Paramount Machine steigert Schweizer Drehen mit Y2- und programmierbarer B-Achse

Bei der Suche nach einer Schweizer Drehmaschine mit Y2-Achse erkannte Paramount Machine die Vorteile einer Maschine mit sowohl Y2- als auch programmierbarer B-Achse, die Konturen und Merkmale in verschiedenen Winkeln erstellen kann.

Paramount Machine in Salt Lake City bedient eine vielfältige Kundenbasis und fertigt Teile und Baugruppen für Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Medizintechnik, Bergbau und viele weitere Branchen. Unter Leitung von Inhaber Steve Van Orden verfügt das 65-köpfige Unternehmen über einen klimatisierten Maschinenpark mit VMCs, HMCs, CNC-Drehmaschinen, Dreh-Fräszentren, Drahterodiermaschinen und – bis 2017 – einer Schweizer Drehmaschine.

Heute besitzt der Betrieb sechs Schweizer Maschinen.

Erics Sohn, der Schraubenmaschinenleiter und Drehtechnikberater des Unternehmens, erklärt, dass die erste sechsechsige Schweizer Maschine zwar Lebendwerkzeug für potenzielle Komplettbearbeitung bot, aber keine Y2-Achse hatte, was die Operationen an der Gegenspindel einschränkte.

Dies veranlasste die Suche nach einer Schweizer Maschine mit Y2-Achse. Dabei erkannte man die Vorteile einer Maschine mit Y2- und programmierbarer B-Achse für Konturen und Merkmale in verschiedenen Winkeln sowie größerer Werkzeugkapazität. Solche Funktionen schienen besonders vorteilhaft für die effizientere Bearbeitung einer Röntgenkomponenten-Familie, die zuvor über mehrere Maschinen lief.

„Unser ursprünglicher Prozess für ein Teil dieser Familie umfasste zwei Operationen an einer Spannfuttermachine, eine Fräsoperation, eine Drahterodier-Operation und eine weitere Fräsoperation“, sagt Eric Van Orden. „Wir glaubten, eine Schweizer Maschine mit B-Achse könnte dieses Teil so fertigen, dass es lediglich von der Schweizer Maschine zur Drahterodiermaschine ginge, bevor es zum Kunden versandt wird.“

Zusätzlich gab es andere Aufträge, die gewinkeltes Fräsen, Bohren und Gewindeschneiden erforderten, wovon das Unternehmen profitieren würde.

Nach Prüfung mehrerer Lösungen kaufte der Betrieb eine 32-mm Tsugami SS327-5AX von REM Sales – vor fünf Jahren. Van Orden nennt neben Y2- und B-Achse weitere Gründe: Die Maschine ist schwerer als andere Schweizer Typen, was zur Steifigkeit beiträgt, und hat Hochleistungsmotoren für Haupt- und Gegenspindel. Auch die Beratung und schnelle Unterstützung durch REM Sales-Mitarbeiter wie John Traver und Steve Tragarz sowie prompter Wartungsservice wurden geschätzt.

Bezüglich des Services nennt Van Orden einen Vorfall: Beschädigung des Wegabdeckers an der Gegenspindel-Seite mitten in einem dringenden Auftrag. „Wir riefen Tsugami/REM Sales kurz vor Feierabend an, wie schnell ein Ersatz geliefert werden könne. Nicht nur war einer auf Lager, sondern ein Teammitglied fuhr das Teil auf dem Heimweg zu UPS, damit es am nächsten Morgen eintraf. Die Maschine lief schnell wieder.“

Van Orden schätzt auch die Programmierung dieser B-Achsen-Maschine mit der im Betrieb bereits genutzten Esprit-CAM-Software und dem dafür spezifischen Postprozessor.

„Unser Ziel ist eine Komplettlösung, die nicht beim Werkzeugpfad im CAM-System endet, sondern mit maschinenoptimiertem G-Code, der fehlerfrei auf Ihrer Maschine läuft“, sagt Nick Zentil, Vertriebsleiter Nordamerika bei Esprit CAM. „Bei komplexen Werkzeugmaschinen wie der SS327-5AX braucht man einen Postprozessor, der den vollen Maschinenumfang zugänglich macht. Wir arbeiten eng mit dem Tsugami/REM-Sales-Anwendungsteam zusammen, um Posts für Tsugami-Maschinen zu entwickeln, die genau das tun: editierfreien Code erzeugen.“

„Ich habe volles Vertrauen, dass ich, solange ich die Werkzeuge in Esprit CAM korrekt einrichte, den Code posten, in die Maschine laden und ohne Probleme laufen lassen kann“, sagt Van Orden.

Er hebt auch die einfache Erstellung mehrerer Arbeitsbereiche in Esprit CAM hervor. Programmierer können Merkmale aus einem Volumenmodell auswählen und Arbeitsbereiche daraus erstellen. Die Software bestimmt automatisch die richtige Arbeitsbereichsrichtung basierend auf dem Werkzeug zur Bearbeitung des Merkmals. Dies eliminiert die Notwendigkeit, Werkzeuge mit unterschiedlichen Winkelversätzen einzurichten.

Wie viel Produktionszeit wurde durch Konsolidierung der Röntgenkomponenten-Operationen auf der Schweizer Maschine eingespart? „Wir konnten drei separate Maschinenzyklen durch einen Schweizer Prozess ersetzen, und die Gesamtzykluszeit des Teils wurde um 92 % reduziert“, sagt Van Orden. „Nicht nur eine dramatische Zeitersparnis, sondern auch die Eliminierung von in-process Teilen, die zuvor im gesamten Betrieb gestapelt waren.“

Dies war ein großer Gewinn für diese Teilefamilie. Letztlich führten die Vorteile dieser zweiten Schweizer Maschine zu einer grundlegenden Änderung, welche Arbeit auf den nun mehreren Schweizer Maschinen läuft und wie das Potenzial dieser Multifunktionsplattform maximiert wird.

Steigerung der Schweizer Maschinen-Flexibilität

Kürzlich verzeichnete Paramount Machine steigende Nachfrage nach Kleinteilen, vorwiegend für Luftfahrtanwendungen. Zwar war es möglich, solche Teile auf größeren Spannfuttermachinen zu laufen, aber der Betrieb fand es sinnvoller, größere Aufträge diesen Maschinen zuzuweisen. Das war ein Grund für den Kauf einer Tsugami SS207-5AX 20-mm Schweizer Maschine mit B-Achse kurz nach der ersten B-Achsen-Tsugami. In den letzten Jahren kamen eine weitere SS327-5AX und zwei Tsugami B0386-III 38-mm Maschinen hinzu.

Diese Erweiterungen führten zu einer Strategieänderung. „Über die Jahre sind wir mit der Schweizer Plattform so effektiv geworden, dass jetzt praktisch jeder Auftrag unter 1,5 Zoll Durchmesser auf diesen Maschinen läuft statt auf konventionellen Spannfuttern“, erklärt Van Orden. „Und obwohl typische Losgrößen 500 bis 1.000 Stück betragen, scheuen wir nicht, diese Maschinen für nur fünf Teile einzurichten.“ Zudem eliminiert die Lebendwerkzeugfähigkeit oft zweite Operationen an Fräsmaschinen, die sonst für Teile nötig wären, die auf Spannfuttern begannen.

Alle Tsugamis sind „konvertierbare“ Modelle. Ein Teil der Strategie ist, sie meist im Spannfuttermode (80 % der Zeit) zu betreiben und entsprechend zu planen, es sei denn, ein Auftrag erfordert eine Führungsbüchse. Der Wechsel zwischen Spannfutter- und Führungsbüchsenmodus dauert nur 30 bis 45 Minuten.

Ein Stufenmagazin-Stangenlader erweist sich besonders hilfreich bei kleinen Stangendurchmessern, um Doppelbeladung zu verhindern.

Weitere Maßnahmen zur Maximierung der Schweizer Maschinen-Vorteile:

• Entgraten an der Maschine. Der Wert von Multitasking-Maschinen wie Schweizer Typen ist das Potenzial zur Komplettbearbeitung. Wenn ein Teil noch entgratet werden muss, ist es nicht komplett. Daher nutzt Paramount Entgratzyklen auf seinen Schweizer Maschinen, die ca. 60 % des manuellen Entgratens eliminieren. Bei Maschinen mit B-Achse kann ein Fasenfräser und Konturwerkzeugpfad das gesamte Teil erreichen, um es nur mit diesem Werkzeug zu entgraten – auf Maschinen ohne B-Achse mit senkrechten/parallelen Constraints oft nicht möglich.
• Oszillationsschneiden durchführen. Tsugamis Oszillationsschneidetechnologie oszilliert eine Servoachse (X oder Z), um Späne bei zähen Materialien zu brechen und Hitze im Schnitt zu reduzieren, da das Werkzeug in den Schnitt ein- und ausfährt. Van Orden nutzt dies für Aluminiumteile mit berüchtigten Späneproblemen sowie zum Schruppen von 17-4 Edelstahl. Auch beim Abstechen hilft es, Späne zu brechen und lange „Stringer“ zu vermeiden, die sich um das Teil wickeln. Der Schnitt wird durch Synchronisation der Oszillation der angegebenen Achse mit der Hauptspindelrotation durchgeführt. Unterbrechung bricht Material in kleine Späne. Die Funktion ist softwaregesteuert, keine Zusatzausrüstung nötig. Oszillationsschneiden wird durch Angabe des Initialisierungs-G-Codes (G8.5P2) gestartet und bleibt gültig bis Abbruch durch nachfolgenden G-Code (G8.5P0). Oszillationsdaten werden basierend auf Hauptspindeldrehzahl und Vorschub der angegebenen Achse automatisch berechnet.
• Schnellwechselsysteme nutzen. Paramount nutzt Schnellwechselsysteme für schnellere und einfachere Rüstzeiten. Beispiel: KM Micro System von Kennametal für Außendrehen. Werkzeugschäfte/Spannvorrichtungen bleiben in der Gangplatte montiert, einzelne Köpfe mit Wendeschneidplatten lassen sich leicht tauschen. Ähnlich werden modulare Bohreinheiten von Iscar für größere Anwendungen genutzt, bei denen der Bohrkörper in der Maschine bleibt und Bohrköpfe ein- und ausgeschraubt werden.
• Offen für neue Schneidwerkzeuge. Van Orden sagt, der Betrieb bleibt offen für Tests neuer Werkzeuge, die vorteilhaft scheinen. Werkzeugvertreter besuchen den Betrieb jede Woche oder alle zwei Wochen. Man ist nicht an einen bestimmten Lieferanten gebunden. Zwar könnte es Preisvorteile geben, aber nicht unbedingt Leistungsvorteile. Tatsächlich nutzt Paramount Automaten von drei verschiedenen Firmen, die über selbst entwickelte Software vernetzt sind und Werkzeugverfügbarkeit und -verbrauch tracken.

Lichtaus-Produktionsüberlegungen

Paramount Machine strebt Lichtaus-Produktion an und hat diverse Prozesselemente berücksichtigt, die das Vertrauen geben, Maschinen lange unbeaufsichtigt auf Schweizer Typen laufen zu lassen.

Automatische Karussells sammeln Teile in Behältern auf einem Drehtisch, der in bestimmten Zeitintervallen indexiert. Wenn Teile im ersten und letzten Behälter innerhalb der Spezifikation liegen, kann angenommen werden, dass dies auch für die dazwischenliegenden Behälter gilt.

Beispielsweise nutzt der Betrieb verschiedene Stangenlader-Marken. Die 20-mm Schweizer Maschine verwendet einen Iemca Elite 220 Stufenmagazin-Lader, bei dem gestufte Führungen Stangen anheben, die dann in den Führungsfall fallen. Van Orden erklärt, dass der Stufenmagazin-Stil besonders bei kleinen Stangen wie dem häufig auf dieser Maschine gelaufenen 1/8-Zoll-Material hilft. Man hatte erlebt, dass Schwerkraftlader bei dieser Größe manchmal doppelt luden, wenn Einstellungen nicht perfekt waren – teils musste man manuell neue Stangen einzeln nachlegen. Das ist mit dem Elite 220 kein Problem mehr.

Auf der anderen Seite der Schweizer Maschinen nutzt Paramount iSwiss Smart Tables, die Teile nicht nur auffangen und sammeln, sondern auch in tortenförmige Behälter an einem Drehtisch sortieren. (Der Smart Table automatische Teilekarussell wird von Pressure Tech, einer New England Tool Corp. Firma, hergestellt und von iSwiss vertrieben.) Diese Einheiten können per M-Code programmiert werden, nach einer bestimmten Stückzahl oder Zeitspanne auf einen neuen, leeren Behälter zu indexieren. Paramount nutzt den Zeitansatz. Durch Chargenbildung in mehreren Behältern kann der Betrieb Teile im ersten und letzten Behälter messen – wenn sie in Spezifikation sind, wird angenommen, dass die mittleren ebenfalls konform sind.

Der Betrieb wendet Erkenntnisse aus der B-Achsen-Schweizer Nutzung auf die neue DMG MORI NTX 1000 an, beispielsweise die B-Achse für kontinuierliches Konturdrehen.

Werkzeuglebensdauerüberwachung bei Lichtaus-Bearbeitung ist ebenfalls wichtig. Van Orden verweist auf einen Hochvolumenauftrag über 700 Stück über Nacht. Ursprünglich nutzte man Makros zum Werkzeugwechsel bei Annäherung an Standzeitende. Das bedeutete für ein kritisches Merkmal, der Prozess musste am oberen Toleranzrand starten und verschlechterte sich bis zum unteren Toleranzrand am Laufende. Also lief man 100 Stück, maß nach, wo die Toleranz durch Werkzeugverschleiß landete. Danach fügte man Makros hinzu, um den Werkzeugversatz bei Bedarf während des Laufs (nach X Teilen) anzupassen, damit das Merkmal stets nahe am Nennwert blieb. Auch der Einkauf hochwertigerer Werkzeuge mit längerer Standzeit hilft, Werkzeugwechsel und Versatzanpassungen in der Lichtaus-Umgebung zu minimieren.

Einsatz von Werkstatt-KMG in verschiedenen Bereichen der Anlage hat die In-Prozess-Prüfmöglichkeiten erhöht.

Weiterentwicklung

Paramount Machine hat kürzlich mehrere Zeiss DuraMax Werkstatt-Koordinatenmessgeräte (KMG) in verschiedenen Bereichen installiert, was die In-Prozess-Prüfung und die Gesamtqualität erhöht hat, woran man kontinuierlich arbeitet. Der Betrieb erwägt auch Software zur Maschinennutzungsverfolgung. Einiges davon wurde bereits über die Messenger-Überwachungs- und Historienanalyseplattform an den DMG MORI Maschinen gemacht. Van Orden glaubt, dies wird helfen, die Lichtaus-Bearbeitung zu verfeinern. Aber während Datensammeln einfach ist, ist es manchmal nicht so einfach, Informationen zu interpretieren und zu analysen, um fundiertere Entscheidungen auf der Werkstatt zu treffen.