BUCHER Emhart Glass beseitigt den Flaschenhals beim Abstechen

Obwohl Werkzeuge mit etwas höherer Leistungsfähigkeit zur Verfügung standen, hielten David Turk und BUCHER Emhart Glass an ihrem bewährten Abstechwerkzeug fest. Ein völlig neues Produkt, das die Produktivität in kurzer Zeit verdreifachte, legte schließlich den Schalter um.

Glascontainer und -flaschen sind in unserer Gesellschaft so allgegenwärtig, dass die meisten Menschen schon Behälter dieser Art verwendet haben, die mit den Glasform- und Prüfmaschinen von BUCHER Emhart Glass hergestellt und inspiziert wurden. Als Hersteller qualitativ hochwertiger Glascontainer seit mehr als einem Jahrhundert, entwickelte Bucher Emhart Glass eine aus vier Sektionen bestehende Glasblasmaschine, die sogenannte IS-Maschine und Industriestandard, die heute von den Glasherstellern weltweit als meistverwendete Glasformmaschine eingesetzt wird. Diese Maschine verfügt über eine Reihe von 5 bis 20 unterschiedlicher Sektionen, von denen jede einen kompletten Satz an Mechanismen zur Herstellung verschiedener Behälterformen umfasst – die hauptsächlich in medizinischen und wissenschaftlichen Bereichen sowie in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie verwendet werden.

Bei der Fertigung von Glas sind Inspektion und Fehleranalyse kritische Prozessschritte. Um weiterhin eine hohe Qualität seiner Glascontainer sicherzustellen, erwarb Bucher Emhart Glass 1982 das Unternehmen Powers Manufacturing in Elmira, N.Y. Powers Manufacturing war eine Gesellschaft mit internationalem Ruf als Lieferant hochqualitativer Inspektionsmaschinen.

Der Standort Elmira N.Y. von BUCHER Emhart Glass beschäftigt sich bis heute mit der Konstruktion, Fertigung, Montage und Lieferung komplexer Inspektionsmaschinen. Elmira N.Y., ausgestattet mit Maschinenwerkstatt und Montagehalle unter einem Dach, beschäftigt circa 140 Mitarbeiter. Der Werkstattbereich des Unternehmens, in dem eine 25-köpfige Mannschaft in zwei Schichten arbeitet, hat eine Fläche von ungefähr 1000 Quadratmetern.

In der Werkstatt befinden sich sieben Vertikalmaschinen, drei Horizontalmaschinen, drei 3-Achs-Maschinen und eine 7-Achs-Drehmaschine unterschiedlicher Marken: Eine Mazak Drehfräsmaschine, drei Hardinge Drehmaschinen, zwei Haas-Maschinen, eine Komo-Maschine sowie eine Vertikaldrehmaschine von Bridgeport. Verwendete Primärwerkstoffe sind Ledloy 12L14 Automatenstahl, ein eher weiches, leichter zerspanbares Material sowie Aluminiumbronze und rostfreier Stahl, die höhere Anforderungen in puncto Zerspanbarkeit stellen.

Der Produktionsprozess in der Fertigung von Emhart wird größtenteils durch die Fertigung kleinerer Serien bestimmt. Um die Nebenzeiten zu minimieren, erfordert der Zeitplan eine hohe Flexibilität des Maschinenbedieners, da der häufige Werkzeugwechsel durch eine beschleunigte Prozessabwicklung ausgeglichen werden muss. Diese Prozesse erfordern Werkzeuge mit optimalen Schnittgeschwindigkeiten und langen Standzeiten, um die Wettbewerbsfähigkeit der Fertigung zu erhalten.

“Seit Mitte 1990 sind bei uns Werkzeuge von Sandvik Coromant im Einsatz, darunter hauptsächlich solche für Dreh- und Fräsbearbeitungen,” sagt David Turk, MFG/CNC-Ingenieur bei Emhart Glass. “Sandvik Coromant ist unser bevorzugter Lieferant für Wendeschneidplatten und Werkzeughalter. Wir haben noch einige andere Lieferanten, die ungefähr 80 bis 85 Prozent unseres Bedarfes an Hartmetall-Wendeplatten abdecken. Ein ansässiger Lieferant, One Time Tool, zu dem wir gute Beziehungen pflegen, empfahl uns Sandvik Coromant – was wir auch taten. Daraus entwickelte sich eine Zusammenarbeit, die bis heute andauert.”

Obwohl David Turk bereits Werkzeuge von Sandvik Coromant für andere Anwendungen einsetzte, zögerte er noch, die derzeitige, auf einer Drehmaschine durchgeführte Abstechoperation umzustellen. Trotz seinem Festhalten an langjährige bewährte Prozesse und Produkte hielt er auch Ausschau nach neuen Werkzeugen, die wesentliche Verbesserungen versprachen, jedoch bei den Tests nicht wirklich überzeugten. Abstechoperationen sind bei Emhart nicht gerade selten, sondern werden regelmäßig für die Produktion mehrerer Komponenten durchgeführt.

“Da diese Operation häufig die letzte Stufe des Fertigungsprozesses darstellt, ist das Abstechen ein entscheidender Bearbeitungsschritt.”

Da diese Operation häufig die letzte Stufe des Fertigungsprozesses darstellt, ist das Abstechen ein entscheidender Bearbeitungsschritt. Zwischen den Aufgaben wie Maschinenrüstung, Programmierung und bereits erfolgter Zerspanung, wurde von Maschinenbediener und Maschine bis zum Abstechschritt bereits eine gewisse Zeit für die Bearbeitung des Bauteils, wie zum Beispiel Drehen, Bohren- und Gewindebohren, Nutenbearbeitung und Schlichten aufgewendet. Die Verschrottung eines Bauteils nach einer derartigen Investition in Zeit und Maschinenkapazität ist zu diesem Zeitpunkt einfach keine Option. So war nach Meinung von David Turk und anderen Mitarbeitern bei Emhart das Festhalten an bewährte Bearbeitungsprozesse der sicherste Weg, es sei denn, ein anderes Produkt wurde gefunden, das die Produktivität des Unternehmens drastisch verändert.

Rechtfertigung für den Wechsel

“Wir hatten bereits verschiedene Wendeschneidplatten und Lieferanten, darunter sogar einige Wendeschneidplatten von Sandvik Coromant getestet, aber keines der Ergebnisse rechtfertigte eine Umstellung dieser anspruchsvollen Bearbeitung”, sagt Turk. “Da wir häufig in kleinen Serien fertigen und bereits zahlreiche Werkzeugwechsel und Änderungen der Programmierung vornehmen, wollten wir natürlich bei einer Umstellung den größten Nutzen erzielen. In den vergangenen Jahren konnten wir mit anderen Wendeschneidplatten und Werkzeugen zwar die Effizienz unserer Fertigungsprozesse etwas steigern, dies aber rechtfertigte noch keinen kompletten Systemwechsel.”

Aber auch wenn David Turk sich von keinem anderen Abstechwerkzeug auf dem Markt überzeugen lassen konnte, bat Tom Waite, Maschinenbediener, ihn im Herbst 2013 noch einmal, nach neuen Werkzeugen für die Abstechbearbeitung Ausschau zu halten. In der Zwischenzeit hatte Jim Pappas, Verkaufsingenieur bei Sandvik Coromant, gerade ein technisches Seminar über das neue Werkzeugystem CoroCut QD zum Abstechen und Einstechen absolviert. Für Jim Pappas hätte das Timing nicht besser sein können, und er rief sofort David Turk an.

“Wir unterhielten uns über neue Produkteinführungen, unter anderem über Werkzeuge zum Abstechen und Einstechen. Dabei erwähnte ich Tom’s Wunsch nach dieser Art von Werkzeugen, und dann wurde der Schalter umgelegt,” bestätigte Turk. “Jim brachte das CoroCut QD System mit in die Fertigung, gab uns die Parameter, nahm ein großes Stück Material und begann mit den Tests. Wir waren sofort beeindruckt, wie die kurzen Späne nur so flogen - es war einfach erstaunlich.”

Schlagartige Verbesserungen

Unmittelbar nach Einsatz des neuen Werkzeugs stellten sich auch schon die gewünschten Ergebnisse ein. Mit CoroCut QD konnte David Turk die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub um das Dreifache steigern. Das Material wurde so schnell zerspant, dass die Spindel tatsächlich etwas abgebremst werden musste, um die Standzeiten zu optimieren, die, so Turk, wirklich bemerkenswert waren.

“Wir hatten bisher circa fünf Wendeschneidplatten pro Woche verbraucht, nun benötigen wir nur noch ungefähr eine,” sagt Turk. “Die bisherige Schnittgeschwindigkeit von 67 m/min, bei einem Vorschub von 0.050 mm/U konnte mit CoroCut QD auf 183 m/min und einem Vorschub von 0.178 mm/U erhöht werden, das ist schon eine drastische Steigerung.”

Ein hoher Materialabtrag bedeutet gleichzeitig eine größere Anzahl gefertigter Teile. Die Bearbeitungszeit hängt immer vom Durchmesser des gedrehten Bauteils ab, aber für ein Stück Material von circa von 76,2 mm konnten Waite und Turk die bisherige Bearbeitungszeit von 20 Sekunden pro Teil auf 6 bis 8 Sekunden senken. Unter Berücksichtigung einer durchschnittlichen Zeitspanne von 10 Sekunden pro Teil (infolge Durchmesseränderung), konnte Turk schnell ausrechnen, dass CoroCut QD möglicherweise eine Einsparung von 15 Minuten pro Schicht, also eine halbe Stunde pro Tag brachte. Auf ein Jahr umgerechnet bedeutete dies 125 Stunden eingesparte Bearbeitungszeit.

Die höchste Schnittgeschwindigkeit nützt nichts ohne Präzision. Eine sichere Wiederholgenauigkeit ist genau so wichtig.

“Die Qualität des Abstichs ist gegeben, und der Schnitt ist sauber und gerade.”

“Die Qualität des Abstichs ist gegeben, und der Schnitt ist sauber und gerade. Beim Abstechen ensteht manchmal eine konkave oder konvexe Abstechoberfläche, je nach Abdrängungsrichtung des Schwertes,” sagt Turk. “Wir setzen dafür ein Messgerät zur Kontrolle der Oberfläche ein, um sicherzugehen, dass das Schwert 90° zur Bauteilachse steht. Wenn alles einmal richtig eingestellt ist, gibt es keine Probleme.”

Alle entscheidenden Tests ergaben drastische Produktivitätsverbesserungen bei gleichzeitig höchster Präzision, und Turk war beeindruckt. Aber auch Tom Waite als Maschinenbediener wollte sich von der Leistung des neuen Werkzeugs überzeugen. Das Entscheidende passierte dann tatsächlich bei einer Operation, bei der die Maschinenkonfiguration eine Normallage des CoroCut QD Werkzeugs anstatt der sonst üblichen Überkopfmontage erforderte.

“Die Abstechbearbeitung auf Drehmaschinen erfolgt häufig in der Überkopflage, um so die Spanabfuhr positiv zu beeinflussen. Dadurch werden die Späne besser aus der entstehenden Nut transportiert: Je größer der Abstechdurchmesser und je schmaler die Abstechplatte, desto mehr Augenmerk sollte auf die Spanabfuhr aus der Nut gelegt werden. Tom hat auch gleich erwähnt, dass er ziemlich beeindruckt davon war, wie die Späne durch den Kühlschmierstoffstrahl aus der Nut regelrecht herausgepresst wurden - und das sogar bei Normallage.”

Nach Meinung von Turk trägt die innere Kühlschmierstoffzufuhr mit ihren direkt zur Schneide ausgerichteten Strahlen zu einer erhöhten Standzeit und einer verbesserten Spanabfuhr bei. Das bisher eingesetzte Abstechwerkzeug verfügte über eine äußere Kühlschmierstoffleitung, die nicht diese präzise Kühlmittelzufuhr bot.

Dieses intuitive Festhalten an ein System, das funktioniert, ist normalerweise eine gute Entscheidung, insbesondere, wenn es keine bessere Alternative zum derzeitigen Bearbeitungsprozess gibt. Manchmal aber verhindert die Beibehaltung bewährter Methoden die Möglichkeit, neue Lösungen kennenzulernen, die der Fertigung einen enormen technologischen Vorsprung bieten. Turk und Waite sind das beste Beispiel für Ingenieure und Maschinenbediener, die Geduld zeigten und auf das richtige Werkzeug zur richtigen Zeit gewartet haben, gleichzeitig aber auch erfahren genug waren, sofort den Schalter umzulegen, nachdem das richtige Werkzeug gefunden worden war.