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Der Betriebsleiter 10/2015

Der Betriebsleiter 10/2015

FERTIGUNGSTECHNIK Neue

FERTIGUNGSTECHNIK Neue Führung, mehr Effizienz Optimierung der Feinbearbeitung einer Bi-Metall-Kurbelwellenlagerbohrung Als Spezialist rund um die Bohrungsbearbeitung arbeitet Mapal stets an Innovationen und Verbesserungen, um Probleme bei Kunden zu lösen, die Bohrungsqualität zu steigern, die Bearbeitung zu beschleunigen und die Standzeit der Werkzeuge zu erhöhen. So auch bei einem Kunden aus dem Automobilbereich, bei dem es um die Optimierung von Kurbelwellenlagerbohrungen ging. Ein Feinbohrwerkzeug mit gänzlich neu konzipiertem Führungselement war die Lösung. Fünf Bohrungen für die Kurbelwellenlagergasse bearbeitet der Mapal-Kunde während der Fertigung eines Bi-Metall-V8- Motorblocks. Der obere Teil der Lager besteht aus Aluminium, die tiefer liegenden Verschlusskappen aus Gusseisen. Jedes Lager hat im oberen Bereich eine Bohrung, die als Verbindung zur Ölversorgung für die Kurbelwelle dient. Bisher kamen für die Bearbeitung der Kurbelwellenlager drei Werkzeuge zum Einsatz. Mit einem Schruppwerkzeug wurden von einer Seite des Motorblocks drei Lager gebohrt. Anschließend musste der Motorblock gedreht werden, um mit dem gleichen Werkzeug die beiden verbleibenden Lager von der anderen Seite zu bearbeiten. Eines der Probleme bei dieser Vorgehensweise: Sie war anfällig selbst für den kleinsten Versatz. Zum Teil entstanden starke Konzentrizitätsabweichungen in der Mitte des Bauteils. Nach dem Schruppwerkzeug kam ein Pilotwerkzeug zum Einsatz, das das erste Lager auf den nötigen Durchmesser brachte, um anschließend mit dem dritten und letzten Werkzeug zum Feinbohren das erste Lager fertig zu bearbeiten und zu schlichten. Ausgehend vom ersten Lager, das als Führung diente, wurden mit dem Werkzeug die restlichen vier Lager zur fertigen Durchmessertoleranz bearbeitet. Werkzeugausfall durch Späne Neben dem Stufenversatz in der Mitte des Bauteils und dem damit verbundenen Ausschuss hatte der Kunde vor allem mit einem Werkzeugausfall zu kämpfen. Mit diesem Problem wandte sich der Motorenhersteller an den Präzisionswerkzeughersteller Mapal. Während der sorgfältigen Evaluation des bestehenden Prozesses zur Bohrung der Kurbelwellenlager beobachteten die Experten, dass zum Teil Späne in den Verbindungsgang zur Ölversorgung getrieben Die Ergebnisse auf einen Blick n statt drei nur noch zwei Werkzeuge im Einsatz n hartverchromter Zylinder anstelle von Führungsleisten n Risiko des Werkzeugausfalls minimiert n Konzentrizitätsabweichungen ausgeschlossen n Werkzeugaufbereitungskosten um 35 Prozent reduziert 10 Der Betriebsleiter 10/2015

wurden. Durch den Motorblock gelangten sie in andere Lagerbohrungen und von dort auf die Hartmetall-Führungsleiste des Feinbohrwerkzeugs. Der Span wurde zwischen Bauteil und Werkzeug eingeschlossen und sorgte für Achsfehler und den Ausfall des Werkzeugs durch kalt verschweißte Späne. Die Herausforderung bei der Auslegung eines neuen Bearbeitungsprozesses bestand also darin, einen Weg zu finden, zu verhindern, dass Späne zur Führungsleiste gelangen. Zudem sollte das Werkzeug frei von Verschmutzungen gehalten werden. Mapal entwickelte einen neuen Ansatz zur Bearbeitung der fünf Kurbelwellenlager. Dieser verzichtet auf ein separates Schruppwerkzeug und ermöglicht es, alle Lager von der gleichen Seite des Motorblocks zu bearbeiten. Um Späne vom Werkzeug fernzuhalten und Ausfälle zu vermeiden, kommt eine gänzlich neue Werkzeugführung zum Einsatz. Statt drei nur noch zwei Werkzeuge im Einsatz Der überarbeitete Prozess zur Bohrung der Kurbelwellenlager startet direkt mit dem 239 mm langen Pilotwerkzeug. Dieses ist darauf ausgelegt, das erste Lager auf den fertigen Durchmesser von 74,990 mm ± 3 µm in der vorgegebenen Toleranz zu schruppen und zu schlichten. Anschließend dient das erste Lager als Führungsbuchse für das zweite und letzte Feinbohrwerkzeug. Dieses Werkzeug unterscheidet sich grundlegend von dem bisher eingesetzten Werkzeug zur Finishbearbeitung. Statt Führungsleisten ein hartverchromter Zylinder Das neu konzipierte Werkzeug ist 593,4 mm lang und hat acht radiale ISO-Wendeschneidplatten an der Front. Diesen folgen vier einstellbare Wendeplatten nach dem Mapal-Reibschneidenprinzip. Anstelle der vorher verwendeten Führungsleisten aus Hartmetall verfügt das neue Feinbohrwerkzeug über einen hartverchromten Zylinder, um es zu führen und die Bohrungsgenauigkeit sicherzustellen. Da der verchromte Bereich keine Unterbrechungen hat, können Späne aus den Ölzufuhrlöchern nicht mehr zwischen Werkzeug und Werkstück gelangen und dort eingeklemmt werden. Mithilfe des ersten Lagers, das als Führungsbuchse dient, bearbeitet das Werkzeug die verbleibenden vier Lager in nur einem Ar- beitsgang. Kühlmittel wird am Beginn und am Ende des vollflächigen Führungselementes für den verchromten Bereich zur Verfügung gestellt. Ein weiterer Kühlmittelstrahl im Bearbeitungszentrum ist mit hohem Druck auf die Verbindungsgänge für die Ölzufuhr im Motorblock gerichtet. Das schließt nicht nur jede Späneverschmutzung aus, sondern hilft, das Führungselement zu schmieren, wenn es in Kontakt mit dem Bauteil ist. Konzentrizitätsabweichungen ausgeschlossen Der von Mapal konzipierte Prozess minimiert das Risiko eines Werkzeugausfalls und schließt das Risiko eines Versatzes in der Mitte der Bohrung aus. Im Maschinenmagazin ist ein Platz frei geworden, da auf das erste Schruppwerkzeug verzichtet wird. Insgesamt sind nun weniger Bearbeitungsschritte nötig. Durchlaufzeit und Taktzeit, Nebenzeiten sowie Stillstandzeiten der Maschine wurden reduziert. Zudem sind weitere Vorteile zu verzeichnen: Die Zahl an Ausschussteilen und die damit verbundenen Kosten haben sich drastisch reduziert. Dazu sind die Werkzeugkosten gesunken. Eine deutliche Abnahme der Werkzeugaufbereitungskosten um 35 Prozent verzeichnet der Motorenhersteller darüber hinaus durch den neuen Prozess. Prozesssichere Lösung auch für ähnliche Bearbeitungen Mapal hat seinem Kunden eine effektive, prozesssichere und zuverlässige Lösung des Werkzeugproblems bei dieser anspruchsvollen Bearbeitung geliefert. Doch nicht nur darüber freut sich der Motorenhersteller. Er konnte mit dem neuen Prozess und dem neuen Feinbohrwerkzeug seine Produktivität erhöhen und seine Kosten senken. Als Folge dessen plant der Kunde, das neue Werkzeugkonzept auch für ähnliche Bearbeitungen in seiner Fertigung einzusetzen. www.mapal.com Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit Effizienter Produzieren mit Manufacturing Execution Systemen (MES) von MPDV! höhere Nutzgrade bessere Termintreue geringere Energiekosten gesteigerte Qualität vollständige Traceability Optimieren mit Kennzahlen Mit den innovativen MES-Lösungen von MPDV machen Sie den ersten Schritt in Richtung Industrie 4.0. Jetzt downloaden: das neue Whitepaper Industrie 4.0 mit MES – aber richtig! Dank dem MES HYDRA habe ich immer den Überblick über die Fertigung und sehe was als nächstes ansteht. MPDV Mikrolab GmbH www.mpdv.de

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