EMO 2011 - MAPAL Dr. Kress KG

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

Seite 8 | MAPAL Impulse ABSOLUT PRÄZISION Forschungsprojekt: Bohren mit Außen- und Innenkühlung sowie Minimalmengenschmierung Einfluss des KSS-Konzeptes auf die Energie- und Kosteneffizienz Quelle: Werkstatt und Betrieb 09/2011 Untersuchungen zur Auswirkung des Kühlschmiermittel-Ansatzes auf die Fertigungskosten und den Energiebedarf beim Bohren zeigen: Am besten schneidet das Werkzeug ab, das bei Außenkühlung mit höheren Schnittparametern arbeitet. (von Prof. Dr.-Ing. Eckehard Kalhöfer, Prof. Dr.-Ing. habil. Bernhard Kapuschewski und Dipl.-Ing. (FH) Markus Rief) Fertigungsprozesse werden hinsichtlich der Kosten und des Energiebedarfs ständig weiterentwickelt. Dabei lassen sich insbesondere durch Werkzeugentwicklungen große Einsparpotenziale bei Energie und Kosten freisetzen. Systematisch untersucht wird dies im Forschungsprojekt „Energieeffiziente Werkzeugkonzepte für die Zerspanung“ an der Hochschule Aalen. Um das Potenzial unterschiedlicher Werkzeuge und Bearbeitungsstrategien aufzuzeigen, wurden in diesem Rahmen Standzeitversuche mit zwei unterschiedlichen Vollhartmetallbohrern und drei KSS-Konzepten durchgeführt. Versuchsaufbau und Schnittparameter Für die Versuche wurde eine Hermle C30 dynamic eingesetzt. Als Probe diente eine Platte aus Vergütungsstahl C45 mit den Abmessungen 100 mm X 200 mm X 20mm (LxBxH). Bei der Bearbeitung wurde die Leistungsaufnahme an der Hauptzuleitung mit einem Leistungsmessgerät Infratek 107A bei einer Abtastfrequenz von 10 Hz bestimmt. Untersucht wurden zwei unterschiedliche Bohrer: der MEGA- Drill-Steel (MSt) und der MEGA-Speed Drill (MSp), die beide von der Firma Miller (Mapal Gruppe) hergestellt werden. Der MEGA-Drill-Steel wurde mit einer Schnittgeschwindigkeit vc = 80 m/min und einem Vorschub f = 0,22 mm/U getestet, der MEGA- Speed-Drill mit einer Schnittgeschwindigkeit von 140 m/min und einem Vorschub von 0,28 mm/U. Dies entspricht den jeweiligen Schnittwertempfehlungen des Herstellers. Die Bohrbearbeitungen wurden entweder mit Außen-Kühlschmierung, Innenhochdruck-Kühlschmierung (jeweils mit Emulsion) oder Minimalmengenschmierung durchgeführt. Bei allen Werkzeugen erfolgte ein Einsatz bis zum Bruch. Über den gesamten Standweg wurde die Leistung gemessen. Leistungsaufnahmen, Standmengen und Kosten Grafik 1 zeigt einen Ausschnitt des Leistungsverlaufs bei vier Bohrungen. Die Prozessleistung (aufgenommene Leistung abzüglich der Leistung für die betriebsbereite Maschine) wurde über den Verlauf der Bohrung gemittelt. Die Ergebnisse sind in Grafik 2 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist, dass -Steel-Bohrer eine niedrigere Prozessleistung haben als MEGA-Speed-Drill. Dies ist auf die geringeren Schnittparameter zurückzuführen. Als Ende des Standweges wird in der Regel ein Anstieg der Schnittleistung um etwa 30 % betrachtet. Neben solchen Wertepaaren sind in Grafik 3 auch die Standwege bei Werkzeugbruch dargestellt. Bei beiden Betrachtungsweisen wird der längste Standweg unter Außenkühlung beider Werkzeuge erreicht. Die wenigsten Bohrungen lassen sich mit Innenkühlung erzeugen. Die Anzahl der Bohrungen, die mit MMS realisiert werden können, liegt zwischen denen der Außen- und Innenkühlung. Der Standweg des MEGA-Speed-Drill ist im Vergleich zum MEGA-Drill-Steel deutlich länger. Als Listenpreis gibt der Hersteller für den MEGA-Drill-Steel mit Innenkühlkanälen 107 Euro an. Ohne Innenkühlkanäle liegt der Bohrer laut Liste bei 71 Euro. Den MEGA-Speed-Drill gibt es als Standardversion nur mit Innenkühlung, in dieser Version kostet er nach Liste 123 Euro. Betrachtet man als Standzeitende eine 30 prozentige Zunahme der Schnittleistung, kann der Bohrer nachgeschliffen werden Der Hersteller beziffert die Nachschleifkosten für den MEGA-Drill- MEGA-Drill-St
Seite 9 | MAPAL Impulse Kundennutzen – Höhere Schnittparameter beim MEGA-Speed-Drill bringen höhere Standzeit und damit enormen Kostenvorteil Steel mit 13 Euro und mit 19 Euro für den MEGA-Speed-Drill. Werden durchschnittlich zwei Nachschliffe pro Bohrer berücksichtigt, ergeben sich folgende Werkzeugkosten pro Bohrung: – MEGA-Drill -Steel (innengekühlt): 3,42 Ct. – MEGA-Drill-Steel (außengekühlt): 1,16 Ct. – MEGA-Drill-Steel (MMS): 1,86 Ct. – MEGA-Speed-Drill (innengekühlt): 1,46 Ct. – MEGA-Speed-Drill (außengekühlt): 0,80 Ct. – MEGA-Speed-Drill (MMS): 1,21 Ct. Trotz der höheren Anschaffungs- und auch Nachschleifkosten sind die Kosten pro Bohrung beim MEGA-Speed- Drill günstiger. Durch die höheren Schnittparameter des MEGA-Speed- Drill kann die Bearbeitung deutlich schneller als mit dem MEGA-Drill- Steel ausgeführt werden, sodass der Kostenvorteil, der aus der Standmenge resultiert, nochmals vergrößert wird. Als kalkulatorischer Maschinenstundensatz wurden 29,80 Euro berechnet. Demnach ergibt sich die in Grafik 4 dargestellte Kostenzusammensetzung. Energiebedarf und Energieverteilung Der Gesamtenergiebedarf setzt ich zusammen aus den Anteilen für die Werkzeugherstellung, die Betriebsbereitschaft der Maschine, die Kühlschmierung sowie den Bearbeitungsprozess, der im Wesentlichen die Zerspanarbeit umfasst. Nach eigenen, unveröffentlichten Untersuchungen werden für die Herstellung der Hartmetallrohlinge 4,5 MJ pro Bohrer benötigt, für das Schleifen weitere 13,0 MJ. Für die Beschichtung liegen noch keine belastbaren Zahlen vor, sodass der mit 17,5 MJ angegebene Energiebedarf für die Werkzeugherstellung in der Realität noch etwas höher ist. Beim Bohren mit Innenkühlung beträgt die gemessene Leistung für die betriebsbereite Maschine 5000 W, bei Außenkühlung und Minimalmengenschmierung sind es je 3.820 W. Für die Kühlschmierung wird eine Leistung beim Bohren von 5.470 W bei Innenkühlung, 1.300 W bei Außenkühlung und 1.480 W bei Minimalmengenschmierung gebraucht. Berücksichtigt sind dabei neben der elektrischen Leistung der Maschine auch der Druckluftverbrauch (46 l/min) und die dafür benötigte Energie. Eine Übersicht über die Verteilung der Energien bezogen auf eine Bohrung gibt Grafik 5. Fortsetzung Seite 10/11 eel MEGA-Speed-Drill
Seite 1 und 2: Seite 1 | MAPAL Impulse rbeitung Le
Seite 3 und 4: Seite 3 | MAPAL Impulse Aktuelles a
Seite 5 und 6: Seite 5 | MAPAL Impulse Bearbeitung
Seite 7: Seite 7 | MAPAL Impulse Mehr Energi
Seite 11 und 12: Seite 11 | MAPAL Impulse Kundennutz

EMO 2011 - MAPAL Dr. Kress KG

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?