Präzisions-Wälzfräsen auf Drehzentren: Makros und Zubehör für Effizienz

Video: Wälzfräsen auf Drehzentren bei Stock Drive Products (SDP).

Stock Drive Products (SDP) fertigt einfache Standardprodukte in großen Stückzahlen in einem Hochlohnland – den USA, im Großraum New York City. Vorarbeiter Bob Gaulrapp ist offen: „Wir konkurrieren mit den Chinesen.“ Doch der Betrieb gewinnt – durch aggressiven Einsatz von Drehzentren mit angetriebenen Werkzeugen für Fräsen und Bohren. Die meisten oder alle Bearbeitungen eines Teils erfolgen in einer Aufspannung. Doch das ist erst der Anfang.

Zwei Vitalprinzipien für maximale Effizienz

1. Programmierung vermeiden durch Makros. Kein CAM. Programme bestehen aus Makros, die jede vorhersehbare Teilevariante abdecken. Aufwendig zu erstellen, aber effizient: Neue oder geänderte Teilkonstruktionen laufen mit null Programmierzeit. Der Bediener gibt nur Variablen am CNC ein – Makros sorgen für korrekte Bearbeitung.

2. Begrenzte Revolverplätze durch Zubehör überwinden. SDP nutzt Mori Seiki Maschinen mit ausreichend Revolverplätzen für jede einzelne Teilenummer. Aber der Betrieb besteht darauf, Werkzeuge für jede Teilenummer vorzuhalten – alle zur Maschine passenden Teile. Zubehör von MD Tooling erlaubt, einen einzelnen Revolverplatz mit mehreren Werkzeugen zu bestücken. Ein 12-Platz-Revolver trägt oft über 36 Werkzeuge. Kein Werkzeugwechsel mehr bei Teilenummerwechsel.

Sogar der Arbeitsaufwand für Folgeprozesse sinkt: Ein spezialisiertes Zubehör ermöglicht nun Wälzfräsen auf den SDP-Drehmaschinen.

Die Makro-Sicht

Gaulrapp investierte ~2 Jahre in Makroprogramme auf Bedarf. Am Ende deckten sie nahezu alle Variationen der Standardteile ab. Neue Teilkonstruktionen sind häufig, neue Programme nicht. Der Bediener gibt nur Daten ein: Merkmalsmaße, aber auch Makrovariablen für Anwesenheit/Abwesenheit von Merkmalen (z. B. „1“ für Nabe an Riemenscheibe, „0“ für ohne). Die meisten Neukonstruktionen lassen sich rein numerisch vollständig beschreiben.

Makros weisen Bearbeitungsbewegungen den korrekten Revolverplätzen zu. Maschinen sind unterschiedlich bestückt – dasselbe Programm auf zwei Maschinen kann radikal unterschiedliche X-Z-Wege erzeugen, da Makros benötigte Werkzeuge an verschiedenen Positionen der Revolverzubehörteile finden.

Das Werkzeugkomplement jedes Drehzentrums spiegelt das Engagement für Ein-Setup-Produktion wider. Ein Zubehör lässt zwei angetriebene Werkzeuge von einer Rotationsstation laufen. Ein anderes lässt eine Batterie verschiedener Bohrer von einer Station abstehen. „Trifft uns eine Geometrie, die wir mit unserem Bestand nicht bearbeiten können, kaufen wir Zubehör, das es ermöglicht“, so Gaulrapp. Kein Drehzentrum wird gekauft, das nicht die benötigten Zubehörarten aufnimmt.

Zähne schneiden: Wälzfräsen auf dem Drehzentrum

Das Wälzfräszubehör erweiterte SDPs Vorstellung von Ein-Setup-Bearbeitung. Wälzfräsen galt nie als mit typischen Werkstattoperationen (Drehen, Fräsen, Bohren) kombinierbar. Historisch nicht einmal im selben Gebäude bei SDP – eigene Abteilung, anderer Standort. Jetzt ist Wälzfräsen auf Drehzentren Routine.

„Wälzfräsen“ erzeugt Verzahnungen mit einem spezialisierten Werkzeug (Wälzfräser). Voraussetzung: Polygon-Option im CNC. Bei manchen Verzahnungen auch Y-Achse (neben X/Z). SDP hatte beides, sah das Zubehör bei MD Tooling, probierte es – so einfach, dass es zur Gewohnheit wurde.

Ein Makro für Wälzfräsen in vielen Programmen umfasst nicht nur das Wälzfräsen selbst, sondern auch: Vorschub des Teils mit Stangenzuführung für Freiraum, Plandrehen auf erforderlichen AD vor Wälzfräsen, Entgraten nach Wälzfräsen zur Kantenentlastung. Jeder Losbatch kann nun entweder in der Wälzfräsabteilung oder auf einer Drehmaschine gewälzfräst werden – je nach Kapazität und Dringlichkeit. „Wenn Kapazität da ist, ist das der Weg“, sagt Gaulrapp. Wälzfräsen auf Drehmaschinen ist billiger und schneller als Dediziertequipment – auch wenn es die Regel „kein Werkzeugwechsel zwischen Jobs“ bricht.

Ein alternativer Pfad

Die Regel wird gebrochen, weil Revolver bei SDP so voll sind, dass noch kein Platz für mehr als ein Wälzfräszubehör pro Maschine gefunden wurde. Nur ein Wälzfräser pro Maschine – Wechsel beim Übergang zwischen Verzahnungsteilen nötig.

Trotzdem dramatisch effizient: Wälzfräsen addiert 35–40 Sekunden/Teil vs. Woche Verzögerung bei Auslagerung. Ausgelagerte Teile: Handling vor/nach Transport, Warten im Queue – Extrakosten.

Doch die Warteschlangen an den dedizierten Wälzfräsmaschinen beweisen deren Wert. Wälzfräsen auf der Drehmaschine kann den traditionellen Ansatz bei SDP nicht ersetzen – zu viele Verzahnungen, Drehzentren für zu vieles andere nötig. Der neue Weg bietet eine Alternative: Wenn Kapazität und Tempo gefordert sind, folgen einige Batches einem anderen Pfad – für noch größere Lohnkosteneinsparungen bei bereits produktiven Ein-Setup-Drehmaschinen.