Strategien zur Zykluszeitoptimierung für die Dreh-Fräsbearbeitung

Die Optimierung der Zykluszeit auf Dreh-Fräs-Bearbeitungszentren ist entscheidend für die Steigerung der Produktivität und die Senkung der Kosten. Es erfordert einen systematischen Ansatz, der sich mit Werkzeugmaschinen, Schneidwerkzeugen, Prozessen, Programmierung, Vorrichtungen und Materialfluss befasst.

I. Kernoptimierungsrichtungen

1. Reduzieren Sie die Nebenzeiten:

   • Werkzeugwechsel optimieren:  Konsolidieren Sie Werkzeuge (Multifunktionswerkzeuge), optimieren Sie das Werkzeugmagazin-Layout für häufig verwendete Werkzeuge, verwenden Sie Magazine mit großer Kapazität/Doppelrevolver und setzen Sie Hochleistungs-Werkzeughalter ein (z. B. HSK mit TSC).

   • Setup optimieren & Vorrichtung (SMED):  Implementieren Sie standardisierte Nullpunktspannsysteme für schnelle Wechsel, bereiten Sie Werkstücke offline vor, verwenden Sie modulare Vorrichtungen und ermöglichen Sie den Bedienern ein paralleles Einrichten.

   • Werkzeugwege optimieren:  Minimieren Sie schnelle Bewegungen und Luftschnitte durch die Optimierung der CAM-Software, positionieren Sie Werkzeugwechselpunkte strategisch und nutzen Sie Unterprogramme/Makros.

   • Automatisierung integrieren:  Nutzen Sie Roboter/Portallader für die automatisierte Teilehandhabung, integrieren Sie die maschineninterne Prüfung/Werkzeugeinstellung für die automatische Kompensation und Prüfung und optimieren Sie die Logik zum Öffnen/Schließen von Türen.

2. Reduzieren Sie die Schnittzeit:

   • Schnittparameter optimieren:  Wenden Sie die Prinzipien des Hochgeschwindigkeitsschneidens (HSC) oder des hochproduktiven Schneidens (HPC) innerhalb der Werkzeuglebensdauergrenzen an, arbeiten Sie mit Werkzeuglieferanten zusammen, um optimale Werkzeugauswahl und Parameter zu treffen, verwenden Sie variable Parameter für verschiedene Phasen und nutzen Sie die Stärken des Drehfräsens (z. B. Schwerdrehen zum Schruppen, effizientes Fräsen wie Trochoidal- oder HSM-Fräsen zum Schlichten).

   • Simultane Bearbeitung aktivieren:  Maximieren Sie die Nutzung der Mehrachsenkonturierung, um komplexe Teile in einer Aufspannung zu bearbeiten. Nutzen Sie echte Multitasking-Fähigkeiten (Doppelspindeln, Revolver, Kanäle), um mehrere Vorgänge gleichzeitig auszuführen (z. B. Drehen der Hauptspindel und Fräsen der Gegenspindel).

   • Reduzieren Sie überschüssiges Material:  Verwenden Sie nahezu konturierte Rohlinge und optimieren Sie die Prozessabfolge, um den Materialabtrag zu minimieren.

3. Verbessern Sie die Prozesszuverlässigkeit:  Verhindern Sie Ausfallzeiten durch Fehler, Werkzeugbruch oder Qualitätsprobleme.

   • Werkzeugzustand überwachen:  Implementieren Sie eine Lastüberwachung oder Schallemission für einen vorausschauenden Werkzeugwechsel.

   • Verwenden Sie die Messung in der Maschine:  Führen Sie automatische Messungen und Kompensationen während und nach dem Prozess durch, um die Qualität des ersten Durchgangs sicherzustellen.

   • Sorgen Sie für eine sichere Werkstückspannung:  Garantieren Sie die Teilestabilität während der Hochgeschwindigkeits-Mehrachsenbearbeitung.

   • Optimierte Spankontrolle:  Wählen Sie Werkzeuge und Parameter für einen effektiven Spanbruch und -abtransport aus, um Verwicklungen und Schäden zu vermeiden.

II. Schlüsseltechnologien & Werkzeuge

1. Fortschrittliche CAM-Software:  Erfordert spezielle Dreh-Fräs-Module, optimierte Werkzeugwegalgorithmen (Luftbewegungen, dynamisches Fräsen), robuste Maschinensimulation/Kollisionsvermeidung, effiziente Werkzeugwegberechnung und Prüfunterstützung.

2. Maschinenfunktionen:  Hohe Dynamik (Beschleunigung, Eilgänge), leistungsstarke Spindeln (hohe Leistung/Drehmoment/Drehzahl), präzise Mehrachsensteuerung/-synchronisierung, große/schnelle Werkzeugmagazine, zuverlässige Nullpunktschnittstellen, integrierte Mess-/Werkzeugeinstellung und Überwachungssysteme.

3. Schneidwerkzeugtechnologie:  Hochleistungs-Werkzeugmaterialien (Hartmetall, CBN, PKD), fortschrittliche Beschichtungen, innovative Werkzeugdesigns (gedämpfte Stangen, Innenkühlung, Multifunktionswerkzeuge) und professionelles Werkzeugmanagement.

4. Datenanalyse (IIoT):  Erfassen Sie Maschinendaten (Laufzeit, Schnittzeit, Werkzeugwechselzeit, Alarme), um die Aufschlüsselung der Zykluszeiten zu analysieren, Engpässe zu identifizieren, die OEE zu überwachen und kontinuierliche Verbesserungen voranzutreiben.

III. Implementierungsansatz

1. Basislinie festlegen:  Zeichnen Sie die gesamte Zykluszeit pro Teil auf und unterteilen Sie sie mithilfe der Datenprotokollierung oder eines Videos in Phasen (Einrichten, Werkzeugwechsel, Luftschnitte, Schneiden, Messen, Warten).

2. Engpässe identifizieren:  Analysieren Sie Daten, um die längsten oder häufigsten Schritte ohne Mehrwert zu finden.

3. Lösungen entwickeln:  Erstellen Sie mithilfe der oben genannten Strategien gezielte Optimierungspläne (technisch, verfahrenstechnisch, investitionsbezogen) für identifizierte Engpässe.

4. Implementieren & Verifizieren:  Wenden Sie Lösungen an, messen Sie die Zykluszeit neu und bewerten Sie die Auswirkungen auf Qualität, Kosten und Sicherheit.

5. Standardisieren & Kontinuierliche Verbesserung:  Formalisieren Sie erfolgreiche Änderungen und fördern Sie durch regelmäßige Überprüfungen eine kontinuierliche Optimierungskultur.

Abschluss

Eine effektive Optimierung der Dreh-Fräs-Zykluszeit erfordert einen ganzheitlichen, datengesteuerten Ansatz, der erweiterte Maschinenfunktionen, CAM, Werkzeuge, Automatisierung und digitale Tools nutzt. Konzentrieren Sie sich auf die Reduzierung der Nebenzeiten, die Maximierung der simultanen Bearbeitung, die Optimierung der Schnittparameter und die Verbesserung der Prozesszuverlässigkeit. Eine kontinuierliche Verbesserung ist unerlässlich. Dabei müssen Strategien auf bestimmte Teile, Geräte und Produktionsbedingungen zugeschnitten werden, um die Effizienz deutlich zu steigern und die Kosten zu senken.