Mehrwert mit größerer Fertigungstiefe - EMCO

Juli 2013Mehrwert mit größerer[Fertigungstiefe[Der Leiter der mechanischen Weiterbearbeitung bei Finova, Gregor Junker (re.) und Facharbeiter Jamal Akkouh sind von der einfachen Bedienbarkeit derDrehmaschinensteuerung überzeugt.[finova[Die 1994 aus Vorgänger-Unternehmen ausgegründete finova FeinschneidtechnikGmbH gehört zur Mendritzki-Gruppe, die neben der Fahrzeugindustrieauch Haushaltsgerätehersteller sowie Land- und Umwelttechnikunternehmenmit hochwertigen Schneidwerkzeugen beliefert. Die MuttergesellschaftMendritzki ist deutschlandweit an fünf Standorten vertreten. Am RemscheiderStandort von finova verarbeiten die Fachleute unter Berücksichtigung derTeilegeometrie Bandbreiten von 50 bis 400 mm und Materialdicken von 1,5 bis13 mm. In finovas Kernkompetenzenbereich, dem Feinschneiden, stehenFeinschneideautomaten mit einer Gesamtkraft zwischen 1.600 und 7.000 kNzur Verfügung. Zirka 100 Mitarbeiter sind in Remscheid beschäftigt.[Anforderungsprofil• Drehbearbeitungen an Kupplungsscheiben mit hoherWiederholgenauigkeit• Trockenbearbeitungen, um die Oberflächenqualität nichtzu beeinträchtigen• Leistungsfähige Automation für bis zu600 Kupplungsscheiben im Speicher• Mannarme Bedienung dank automatisierter Prozesseund hoher Puffer[finova Feinschneidtechnik GmbHAm Weidenbroich 24 · 42897 Remscheid (Bergisch Born)Tel: 02191/5631-0 · Fax: 02191/5631-600www.finova-gmbh.de

Feinschneide-Experten erweitern ihr BearbeitungsspektrumBlechteile in hoch präziser Bearbeitung bilden das Kompetenzfeldspezialisierter Zulieferer für den Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbauoder die elektrotechnische Industrie. Die finova GmbHin Remscheid bietet Expertise im hochwertigen Trennprozessdes Feinschneidens. In der Kombination mit anschließendemspanenden Bearbeiten überzeugt finova einen anspruchsvollenGetriebebau-Kunden mit Qualität zum marktfähigen Preis. DieDrehbearbeitung der feingeschnittenen Teile führen die Fachleutevon finova mit der Vertikal-Drehmaschine VT 160 aus. Für ihreWahl nennen die Remscheider Anwender wirtschaftliche undtechnisch-qualitative Gründe und beschreiben das Fallbeispielder Kupplungsscheibe.Zwölf Feinschneidanlagen repräsentieren die Kompetenz und dentechnischen Schwerpunkt von finovaZwei Prozesse in einem: FeinschneidenVor allem Automobilzulieferer fordern das Können der Feinschneide-Expertenheraus. Gefragt sind sowohl immer geringerwerdende Maßtoleranzen als auch komplexere Geometrien derBauteile. Der Prozess des Feinschneidens kann – kombiniert mitumformenden und spanenden Verfahren – diese Anforderungenwirtschaftlich günstiger realisieren als vergleichsweise das reinspanende Bearbeiten gestanzter, geschmiedeter oder gegossenerTeile. Die Feinschneide-Fachleute unterscheiden zwei Artendes Umformens. In einem Prozessschritt schneiden und prägensie gleichzeitig. Dabei sind auch schräge Schnitte und das Anprägenvon Zapfen möglich (s. a. Kasten „Feinschneiden“).Den Trend des intelligenten Kombinierens erkannten die Verantwortlichenbei finova. „Fein“ und „innovativ“ stecken gezielt inihrem Logo. Diesen Anspruch setzen sie um mit konsequentemFokus auf Qualität und einem hohen Automatisierungsgrad ihrerFertigung. Feinschnitte in Bleche von bis zu 7 mm Dicke bestimmenihr Programm. Typische Werkstoffe sind gehärtete und nichtgehärtete Stähle, aber auch andere, kupfer- und aluminiumbasierteMaterialien. Die Quantität von 32 Tonnen täglich bearbeitetenMetalls spricht für die hohe Produktivität.Als die Remscheider sich während der Jahresmitte 2011 um denlukrativen Auftrag eines großen Getriebeherstellers bewarben,rückte die Investition in eine Maschine zur Drehbearbeitung aufdie Tagesordnung. „Im robotergestützten Stanzen, Feinschneidenund Endbearbeiten von Kupplungsscheiben konnten wir mit Erfahrungswissenpunkten“, erinnert sich Projektmanager Jens Müller.Der Technische Betriebswirt blickt zufrieden auf das Projektzurück, in dessen Ergebnis sie nicht allein den hoch anspruchsvollenKundenauftrag erfüllen, sondern jetzt mit weniger Maschinenmehr Teile bearbeiten. An diesem Erfolg hat die Kooperationmit dem Drehmaschinen-Partner Emco einen wesentlichen Anteil.Vorbereiten und Realisieren einer Investition„Zuvor hatte unser jetziger Auftraggeber die Kupplungsscheibenaufwändig fertigen lassen – gedreht und gefräst aus dem Vollenund anschließend geschliffen. Von uns erwarteten die Getriebeherstellergleiche Qualität in effizienterer Fertigung“, so JensMüller. Es folgten Marktrecherchen, aus denen Ende 2011 dreiAnbieter von Drehmaschinen in der engeren Auswahl standen.„Emco gehörte anfangs nicht zu den favorisierten Anbietern. DasUnternehmen konnte uns jedoch ein schlüssiges Konzept vorlegenund es im vorgegebenen engen Zeitrahmen umsetzen – undhat sich mit der gebotenen Leistung und der kurzen Lieferfristdurchgesetzt“, berichtet Jens Müller. Gregor Junker, Leiter dermechanischen Weiterbearbeitung, ergänzt: „Die technischenSpezifikationen und Leistungsdaten der der VT 160 stimmen.Überzeugt haben uns dann vor allem unsere Versuchsbearbeitungenbei Emco mit Dokumentation und Messaufzeichnungen.Prozessstabilität und -fähigkeit sind für uns wesentlich, denn bei80 Prozent Nutzung und benötigter Verfügbarkeit brauchen wir

Bis zu 600 Kupplungsscheiben puffern die in das Drehmaschinensystem integrierten Zu- und Abführeinrichtung.eine verlässliche Maschine, die außerdem leicht bedienbar seinmuss. Unsere Kollegen mit Dreher-Qualifikation und später dieAngelernten sollen ohne langwierige Schulung sofort arbeitenkönnen.“ finova bekam eine anwendungs- und kundenspezifischangepasste Maschine aus dem Standardprogramm von Emco. ImFrühjahr 2012 ging die automationsgerechte, mit einer Werkzeugüberwachungkomplettierte Lösung mit der VT 160 in Remscheidin Betrieb. „Probleme, die zunächst mit der Werkstückzuführungauftraten, konnten wir zusammen mit Emco zügig beseitigen. DieAufgaben rund um die mechanische Späne-Abfuhr mit Gebläsehaben wir gleichfalls kooperativ gelöst. Auch der Spanndruckim Drei-Backen-Futter ist jetzt gut eingestellt“, berichtet StefanSchratz, Leiter der Instandhaltung. Das Teil muss ausreichendfest, aber ohne vom Anpressdruck verursachte bleibende Markenoder Verformung eingespannt sein. Für die Unrund-Drehgenauigkeitgeben die finova-Experten eine maximale Abweichung vondrei Hundertstel Millimetern an.Die zufriedenen Anwender orderten nach den guten Betriebserfahrungeneine zweite VT 160, mit der sie gleich nach demAufstellen gut arbeiteten. „Falls wir für eine höhere Kapazität einedritte Maschine brauchen, werden wir wieder bei Emco bestellen,denn wir wissen, dass alles funktioniert“, so Jens Müller.Das Werkstück in der DrehbearbeitungDie Kupplungsscheiben aus dem hoch legierten, gehärteten oderungehärteten Stahl 16ManCr5 entstehen in vier Arbeitsgängen:Feinschneiden, Drehen, Schleifen und Anspitzen, gefolgt von einerOberflächenvergütung. Trocken, das heißt ohne Kühlschmierstoffsind alle Bearbeitungsschritte auszuführen, um die Gefahr vonKorrosionsangriffen auf die noch unvergütete Oberfläche vollständigauszuschließen. Handschuhpflicht ist eine weitere Maßnahmebeim Handling mit dem hoch sensiblen Funktionsteil für dasKraftfahrzeug. Sollte eine einzige Kupplungsscheibe Anlass zurReklamation geben, weist der Auftraggeber die komplette Chargevon 20 000 Stück zurück.Die vier Bearbeitungsoperationen und die dazu erforderlichenMaschinen sind nach technischen, qualitativen und wirtschaftlichenKriterien ausgewählt und aufeinander abgestimmt. Imersten Fertigungsschritt, dem Feinscheiden, entstehen aus demendlos zugeführten Blechband (Coil) die grundlegende Form mitden wesentlichen Abmessungen. Die anschließende Drehbearbeitungerzeugt den Schweißspiegel, den Innendurchmessermit Konturen in der geforderten Toleranz, zusätzlich noch eineErkennungsrille sowie Phasen und Rundungen. Nach demÜberprüfen speziell der Toleranz des Innendurchmessers in einerdafür eingerichteten Messstation folgt das Schleifen der planenAußenfläche. Das Anspitzen der außen liegenden Zähne schließtdie mechanische Bearbeitung ab. In den Prozessfluss sindzwischen den Bearbeitungsanlagen die Reinigungs- und Konservierungsanlagenintegriert.Auf das Stück genau sortiert und palettiert der Industrieroboter dieKupplungsscheiben zum Versand an den Kunden.Die geforderten hohen Stückzahlen und die hohe Ausbringungder Feinschneidanlage bestimmen neben der Genauigkeit dieVorgaben an die Drehmaschine. Im Vergleich zu den zwei schonbei finova vorhandenen Vertikaldrehmaschinen eines anderenHerstellers realisieren die Emco-Maschinen gut den doppeltenAusstoß. Um dies zu leisten, arbeiteten die Fertigungsfachleutevon finova mit denen von Emco und deren Partnern für dasWerkstückhandling intensiv und erfolgreich zusammen. Einbezogenist die IMR Fabrikautomation, ein autorisierter Systempartnervon FlexLink, die Emco als Generalunternehmer integriert hat.FlexLink verfügt über einen standardisierten Systembaukasten fürdie Fördertechnik. Die darin enthaltenen 3D-Standardelementelassen sich nach Verschleiß und bei Bedarf einfach austauschen.

Leistung und NutzwerteDas Drehzentrum besteht im Wesentlichen aus den Bauteil-ZuundAbführeinrichtungen sowie der Vertikal-DrehmaschineVT 160. Bis zu 600 Kupplungsscheiben kann es im Zuführbereichspeichern. Nach dem Vereinzeln fördert eine Vorrichtung dieKupplungsscheibe zur Pick-up-Station der Drehmaschine. Dortgreift und spannt das Dreibackenfutter die Scheibe und fährt mitihr in die Maschine zur Hauptspindel. Dieses Pick-up-Systemerübrigt zusätzliche Beladeeinrichtungen; es vereinfacht dasVerketten sowie Anpassungen an individuelle Kundengegebenheiten.Die exakte Werkstückspannung und -anlage im Futterprüft eine pneumatische Werkstückanlagen-Kontrolleinrichtung.Alle Bearbeitungsbewegungen in der X- und Z-Achse führt dieHauptspindel aus. Die Werkstückanordnung gewährleistet denfreien Spänefall, zusätzlich unterstützt von einem Luftstrom ausden Kugeldüsen der Abblaseinrichtung. Die einzelnen Arbeitsoperationenlaufen so schnell ab, dass sie per menschlichemAuge nicht mehr zu verfolgen bzw. zu unterscheiden sind. Eineeinfach bedienbare Werkzeug-Bruchüberwachung mit automatischerAnpassung der Überwachungsparameter gewährleistetdank 0,2 Sekunden kurzer Prozesszeit die Bearbeitungssicherheit.Nach der Drehbearbeitung fördert das Dreibackenfutter dieKupplungsscheibe zur Abführeinrichtung. Diese kann ebenfallsbis zu 600 Kupplungsscheiben puffern. Das unterstützt gemeinsammit der Zuführeinrichtung und automatisierten Abläufen währenddes Bearbeitungsprozesses den mannarmen Drei-Schicht-Betrieb. Gregor Junker vertieft diesen Aspekt: „Ein qualifizierterMaschineneinrichter bedient und überwacht die Bearbeitung mitden vier Drehmaschinen und übernimmt auch das Wechseln derWerkzeuge. Er weist einen weiteren Mitarbeiter ein, der für dasBe- und Entladen der Drehmaschinen zuständig ist. “Stefan Schratz, bei finova zuständig für Instandhaltung, erklärtzur Produktivität: „Fünfhundert Werkstücke schaffen wir bei derTrockenbearbeitung mit einer Schneidplatte sicher.“Vertriebsleiter Stephan Klein führt einen weiteren Kaufgrund an:„Die Nebenzeiten bei der Teilezuführung können wir auf die Hälftereduzieren. Hinzu kommt der Vorteil der einfachen, mannarmenBedienung.“ Anschließend erklärt Dipl.-Ing. Herbert Bremer,Produktmanager und Kundenbetreuer von Emco, den Nutzen derVertikal-Drehmaschine aus Herstellersicht: „Die Kombination vonkompaktem Aufbau, geringer Standfläche und den automatisiertenArbeitsabläufen sichert der VT 160 einen Spitzenplatz in ihrerKlasse.“So erfüllen die Stahl-Schweißkonstruktionen des steifen schwingungsdämpfendenMaschinenbettes und die isostatischeAusführung der Maschinen hohe Anwenderansprüche. Dies trifftauch auf den thermosymmetrischen Aufbau des Spindelstockeszu. Hohe Steifigkeiten innerhalb des Arbeitsraumes gewährleistendie großen Abstände der Führungsbahnen des Schlittensystemssowie die großen Linearfahrwagen.Gemäß ihrer Unternehmensphilosophie der steten Innovationbereiten die finova-Fertigungsexperten die nächsten Schritte vor:Eine lückenlose Dokumentation per CNC-gekennzeichneter Teileeinschließlich kamerabasierter optischer Aufzeichnung soll diebestehenden 100-prozentigen Prüfungen ergänzen.Teilautomatisierter MessplatzErfahrungen und EmpfehlungenAus jetzt fast eineinhalbjähriger Praxis fassen die Feinschneide-Experten in Remscheid ihre Erfahrungen zusammen.„Wer den Markt kennt wie ich, weiß dass die Kundenansprüchestets höher werden. Unsere Feinschnitte, ergänzt mit der Drehbearbeitung,haben wir gut gelöst. Damit sind wir auf absehbareZeit gut gerüstet“, erklärt Vertriebsleiter Stephan Klein. ProjektmanagerJens Müller ergänzt: „Emco unterstützt uns beimErfüllen unserer Aufgaben mit der wunschgerecht angepasstenStandardmaschine plus gutem Service – und das im günstigenPreis-Leistungs-Verhältnis. Die Frage nach Empfehlungen fürpotenzielle Nachnutzer beantwortet der Leiter der InstandhaltungStefan Schratz: „Der Maschinenpark sollte stets auf dem neuestenStand der Technik sein. Keine Scheu vor Roboterzellen undzusätzlichen Messzellen, so wie wir sie gerade realisieren. Dasist die Grundlage dafür, sich am Standort Deutschland zu halten!Und wer den richtigen Werkzeugmaschinen-Partner finden will,sollte die Aussagen der Vertriebsleute mit Tests vor Ort beimHersteller prüfen. Am besten Versuche an mitgebrachten Werkstückenfahren. Und im eigenen Hause für qualifiziertes Fachpersonalsorgen – mit Ausbildung und regelmäßiger Fortbildung.“Feinschneiden: Entwicklung, Prinzip undFunktionSchweizer Feinmechaniker erfanden um 1922 das Feinschneidenund nutzten es 35 Jahre später erstmalsindustriell. Diese hoch präzise und effizient arbeitendeVerfahrenskombination aus Stanzen und Glätten in einemeinzigen Arbeitsgang bewährte sich zum Beispiel in derBüromaschinen-Industrie der 70er Jahre. Waren es früherdünne Bleche in relativ einfachen Formen, die per Feinschneidenbearbeitet wurden, so haben die Anforderungendes Technologietreibers Automobilindustrie eine größereVielfalt der verarbeiteten Bleche hervor gebracht – in Bezugsowohl auf deren Dicke, Querschnitte und komplexereFormgebung als auch auf die Werkstoffe.Der prinzipielle Unterschied zwischen Feinschneiden undStanzen oder Scherschneiden liegt in den beim Trennvorgangeinwirkenden Kräften. Bei beiden besteht dasWerkzeug aus Schneidplatte, Führungsplatte und Schneidstempel.Beim Stanzen wirkt eine Kraft, die Schneidkraft,parallel zum Schneidstempel zwischen Schneid- undFührungsplatte, so dass das Blech des Werkstücks durchdie konische Öffnung der Schneidplatte aus dem Werkzeugraumheraus fällt.Beim Feinschneiden arbeitet zusätzlich zu Führungs- undSchneidplatte sowie Stempel ein Auswerfer. Er wirft das geschnitteneTeil aus der zylindrischen Schneidplatte zurückin den Werkzeugraum, so dass eine glatte (repassierte)Fläche zurück bleibt. Eine Ringzacke presst dabei dasWerkstück so an, dass es bereits vor dem Schneiden festeingespannt ist. Beim Feinschneiden wirken also nebender Schneidkraft noch deren Gegenkraft sowie die Ringzackenkraftgleichzeitig auf das Werkstück ein. Die Kräftewerden durch die Führungsplatte, den Auswerfer und diebeiden aktiven Elemente Schneidplatte und Schneidstempelübertragen. Entscheidend für die Qualität des Ergebnissesist das exakte Zusammenwirken der drei Kräfte.Im Vergleich zum Stanzen ist beim Feinschneiden zumeinen ein wesentlich kleinerer Scher- oder Schneidspalterforderlich um eine signifikant höhere Genauigkeit beimspanlosen Trennen zu erzielen, zum anderen könnenUmform- und Prägeprozesse gleichzeitig mit dem Trennenablaufen.