Markante Kostenreduktion
dank Hochleistungsautomatenstählen

Markante Kostenreduktion dank Hochleistungsautomatenstählen
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31.10.2014 | Die Faustregel für minimale Durchlaufzeiten und niedrige Teilekosten in der automatisierten Fertigung von Serienteilen sind Schnittgeschwindigkeiten über 100 m/min. Zugleich sind lange Werkzeugstandzeiten entscheidend. Da konventionell eingesetzte Automatenstähle diesen Anforderungen häufig nicht standhalten, hat die Steeltec AG, ein Unternehmen der SCHMOLZ + BICKENBACH Gruppe, eine effiziente Alternative entwickelt: die Hochleistungsautomatenstähle SwissCut. Sie sind zerspanungsoptimiert und ermöglichen Steeltec-Kunden markante Produktivitätssteigerungen. Der Werkstoffvergleich zeigt: Die Vorteile sind quantifizierbar. 27 % geringere Teilekosten wurden in der Praxis erzielt.

In der Massenherstellung von Präzisionsteilen ist die gleichmäßige Werkstoffqualität von Charge zu Charge mitentscheidend für eine hohe Produktivität der Werkzeugmaschine und die Toleranzhaltigkeit des Bauteils. „Für eine maximale Rentabilität in der Fertigung empfehlen wir, neben der Wahl des passgenauen Werkstoffs den ganzen Prozess zu optimieren“, erklärt Guido Olschewski, Leiter Qualitätsmanagement und Entwicklung bei Steeltec. Daher ermittelt der Stahlexperte gemeinsam mit den Kunden die optimalen Werkzeuge, Schnittgeschwindigkeiten, Spantiefen und Vorschübe – die Prozesssicherheit stets im Blick.

 

 

Zielführend: die Prozessoptimierung


Das Potenzial der Prozessoptimierung zeigt sich am Beispiel von komplexen Bauteilen für den Fahrzeugbau. Ein Präzisionsbauteil, das in Einspritzsystemen von Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommt, wird mit einem hohen Zerspanungsanteil von 65 % aus einem Stabstahl mit einem Durchmesser von 35 mm gefertigt. Als Werkstoff hierfür ist der Standardautomatenstahl 11SMnPb37 weit verbreitet, so auch im Fall einer konkreten Prozessoptimierung bei einem Zulieferer der Automobilindustrie: „Die CNC-Werkzeugmaschine unseres Kunden war bereits dahingehend optimiert, dass eine 12-stündige Produktionszeit ohne Werkzeugwechsel prozesssicher möglich war“, so Olschewski. „Die Produktivitätssteigerung erreichten wir, indem wir den Standardautomatenstahl 11SMnPb37 durch unseren SwissCut® SC37Pb ersetzten und die Prozessparameter optimierten. Mit dem SwissCut® SC37Pb wird eine Taktzeitverringerung von 37 % pro Teil erzielt.“ Der Kunde steigert mit dem SwissCut® SC37Pb die Schnittgeschwindigkeit auf bis zu 377 m/min für die Zerspanungsoperation Schruppen ohne erhöhten Werkzeugverschleiß. „Der Einsatz von verschleißbeständigen Wendeschneidplatten und der prozesssichere Spanbruch des Werkstoffs erlauben sogenannte Geisterschichten, die ohne Aufsicht erfolgen“, so Olschewski. „Das steigert die Rentabilität nochmals deutlich.“ Der Standardautomatenstahl 11SMnPb37 erzielt trotz optimierter Prozessparameter nur eine Schnittgeschwindigkeit von maximal 240 m/min für die gleiche Zerspanungsoperation. Der Einsatz des Hochleistungsautomatenstahls macht sich entsprechend bemerkbar: Rund 27 % der Teilekosten spart der Steeltec-Kunde unter Einsatz des Hochleistungsautomatenstahls SwissCut® ein. Weitere Vorteile sind eine verbesserte Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit des Präzisionsbauteils.


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Das Erfolgsrezept für hohe Schnittgeschwindigkeiten


Das Erfolgsgeheimnis der SwissCut®-Hochleistungsautomatenstähle ist die gezielte Einstellung der oxidischen Einschlüsse. Beträgt die Schnittgeschwindigkeit mehr als 100 m/min, sind ein Manko vieler konventioneller Automatenstähle die harten und abrasiven Oxide im Stahl. Sie entstehen bei der Stahlherstellung während der Schmelzführung und beim Erstarren des Stahls als Ergebnis von Desoxidationsprozessen. Bei hohen Schnittgeschwindigkeiten führen sie zu einem massiven Werkzeugverschleiß und begrenzen entsprechend die erzielbare Zerspanungsleistung und damit die Produktivität. Um die Schnittgeschwindigkeit steigern zu können, modifizierte Steeltec in Zusammenarbeit mit seinem Schwesterunternehmen Swiss Steel die Oxideinschlüsse im Stahl per gezielter Schmelz- und Schlackenführung. Das Resultat ist ein Hochleistungsautomatenstahl mit weichen, nicht kristallinen Einschlüssen, die bei der Wärmeentwicklung während des Hochleistungszerspanens schmierend wirken.

 


Bohrungen: Die Legierung macht’s


Auch bei langsamen Zerspanungsoperationen, wie zum Beispiel bei Bohrungen, bewährt sich der Einsatz des SwissCut® SC37Pb: Die filigranen Löcher im Präzisionsbauteil fertigt der Zerspaner bei einer Geschwindigkeit unter 100 m/min. „Zentrale Herausforderung hierbei ist die Aufbauschneidenbildung bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten“, erläutert Olschewski. „Wir greifen daher auf eine bewährte Lösung zurück und fügen der chemischen Analyse des Hochleistungsautomatenstahls Blei hinzu.“ Die Legierung gewährleistet die erforderliche Schmierung bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten. Damit bieten die bleilegierten SwissCut® über den gesamten Schnittgeschwindigkeitsbereich optimale Zerspanungseigenschaften.


Die bleifreien SwissCut® SC30/SC37 und die bleihaltigen SwissCut® SC30Pb/SC37Pb sind in den Abmessungen von 10 bis 36 mm verfügbar. Steeltec liefert die gezogenen Stäbe standardmäßig in Längen von 3 und 6 m aus. Die Stangengeradheit beträgt ≤ 0,3 mm/m.

Fazit

Fazit
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Die zerspanungsoptimierten Hochleistungsautomatenstähle SwissCut® sind in der Hochleistungszerspanung von Serienteilen eine effiziente Alternative zu konventionellen Automatenstählen. Bei Schnittgeschwindigkeiten über 100 m/min entfalten sie ihr Potenzial und stärken bauteilspezifisch die Wettbewerbskraft: Kunden von Steeltec profitieren von längeren Werkzeugstandzeiten, einer hohen Bauteilqualität und insgesamt von niedrigeren Teilekosten.


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