Innovative Fertigung reduziert Bearbeitungszeit um 60 % durch vereinheitlichte CNC-Maschine

Innovative Manufacturing brauchte früher zehn Minuten pro Teil für die Bearbeitung von Gusseisen-Differentialgehäusen für Golfcarts, aber jetzt beträgt die Gesamtbearbeitungszeit nur noch drei Minuten, 45 Sekunden. Laut Innovative Inhaber und Präsident Rob Sander kam der Produktivitätssprung, als das Unternehmen Drehen, Fräsen, Bohren und Reiben in ein einziges Werkzeugmaschinensystem konsolidierte. Mr. Sanders Suche nach einem hocheffizienten Drehzentrum führte ihn dazu, eine Vielzahl von Ein- und Mehrspindel-CNC-Drehmaschinen in Betracht zu ziehen, dann führte sie ihn zur IMTS, wo er seine erste Vorführung des Nighthawk Mehrzweck-CNC-Drehzentrums (MPC) (GBI Cincinnati, Cincinnati, Ohio) sah.

Innovative hat zwei Nighthawk MPCs gekauft, sagt Mr. Sander, für zwei bestimmte Merkmale der Maschine: einen 12-Stationen-Werkzeugrevolver einschließlich sowohl fester als auch "lebender" Werkzeuge, sowohl parallel als auch senkrecht zur Spindel; plus ein 2-Positionen-automatisches Werkstückwechselsystem (AWC) mit zwei Spannfuttern oder Vorrichtungen. Ein Futter wird sicher von einer vertikalen Position außerhalb der Bearbeitungskammer be- und entladen, während das zweite Futter – innerhalb der Kammer – in einem horizontalen Bearbeitungsprozess engagiert ist.

Wegen des letztgenannten Merkmals, merkt Mr. Sander an, unterschätzt die 62-prozentige Schnittzeitreduktion tatsächlich Innovatives Produktivitätsgewinn.

"Wir hatten eine 3-Aufspannungs-Operation vor den Nighthawks," sagt er. "Es gab zwei Aufspannungen auf einer Drehmaschine und eine auf einer Schwenkvorrichtung an einem Bearbeitungszentrum, die alle drei die Spindel untätig ließen, bis das Teil bereit war. Jetzt reduzieren die Nighthawks nicht nur die Anzahl der Aufspannungen auf zwei, sie erlauben uns auch, das nächste Teil vollständig vorzubereiten, während das aktuelle Teil in Bearbeitung ist. Als Ergebnis ist unser Produktivitätsgewinn tatsächlich weit größer als das, was die Zykluszeitreduktion andeutet."

Abgesehen von Wartung und Werkzeugwechsel ist die Bearbeitung jetzt kontinuierlich. In den meisten Fällen, sagt Mr. Sander, besteht die einzige Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Zyklen aus den sechs Sekunden, die der Werkstückwechsler benötigt, um die beiden Futter zu wechseln.

Mr. Sander lässt die Nighthawk MPCs rund um die Uhr laufen, betreut von einem geteilten Roboter, der es einem einzelnen Bediener erlaubt, beide Maschinen gleichzeitig zu überwachen. In weniger als der Zeit, die für einen der beiden Differentialgehäuse-Bearbeitungszyklen erforderlich ist, entlädt der Roboter das vorherige Teil vom Leerfutter und entweder invertiert es für den nächsten Prozessschritt oder lädt ein neues Teil – mittels einer Passbohrung im Flansch, um es im Griff des angetriebenen Futters zu positionieren.

Die Trennlinie für die zwei Bearbeitungszyklen des Teils ist ein Flansch von 5-5/16" (134,9 mm) Durchmesser. Im ersten Zyklus dreht der Nighthawk den Flansch sowie die Zentralbohrung des Teils, stoppt dann die Hauptspindel und schaltet den Lebendwerkzeug-Spindelantrieb ein. Wie ein kleines horizontales Bearbeitungszentrum face-fräst der Nighthawk dann Flächen für vier Bohrungen und bohrt die Bohrungen selbst.

Im zweiten Zyklus dreht die Maschine die anderen Seiten des Flanschs und der Bohrung, dann bohrt und reibt sie eine einzelne Querbohrung mit angetriebenen Werkzeugen, die senkrecht zur Futtermittellinie orientiert sind.

Mr. Sander sagt, es war die Kombination aus Einzelteil-Produktivität und Teil-zu-Teil-Flexibilität, die ihn überzeugte, den Nighthawk zu wählen.

"Die Differentialgehäuse waren oberste Priorität in meinem Kopf, weil ich meine Zykluszeit für diese so niedrig wie möglich brauchte," sagt er. "Trotzdem habe ich auch andere Kunden, viele von denen ihre Aufträge auf JIT-Basis platzieren. Daher brauchte ich eine Maschine, die nicht nur schnelle Bearbeitung, sondern auch schnellen Umrüsten bietet. Der Nighthawk erfüllte beide Anforderungen." Roger Stebelton stimmt zu. Ein langjähriger Innovative-Zerspaner, der für fast die gesamte Nighthawk-Programmierung verantwortlich ist, berichtet Mr. Stebelton, dass er einen Nighthawk in knapp unter drei Stunden komplett auf einen neuen Auftrag umrüsten kann. Das ist dieselbe Zeit, die nötig ist, um einen der konventionellen CNC-Drehmaschinen von Innovative umzurüsten, aber für Mr. Stebelton stellt dies eine signifikante Ersparnis dar.

Er erklärt: "Im Gegensatz zur CNC-Drehmaschine führt der Nighthawk MPC meist alle für ein Teil nötige Bearbeitung durch. Die Drehmaschine hingegen ist generell nur ein Schritt im gesamten Bearbeitungsprozess – was bedeutet, ich hätte nicht nur die Drehmaschine umzurüsten, sondern wahrscheinlich auch ein Bearbeitungszentrum, was Stunden zum Gesamtprozess addiert."

Der 10,82 × 10,00 Zoll (274,8 × 254 mm) Arbeitsbereich des Nighthawk nimmt die meisten Teile auf, die Innovative typischerweise bearbeitet. Zwischen Chargen von Differentialgehäusen wurden die Nighthawks für etwa 20 andere Teile genutzt – einschließlich eines Aluminium-Motorengehäuses, das Innovative in Chargen von etwa 1000 pro Monat bearbeitet.

Laut Mr. Sander nutzt nicht nur die Bearbeitung des Motorengehäuses alle 12 Werkzeugpositionen des Nighthawk, sie nutzt auch die Genauigkeit der Maschine aus, indem sie die kritische Bohrung des Teils auf eine Gesamttoleranz von 0,0005 Zoll (0,0127 mm) hält.

"Das ist ein neues Teil für uns, das wir ohne die Nighthawks nie wettbewerbsfähig hätten produzieren können," sagt er. "Indem wir drehen, dann stirnfräsen und bohren in sowohl X- als auch Z-Richtung, alles auf einer Maschine, konnten wir die Gesamtzykluszeit auf unter fünf Minuten senken."