Fast 60 Prozent Kosten und Fertigungszeit (weg-) stoßen!

Noch in der Hauptspindel erhält das Zahnrad seine präzise Schlüsselnut.

Das Stoßen von Schlüsselnuten im Bearbeitungszentrum spart Fertigungszeit und erhöht die Genauigkeit der Werkstücke. Gleichzeitig verkürzt das Nutstoßen Durchlaufzeiten, spart zusätzliche Fertigungsprozesse und Maschinen ein und senkt die Werkzeugkosten. Dies bestätigt ein japanischer Getriebehersteller, der die Fertigung von Innennuten an Zahnrädern auf Nutstoßwerkzeuge der Paul Horn GmbH umgestellt hat.

Die Firma KHK Kohara Gear Industry Co. Ltd in Saitama (Japan), unmittelbar angrenzend an Tokyo, ist ein Anwender von Horn-Werkzeugsystemen. Der 1935 gegründete Hersteller stationärer Getriebe fertigt jährlich Produkte im Wert von ca. 33 Millionen Euro. Etwa 30 Prozent davon sind Sonderanfertigungen und 20 Prozent der Produkte gehen in den Export. Das Unternehmen strebt ein Wachstum des Exportmarktes an. Die Zahnräder von KHL Kohara sind sowohl geradverzahnt als auch schrägverzahnt sowie spiralverzahnt. Es gibt Außenräder ebenso wie innenliegende Verzahnungen.

Darüber hinaus gehören Zahnstangen und Schneckentriebe zum Programm von KHK Kohara. Bearbeitet werden Stähle, klassisch und rostfrei, Titan, Aluminium und andere Metalle; ebenso wie Faserverbundwerkstoffe oder Bakelit. Wie in Europa nimmt auch in Japan die Variantenvielfalt zu. Dies führt zwangsläufig zu immer kleineren Fertigungslosen. Die Produktionsbetriebe werden vor große Aufgaben gestellt, nicht nur weil mehr Abmessungen in immer kürzerer Zeit hergestellt werden sollen. Die Rüstzeiten und der organisatorisch-logistische Aufwand treiben den Zeitbedarf und die Kosten in die Höhe.

Im Falle KHK Kohara wurde sogar die gesamte Prozesskette des Betriebes infrage gestellt. Schließlich lohnt es kaum, für kleine Stückzahlen teure Räumnadeln für Schlüsselnuten herzustellen und den separaten Räumprozess für eine oder wenige innenliegende Nuten aufzusetzen. In der Serienfertigung von Kohara gibt es zwischenzeitlich zahlreiche Losgrößen unter 100. Teilweise laufen Stückzahlen von nur 10 oder 30 über die Bearbeitungszentren. Bei solch kleinen Losgrößen wurden oftmals die Nuten per Funkenerosion eingebracht. Dies kostet jedoch Zeit und Geld und hinterlässt raue Oberflächen, die früher verschleißen als bei zerspanender Fertigung.

Bei Kohara werden viele Schlüsselweiten in kleinen bis mittleren Stückzahlen in Komplettbearbeitung gefertigt.

Deshalb geht KHK Kohara nun den Weg, statt prozessorientierter Linienfertigung, mehr und mehr große Bearbeitungszentren zu installieren. Die prozessorientierte Stufenfertigung wird auf durchlaufende Komplettbearbeitung auf einer Maschine umgestellt, inklusive dem Stoßen der Schlüsselnuten.

Dazu wurden die Werkzeugmagazine der Bearbeitungszentren mit Horn-Stoßwerkzeugen für alle Schlüsselweiten der jeweiligen Produktfamilie bestückt. Nun können diese Bauteile ohne nachgeschaltete Nutbearbeitung auf den Bearbeitungszentren inklusive des Stoßens, komplett bearbeitet werden. Dies ermöglicht eine deutlich flexiblere Fertigung, insbesondere der kleineren Losgrößen. So konnte das Unternehmen seine Lieferfähigkeit deutlich erhöhen, ohne große Lagerbestände aufzubauen. Gleichzeitig wurde die Fertigungsdurchlaufzeit um fast 60 Prozent verkürzt.

Auch die Nutherstellung selbst verkürzte sich und stellte sich einfacher dar. Die Rüstzeiten entfallen nach einmaliger Einrichtung des Werkzeuges im Magazin. Kostenintensive Testwerkstücke und aufwändige Justierungen an den Räummaschinen sind ebenfalls nicht mehr nötig. Der Fertigungsprozess jeder einzelnen Nut verkürzte sich deutlich. So berichtet der Maschinenführer T. Hayashi bei KHK: „Für die Erstellung einer Schlüsselnut haben wir vorher 9 Minuten und 30 Sekunden Maschinenzeit gebraucht. Mit den Stoßwerkzeugen von Horn benötigen wir nur noch 4 Minuten und 8 Sekunden für die gleiche Nut. Das sind 60 Prozent Zeitgewinn pro Werkstück.“

„Für unsere Kunden ist die Genauigkeit in der Zentralbohrung sehr wichtig,“ sagt der Betriebsleiter Y. Niikura und fährt fort: „Hier arbeiten wir im Bereich von Hundertstel beim Drehen und Tausendstel beim Schleifen. Die Bohrungsgenauigkeit beträgt H7 oder H6, je nach Kundenwunsch.“ Diese Genauigkeitsforderungen haben nicht zuletzt zur Investition einiger Nutstoßwerkzeuge von Horn geführt. Bei der klassischen Bearbeitung mit Räumnadeln kam es immer wieder zu einem unebenen Nutgrund und keilförmigen Flanken, vor allem in langen Nuten. Immer wieder mussten die Prozesse aufwändig justiert und ausgerichtet werden, was viel Zeit kostete.

„Wir konnten die Horn-Stoßwerkzeuge in die neuen Bearbeitungszentren integrieren und unsere Produktivität spürbar steigern. Insbesondere die Steifigkeit der Werkzeuge hat uns beeindruckt. Es entsteht keine Keilform mehr und alle Maße liegen im Toleranzbereich, egal ob Nutweite oder Nuttiefe. Der Nutgrund ist glatt.“, erklärt T. Hayashi.

Das Nutstoßen verkürzt nicht nur den Herstellungsprozess selbst, sondern erspart separate Prozesse und Mehrarbeit und ermöglicht dadurch erst die integrierte Komplettbearbeitung auf einer Maschine. Dies verkürzt die Fertigungsdurchlaufzeit bei KHK Kohara ebenfalls um fast 60 Prozent. Nachdem Kohara bereits 15 Nutstoßwerkzeuge von Horn mit unterschiedlichen Nutweiten einsetzt, sollen noch weitere Nutweiten von 24, 32, 36 und 40 mm folgen. Jedes Werkzeug ist mehrfach vorhanden, um den Maschinenpark flexibel nutzen zu können.

Eine erfolgreiche Zusammenarbeit:Y. Niikura, KHK, T. Mori, Izushi und T. Hayashi, KHK.

Durch den Einsatz von Schneidplatten sind auch die Werkzeugkosten deutlich gesunken. KHK Kohara berichtet, dass für eine einzelne Schneide nur noch 41 Prozent der vorherigen Kosten anfallen. Bei dem breiten Programm und der guten Auslastung der Produktion schlägt sich das in der Wirtschaftlichkeitsrechnung nieder.

Außerdem schätzt es das Unternehmen sehr, dass Horn auch Sonderwerkzeuge in kürzester Zeit liefert. Die Verantwortlichen bei Kohara haben einen detaillierten Kostenvergleich durchgeführt und bestätigen, dass sich die Investition der neuen Horn-Nutstoßwerkzeuge innerhalb von nur acht Monaten voll amortisiert hat.