenspindel – 8 PS, verglichen mit etwa 3 PS bei anderen Maschinen.

Die Avengers haben die Zykluszeit bei jeder auf ihnen gelaufenen Werkzeugfamilie signifikant verkürzt. Gegenspindel-Fähigkeit lässt ACT einen Großteil seiner Arbeit mit weniger Aufspannungen und Bearbeitungsoperationen handhaben. "Wir produzieren viele Werkzeuge in einer einzigen Operation, die früher zwei erforderte," sagt Mr. Smith. "Zudem lassen die Leistung und Steifigkeit des Avengers tiefere Schnitte in harten Stählen für das Ventilwerkzeug zu."

Der Betrieb läuft seine Talon und Avenger CNC-Drehzentren 60 Stunden wöchentlich – 10-Stunden-Schichten, 6 Tage die Woche – bei stetig steigender Kundennachfrage. Ventilwerkzeuge sind so weit gewachsen, dass sie nun als separates Geschäft für das Unternehmen gehandhabt werden, sagt Mr. Smith.

"Über die nächsten fünf Jahre 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 Metallbearbeitung empfohlen."