Fräsen optimieren durch effizienten Fräsvorgang


Viele Industrieprozesse laufen jahrelang ohne eine Optimierung durchlaufen zu haben. Anhand eines Beispiels aus der Fräsbearbeitung möchte ich Ihnen zeigen, was eine Optimierung in der Metallbearbeitung für die Effizienzsteigerung leisten kann.


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Ist-Aufnahme

Ein mittelständisches Unternehmen fertigt mehrere tausend Stahlteile (Abb.1) pro Jahr auf einer CNC Fräsmaschine. Das Rohmaterial sind 8 mm dicke Platten welches auf einer Schlagschere vorgeschnitten wird.

Überlegen Sie selbst, wie Sie das Werkstück bearbeiten würden.


                Foto: Dirk Brunner; Lizenz: CC BY SA 3.0
Abb. 1: Stahlteil (Rohmaterial rot)

Im Unternehmen erfolgte die Fertigung folgendermaßen

1.  Bearbeitung mit der Schlagschere.
2.  Nachfräsen der Kanten. Dazu wurden mehrere Werkstücke im Paket gespannt. 4 Aufspannungen pro Paket.
3.  Aufspannen und Oberseite bearbeiten (Vorbohren, Bohren, Senken, Fräsen).
4.  In eine Vorrichtung einspannen und die Schräge mit einem Schaftfräser fertigen.
5.  Entgraten, Qualitätskontrolle und Versand.

Viele würden das Werkstück so fertigen.

Es geht deutlich schneller!

Bevor es zur eigentlichen Optimierung geht, müssen die Fertigungsunterlagen und Prozesse im Unternehmen analysiert werden. Dabei fällt zuerst eine grobe Toleranz der Außenkanten von ±0,5mm auf. Die Oberfläche ist in diesem Bereich mit Ra=12,5µm angegeben. Einzig die Bohrungen sind mit ±0,1mm eng toleriert.

Nach Analyse der Toleranzen und Optimierung (Werkzeug, Fräsprogramm) können einige Schritte komplett entfallen. Der Schlüssel zum Erfolg ist eine vorhandene gute Schlagschere im Unternehmen und Werkzeugoptimierung incl. Anpassung des Programms.

                Foto: Dirk Brunner; Lizenz: CC BY SA 3.0
Abb. 2:Fräsen der Schräge

Folgende Schritte werden optimiert

1.  Schlagschere schneidet auf Sollmaß.
2.  Kein Vorbohren und extra Senkwerkzeug notwendig durch Einsatz eines kurzen Hartmetallbohrers mit integriertem Senker.
3.  HSS – Walzenstirnfräser durch Eckmesserkopf ersetzt.
4.  Die Schräge wird mit einem Eckmesserkopf von oben gefräst, wie in Abb. 2.
5.  Einsatz eines zweiten Maschinenschraubstocks.

Dadurch ändern sich die Bearbeitungsschritte

1.  Bearbeitung der Außenkanten mit der Schlagschere auf Sollmaß
2.  Aufspannen und fertig von oben bearbeiten

Auswirkungen

Die Qualität ist jetzt deutlich höher, da keine Toleranzen durch das Umspannen hinzukommen. Bei der Bearbeitung konnten die Kosten um 72% gesenkt werden. Schon mit dem nächsten Fertigungslos war die Optimierung amortisiert.

Ausblick

Die Optimierung ist damit noch lange nicht ausgeschöpft. So wäre der Einsatz von 8 Spannvorrichtungen problemlos möglich. Auch das Werkzeug und andere Arbeitsschritte lassen sich noch weiter optimieren. Für das Unternehmen ist die umgesetzte Optimierung vom wirtschaftlichen Standpunkt. jedoch die beste Wahl. Jeder weitere Schritt wäre mit deutlichem Mehraufwand verbunden und wird nicht umgesetzt. Das ist gut so!

Denn bei der Optimierung geht es immer um eines – Kosten senken.


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Tab. 1 - Optimierte Arbeitsschritte
Pos Alt Neu  
  1Bearbeitung mit der Schlagschere auf Übermaß.Bearbeitung mit der Schlagschere auf Sollmaß.  
  2Nachfräsen der Kanten. Werkstücke im Paket gespannt. 4 Aufspannungen pro Paket.entfällt  
  3Zentrierbohren, WerkzeugwechselZwei Maschinenschraubstöcke. Zentrierbohren, Bohren und Senken mit einem Werkzeug. Werkzeugwechsel.  
  4Bohren, Werkzeugwechselentfällt  
  5Senken, Werkzeugwechselentfällt
  6Fräsen, WerkzeugwechselFräsen, Werkzeugwechsel
  7In Vorrichtung einspannen und Schräge fräsen.entfällt  
  8Entgraten, Qualitätskontrolle und Versand.Entgraten, Qualitätskontrolle und Versand.

Kosteneinsparung: 72%


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