Ein Leitfaden für Spezialwerkzeuge

Laut Yair Bruhis von YG-1 sind maßgeschneiderte oder spezielle Werkzeuge leistungsfähigere Werkzeuge und nicht für allgemeine Zwecke konzipiert. Sie richten sich vielmehr nach der Anwendung und können spezielle Hartmetalle, Geometrien oder Beschichtungen umfassen, wie die DLC-Beschichtung auf dem ALU-POWER HPC-Vollhartmetall-Schaftfräser. YG-1

Wenn eine Werkstatt ein Projekt annimmt und sich mit dem Bearbeitungsprozess befasst, greift sie meist zu Standard- oder Allzweckwerkzeugen. Bei diesen Tools handelt es sich um Standardoptionen, die problemlos erworben werden können. Da Anwendungen jedoch immer komplexer werden, reichen Standardtools nicht immer aus.

„Maßgeschneiderte oder Spezialwerkzeuge sind leistungsfähigere Werkzeuge“, sagte Yair Bruhis, globaler Produkt- und Anwendungsmanager, YG-1 USA, Vernon Hills, Illinois. „Diese Werkzeuge sind nicht mehr für allgemeine Zwecke bestimmt. Stattdessen richten sie sich nach der Anwendung und können spezielle Karbide, Geometrien oder Beschichtungen umfassen, je nachdem, ob die Anwendung dies erfordert.“

Spezialwerkzeuge können so einfach sein wie das Hinzufügen einer fortschrittlichen Beschichtung oder die Änderung der Schaftlänge auf eine Schaftlänge, die derzeit nicht als Standardgröße verfügbar ist, oder so komplex wie eine Situation, in der Standardwerkzeuge, die im Allgemeinen fünf oder sechs Spannuten haben, dies nicht können Unterbringen Sie eine Anwendung, die mehr als 12 Flöten erfordert und etwas Individuelles erfordert.

„Werkstätten neigen dazu, ein Standardwerkzeug zu kaufen und es selbst zu modifizieren oder es zur Modifikation an eine Schleifwerkstatt zu schicken“, sagte Damon Wherry, technischer Designleiter bei Horn USA, Franklin, Tennessee. „Oft Das ist eher hektisch als hilfreich, vor allem weil bei diesem Modifizierungsprozess praktisch die gesamte Beschichtung weggeschliffen wird und die Standzeit des Werkzeugs verkürzt wird. Stattdessen sollte ein Spezialwerkzeug die Standzeit verlängern und die Bearbeitung besser durchführen.“

Allerdings sind nicht alle Anwendungen für ein Spezialwerkzeug sinnvoll. Die meisten Werkstätten sind mit einem Standardwerkzeug zufrieden, solange es die erforderliche Leistung erbringt.

„Viele Werkstätten nutzen gerne Standards, weil sie nicht warten oder sich auf einen Werkzeuglieferanten verlassen wollen“, sagte David Vetrecin, Produktmanager für Bohrungsbearbeitung, ISCAR, Oakville, Ontario. „Sobald eine Werkstatt jedoch eines implementiert hat, stellt sie häufig fest, dass das Spezialwerkzeug viele Möglichkeiten eröffnet. Im heutigen Fertigungsumfeld müssen Betriebe zunehmend über den Tellerrand hinausdenken, um wettbewerbsfähig zu sein. Wenn Geschäfte nicht offen für neue Vorgehensweisen sind, können ihnen einige Chancen entgehen.“

Obwohl Spezialwerkzeuge teurer sein können, gibt es eine Gewinnschwelle. Bei Kleinserien ist es nicht unbedingt sinnvoll, in ein Spezialwerkzeug zu investieren. Aber wenn das Volumen es erfordert oder ein laufender Auftrag es erfordert, ist ein Spezialwerkzeug die richtige Wahl.

„Für eine Werkstatt, die beispielsweise Millionen von Autoteilen fertigt und bei der ein Spezialwerkzeug vier bis fünf Sekunden pro Teil einsparen kann, ist das eine enorme Zeitersparnis“, sagte Vetrecin. „Aber ein Geschäft, das ein paar Einzelanfertigungen herstellt, erkennt möglicherweise nicht unbedingt den Wert.“

Werkstätten, die mit sehr teuren Gussteilen oder hochwertigen Materialien arbeiten, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtbranche, wo die Verschrottung von Teilen keine Option ist, werden möglicherweise feststellen, dass ein Spezialwerkzeug eine gute Möglichkeit ist, die Fehler zu reduzieren oder zu beseitigen.

„Ein Spezialwerkzeug hat sich bereits bewährt“, sagte Lee Goad, technischer Leiter bei Horn. „Es kann eine Plug-and-Play-Option sein, bei der eine Werkstatt nicht viel programmieren, versetzen oder manipulieren muss, um schließlich ein gutes Teil zu schneiden. Es ist nicht erforderlich, mit Spezialwerkzeugen herumzuprobieren, da all dies in den Design- und Bauprozess integriert ist.“

Beim Bohren geht das ganz einfach mit einem Werkzeug, das Bohren und Anfasen bzw. Bohren, Senken und Anfasen kombiniert (hier gezeigt). IST AUTO

Ein weiterer Bereich, in dem Sonderbearbeitungen sinnvoll sind, ist die Bearbeitung von Werkstücken mit komplexen Formen, die mit einem Standardwerkzeug nicht möglich sind. In diesen Fällen suchen die Werkstätten möglicherweise nach einer Reihe unterschiedlicher Standardwerkzeuge, aber nichts erfüllt möglicherweise die erforderlichen Anforderungen.

„Zum Beispiel erfordert eine Luft- und Raumfahrt-Scheiben- und Schaufelbaugruppe eine sehr spezifische komplexe Passung und Wurzelform an den Teilen, für die kein einziges Standardwerkzeug zur Verfügung steht, um diese Form zu bearbeiten“, sagte Jason Wells, Präsident, Tech Hub, KYOCERA SGS Precision Tools , Danville, Virginia. „Auf der Grundlage dieses Formulars können Sonderangebote entworfen werden, bei denen bis zu fünf Vorgänge kombiniert werden können, um dies zu ermöglichen.“

Wells wies darauf hin, dass zwar viele Vorgänge in einem Werkzeug kombiniert werden können – zum Beispiel Bohren, Interpolation, Hinterfasen, Vorderfasen und Aufbohren – es aber wichtig ist, dass diese Vorgänge zusammen sinnvoll sind.

„Seien Sie nicht zu designfreudig“, sagte Wells. „Es ist wichtig, sich die Anwendung anzusehen und die dahinter stehende Physik wirklich zu verstehen. Die Zusammenarbeit mit einem guten Werkzeuglieferanten, der bis an die Grenzen geht, aber nicht zu weit geht, ist ein guter Anfang, denn das Werkzeug ist nur so gut wie seine schwächste Eigenschaft. Manchmal gibt es Erwartungen, die möglicherweise nicht realisierbar oder effektiv sind. Eine bestimmte Geometrie auf der Plattform kann schnell ihre Funktion verlieren, während andere noch verwendbar sind, aber das bedeutet, dass die Werkzeuglebensdauer von dieser schwächsten Funktion bestimmt wird. Ein Werkzeuglieferant sollte beraten, was funktioniert, aber das könnte bedeuten, dass zwei Werkzeuge, die jeweils zwei Vorgänge ausführen, dreimal so lange halten wie ein einzelnes Werkzeug, das vier Vorgänge ausführt. Es kommt darauf an, die richtige Konfiguration zu finden.“

Die Suche nach einem Spezialwerkzeug steht für Ladenbesitzer nicht immer im Vordergrund, insbesondere wenn kein unmittelbarer Bedarf besteht. Und obwohl es durchaus Zeit und Ort für Spezialwerkzeuge gibt, gibt es einige Dinge zu beachten, die bei einer Investition eine Rolle spielen können.

Höhere Vorabkosten.In den Design- und Entwicklungsprozess fließen viele Forschungsarbeiten und Informationen ein, wodurch diese Tools oft teurer sind als ihre Standard-Gegenstücke.

„Diese Vorabkosten können zunächst abschreckend sein, und einige erkennen möglicherweise nicht sofort, welchen Wert es hat, diesen höheren Preis zu zahlen“, sagte Bruhis. „Aber ihre Verwendung ist praktisch und hat Vorteile, und es ist wichtig, dass diese anfänglichen Kosten nicht im Weg stehen.“

Wells stellte fest, dass die Preise für Standardwerkzeuge den Marktbedingungen entsprechen und oft innerhalb einer bestimmten Spanne bleiben, je nachdem, was der Markt hergibt. Bei Sonderangeboten kann der Preis stark schwanken.

Längere Vorlaufzeiten.Ähnlich wie bei schwankenden Preisen können die Lieferzeiten von der Anfrage bis zum Einsetzen des Werkzeugs in die Maschine länger sein als bei der Bestellung eines Standardwerkzeugs aus einem Katalog.

„Es ist nicht von der Stange, daher ist eine Vorlaufzeit damit verbunden“, sagte Bruhis. „Einige Tier-1- und OEM-Benutzer möchten sich aufgrund dieses längeren Prozesses möglicherweise nicht mit ihnen befassen. Sie ziehen es vor, die Website oder den Katalog zu öffnen, ein Tool auszuwählen und es innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens zu haben. Wenn das funktioniert, ist das die beste Option, aber nicht für jeden ideal.“

Mit einem Spezialwerkzeug kann eine Zahnradform oder Keilnut in einer Maschine geräumt werden, während diese noch vom vorherigen Arbeitsgang eingespannt ist. Horn bietet Standard- und maßgeschneiderte Werkzeuge für eine Vielzahl von Räumanwendungen. Horn

Möglicherweise nicht das, was erwartet wurde.Nicht alle Spezialwerkzeuge sind gut konstruiert. Deshalb ist es wichtig, mit einem Werkzeuglieferanten zusammenzuarbeiten, der Erfahrung mit kundenspezifischen Werkzeugen hat und Empfehlungen aussprechen oder sogar andere Optionen vorschlagen kann, wenn dies keinen Sinn ergibt.

„Es geht nicht unbedingt darum, alles in einem Tool zu vereinen“, sagte Wherry. „Es ist wichtig, alle Informationen einzuholen und ein Paket an Tools anzubieten, das den Anwendungsanforderungen entspricht. Das könnte etwas Besonderes sein, aber es könnte auch ein Paket von Werkzeugen sein. Dabei kann es sich um ein Spezialwerkzeug, aber auch um mehrere Standardwerkzeuge handeln. Es geht nicht darum, ein Sonderangebot voranzutreiben, sondern darum, die richtige Option oder die richtigen Optionen zu finden.“

Dies ist möglicherweise nicht genau das, was ein Geschäft erwartet, führt aber in vielen Fällen zu besseren Ergebnissen.

„Bei der Zusammenlegung von Operationen ist es wichtig, realistisch zu sein“, sagte Wells. „Achten Sie auf drastische Durchmesseränderungen. Ein Vorgang mit einem Durchmesser von 1 Zoll in Kombination mit einem anderen, der einen Durchmesser von ¼ Zoll erfordert, kann zu einem massiven Durchmesserübergang und einer Absenkung führen. Auch wenn ein Benutzer dies möchte, funktioniert es möglicherweise nicht. und wenn ja, könnte es ein sehr teures Unterfangen sein.“

Möglicherweise ist eine zusätzliche Optimierung erforderlich. Bei Spezialwerkzeugen muss man wissen, dass es nicht immer auf Anhieb stimmt. Es müssen einige Optimierungen und Anpassungen entweder am Tool oder am Prozess vorgenommen werden, damit es effektiv ist.

„Wenn sich ein Merkmal schneller abnutzt als ein anderes, besteht die Möglichkeit, die Geometrie neu zu gestalten, sei es durch das Hinzufügen eines Spanwinkels oder die Durchführung einer Kantenvorbereitung, um die Werkzeuglebensdauer des Merkmals zu verlängern, das sich vorzeitig abnutzt“, sagte Wells. „Es könnte sogar das Hinzufügen einer optimierten Beschichtung sein. Es müssen viele Optimierungen vorgenommen werden, um das Werkzeug endlich genau dort zu haben, wo Sie es haben möchten.“

Für einige Anwendungen ist ein Spezialwerkzeug erforderlich, für andere wiederum ist ein Spezialwerkzeug vorzuziehen. Es gibt viele Möglichkeiten, wie diese Werkzeuge Bearbeitungsvorgänge verbessern können.

Reduziert die Zykluszeiten.Jede Maschinenwerkstatt wird Ihnen sagen, dass Zeit Geld ist und dass die Einsparung von nur ein paar Sekunden Zykluszeit einen enormen Gewinn für den Produktionswert darstellen kann.

„Es hat enorme Auswirkungen, wenn man ein besseres Werkzeug wie einen Schaftfräser mit einer Spezialbeschichtung verwenden kann, der die Zykluszeit um ein oder zwei Minuten verkürzt“, sagte Wells. „Das summiert sich über tausende Teile. Wenn Sie sich jedoch für ein spezielles Werkzeug entscheiden, das drei Vorgänge kombiniert, können Sie bei der Anwendung dieser Tausenden Teile fünf bis sechs Minuten einsparen, was zu noch größeren Gewinnen bei geringerem Ressourcenaufwand führt.“

Die Kombination von Vorgängen in einem Werkzeug ist eine der häufigsten Möglichkeiten für Werkstätten, die Zykluszeit zu verkürzen und Teile schneller zu produzieren.

Während viele Vorgänge in einem Werkzeug kombiniert werden können – zum Beispiel Bohren, Interpolation, Hinterfasen, Vorderfasen und Aufbohren – ist es wichtig, dass diese Vorgänge zusammen sinnvoll sind. Kyocera SGS Präzisionswerkzeuge

„Beim Bohren geht das ganz einfach mit einem Werkzeug, das Bohren und Anfasen oder Bohren, Senken und Anfasen kombiniert“, sagte Vetrecin. „Beim Fräsen können Sie für eine Schlitzanwendung mehrere verschiedene Schritte in einem Arbeitsgang ausführen, anstatt jeden einzelnen Schritt einzeln auszuführen.“

Verringert die Teilehandhabung. Durch die Kombination von Vorgängen in einem einzigen Werkzeug können mit einem Werkzeug auf einer Maschine mehrere Vorgänge ausgeführt werden. Dies begrenzt die Möglichkeit, dass ein Teil auf eine andere Maschine verschoben oder auf andere Weise gehandhabt wird.

„Eine Sonderlösung kann es ermöglichen, alle Vorgänge auf einer einzigen Maschine durchzuführen, während der Vorgang zuvor möglicherweise ausgelagert oder in die ganze Werkstatt verlagert werden musste“, sagte Goad. „Auch wenn dadurch die Zykluszeit etwas verlängert wird, sind die Vorteile, ein fertiges Teil auf einer Maschine fertigen zu lassen, enorm. Dies trägt auch zur Teilequalität bei, da Sie alle Qualitätsaspekte im eigenen Haus kontrollieren können, anstatt sich auf andere Unternehmen verlassen zu müssen oder sich der Herausforderung stellen zu müssen, mehrere Maschinen korrekt einzurichten.“

Goad nennt als Beispiel das Räumen und Wälzfräsen. Vor vielen Jahren hätten Werkstätten alle Teilemerkmale auf einer Maschine bearbeitet, mit Ausnahme einfacher Keilnuten, Innenformen mit rechtwinkligen Ecken oder Zahnrad-/Keilprofilformen, und das Teil dann für die Sekundärbearbeitung auf einer Zugräum- oder Wälzfräsmaschine dorthin bewegt, wo sie es getan hätten Fertigstellen des Bauteils. Dies erforderte, dass einige Werkstätten diese Teile an Werkstätten verschickten, die diese Merkmale kürzen konnten.

„Aus diesem Grund gibt es eine Tendenz, darüber nachzudenken, alles auf einer Maschine zu erledigen, anstatt sie an jemanden schicken zu müssen, der sich mit dem Verzahnen beschäftigt“, sagte Goad. „Heutzutage kann ein spezielles Werkzeug verwendet werden, um die Zahnradform oder Keilnut im Inneren der Maschine zu räumen, während diese noch vom vorherigen Arbeitsgang eingespannt ist.“

Führt zu Gesamtkosteneinsparungen.Auch wenn die Anschaffungskosten des Werkzeugs hoch erscheinen mögen, sind mit einem Spezialwerkzeug auch andere Kosteneinsparungen verbunden.

„Wenn wir drei Werkzeuge nehmen und sie zu einem kombinieren, bedeutet das, dass nur ein Werkzeughalter benötigt wird“, sagte Wells. „Sie müssen nur eines kaufen und im Inventar aufbewahren. Das bedeutet auch eine Werkzeugeinstellung, ein Werkzeugwechsel, all das entfällt. Am Anfang mag es ein teureres Werkzeug sein, aber insgesamt können Nebenkosten eingespart werden.“

Die Reduzierung von Zykluszeit, Handhabung, Ausschuss und allem anderen, was mit einem Spezialwerkzeug einhergeht, führt zu enormen Kosteneinsparungen.

„Langfristig und manchmal sogar sofort können die Vorteile eines Spezialwerkzeugs die Kosten dieses Werkzeugs überwiegen“, sagte er.

Versetzt Maschineneinschränkungen.Es gibt viele Situationen, in denen ein spezielles oder kundenspezifisches Werkzeug benötigt wird, es ist jedoch besonders hilfreich bei der Bewältigung von Gerätebeschränkungen.

„Zum Beispiel verfügt eine Fräsmaschine möglicherweise nur über eine begrenzte Anzahl von Werkzeughaltern, sodass Vorgänge möglicherweise in einem Spezialwerkzeug kombiniert werden müssen, um die vorhandene Werkzeughaltekapazität der Maschine zu maximieren“, sagte Vetrecin.

Ein weiteres Beispiel dafür, dass ein Spezialwerkzeug sinnvoll wäre, ist eine Werkstattumgebung, in der aggressive Arbeitsangebote erstellt werden.

„Die Werkstatt erhält möglicherweise einen Auftrag und stellt fest, dass sie nicht über eine Maschine verfügt, um das bestimmte Teil oder die spezifische Funktion auszuführen“, sagte Wells. „Sie hat vielleicht eine 3-Achsen-Maschine, braucht aber unbedingt eine 5-Achsen-Maschine. Ein Spezialwerkzeug kann geschickt konstruiert werden, zum Beispiel mit einem kleineren Schaft und einem größeren Schneidkopf, um in eine Bohrung auf einer 3-Achsen-Maschine hineinzugreifen, während eine 5-Achsen-Maschine schwenken könnte, um in dieses Loch zu passen.“

Eine weitere Herausforderung könnten Probleme mit der Steifigkeit sein, bei der ein Spezialwerkzeug unter Berücksichtigung dieses Hindernisses entwickelt werden kann und die Einschränkungen der Maschine ausgleicht.

„In jeder Maschinenumgebung spielen unterschiedliche Variablen eine Rolle, beispielsweise die Durchbiegung“, sagte Wells. „Ein Spezialwerkzeug kann so konstruiert werden, dass es enge Toleranzen einhält, die mit einem Standard nicht erreicht werden können. Mit extrem engen Toleranzen können Spezialwerkzeuge so konstruiert werden, dass sie sowohl die Durchbiegung als auch die Schichtdicke berücksichtigen, um bestimmte Qualitätsanforderungen zu erfüllen.“

Beseitigt Kompetenzbarrieren. Ein Spezialwerkzeug wird häufig von Experten auf diesem Gebiet entwickelt, die über umfassende Kenntnisse und Verständnis des Bearbeitungsprozesses verfügen. Dies bedeutet, dass alle Vermutungen aus dem Prozess entfernt wurden.

„Unsere Belegschaft ist nicht mehr so ​​stark wie in den 90er-Jahren“, sagte Goad. „Zum Beispiel ist ein allgemeiner Bediener möglicherweise nicht so gut mit bestimmten Aspekten des Zerspanungsgewerbes vertraut. Mit einem speziellen Tool können alle Funktionen in einem Tool gesteuert werden. Ein Standardwerkzeug kann das nicht leisten, und das bedeutet, dass ein unerfahrener Bediener möglicherweise Zeit braucht, um verschiedene Werkzeuge aufzuspüren und alles einzeln zu bearbeiten. Das Spezialwerkzeug kann allen Bedienern Sicherheit und Konsistenz bieten.“

Mitherausgeberin Lindsay Luminoso ist unter [email protected] erreichbar.

Horn, www.hornusa.com

ISCAR Schneidwerkzeuge, www.iscar.com

Kyocera SGS Precision Tools, www.kyocera-sgstool.com

YG-1, www.yg1.ca