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Wie Benchmark Tools ihre Fräserproduktion steigern

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Benchmark Carbide ist ein innovatives Unternehmen, das Hartmetallfräser und -reibahlen herstellt. Der Firmensitz ist in  Springfield, Massachusetts, USA.

“Wir haben einen bewährten Markennamen und stellen seit 1966 ausgezeichnete Werkzeuge her", sagt Besitzer von  Benchmark Carbide, Paul St. Louis. Seit 2001 hat die Firma ihre Leistung stetig gesteigert - bis die Aufträge für ihre patentierten Fräser drastisch zunahmen. Diese steigende Nachfrage zu bewältigen ist nicht einfach. Paul verlässt sich dabei auf seine 11 ANCA CNC-Werkzeugschleifmaschinen. "Unsere ANCA-Maschinen laufen 24 Stunden pro Tag, sieben Tage pro Woche und produzieren 1300 Fräser pro Tag. An manchen Wochenenden stellen wir über 3000 Fräser her", sagt Paul.

 

Die Fabrik von Benchmark Carbide


Wesentliche Produktionssteigerung durch Automation

Die Fabrik ist kompakt und gut organisiert. “Jede Maschine wird mit Roboter beladen, und wir arbeiten mit minimalem Personal, nur 18 Leute. Doppelte Scheibenpakete, Doppelspindeln und Abrichten in der Maschine bedeutet, dass wir die Flexibilität und Kapazität haben, Stundenlang personallos zu arbeiten, wobei Werkzeuge ohne Qualitätseinschränkungen ohne Unterbrechung produziert werden.”

Drei der Maschinen sind produktionsorientierte TX7+ Maschinen mit Autoladern für größere Werkzeuge bis 38mm. Acht RX7 Maschinen bearbeiten kleinere Werkzeuge von.006 biso .500 Zoll. “Mit acht manuellen Maschinen könnte ich nicht einmal ein Drittel unserer gegenwärtigen Produktion erreichen, " sagt Paul. Die Automation und gute Organisation der Fabrik ermöglicht Benchmark, als Hersteller mit geringen Produktionskosten hochinnovative Werkzeugdesigns anzubieten, mit denen die Bearbeitungskosten von Aluminium und anderen Materialen gesenkt werden. Die TX7+ Maschinen haben eine leistungsstarke Spindel mit 37kW und 10 000 U/min, einen automatischen Scheibenwechsler, automatisches Ladesystem und einen Werkstückstock mit 3000 U/min. Die Maschine wird über die ANCA ToolRoom Werkzeugschleifsoftware betrieben.

Die Rüstzeiten an der TX7+, um einen anderen Werkzeugtyp zu bearbeiten sind minimal. Scheibenpaket, Kühlmittelzufuhr, Werkstückhalterung und Palette sind in wenigen Minuten gewechselt. Andere Maschinen benötigen hierzu Rüstzeiten von 15 Minuten bis zu mehrere Stunden. Bei der TX7+ werden Scheibenpakete und zugehörige Kühlmittelverteiler maschinenfern vorbereitet und dann zum Schleifen eines neuen Werkzeugs schnell gewechselt

 

  
Chef von Benchmark, Paul St Louis
 

Wie bei Benchmark die Werkzeugschwingung reduziert wird

Benchmark’s Kunden stufen sie als ein innovatives Unternehmen ein. Sie stellen Fräser zur Aluminiumbearbeitung her, die sich von denen anderer Hersteller unterscheiden. Sie funktionieren wesentlich besser als andere Marken.

Viele Werkzeug anderer Hersteller werden mit einer Rundschlifffase produziert. Diese Fase muss sehr schmal sein, oftmals nur 0,003 Zoll und ist sehr schwer einzustellen und über das Los zu halten. Wenn sie zu breit ist, kommt es zum wegdrücken des Werkzeuges, wenn er zu schmal ist kommt es zu Rattern. “Mit unseren ANCA-Maschinen schleifen wir auf dem AD: einen ersten und zweiten Freiwinkel und eine zusätzliche Kantenbearbeitung. Hierdurch können wir die Fasenbreite auf .0015” und .002” reduzieren,” sagt Paul, “wenn die Werkzeuge dann Aluminium fräsen, kommt es nicht zu Quietschen oder Rattern. Die Bearbeitung ist konstant und von hoher Qualität. Das Werkzeug ist wiederholgenau. Und wir haben zwei Schliffe auf der Nute, um die Späne besser abzuleiten.”

Die Firma stellt zwei-, drei-, vier- und fünfnutige Hartmetallwerkzeuge für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Aluminium her. Fräser mit variablen Drall sind eine Spezialität von Benchmark, beginnend mit einem 45-Grad Drallwinkel bis hin zu 60 Grad Drall.

Das Drallwinkeldesign reduziert die Schwingung im Werkzeug. “Mit den auf der ANCA produzierten, fünfnutigen Werkzeugen können wir pro Zahn .0001” abtragen, und über 50% des Werkzeugdurchmessers zustellen. Mit dem Werkzeug in einem Bearbeitungszentrum mit 10 000 U/min Spindel sind 12.8 m/min Vorschub möglich," so Paul. Die Kantenbearbeitung geht über den Radius bis zum Zentrum, und wird in einem Arbeitsgang geschliffen. Mit der Maschine und Software kann die Kante konstant produziert werden. Die ANCA ToolRoom-Software ist der Schlüsselfaktor beim Erzeugen eines variablen Drallwinkels. 

Benchmark kann Werkzeuge in einer Aufspannung herstellen

Der direkt angetriebene, Hochgeschwindigkeits-Werkstückstock mit 3000 U/min (A-Achse) der TX7 ermöglicht es Bedienern wie Benchmark Rundschleifoperationen im Schleifprozess durchzuführen, ohne dass die Maschine umgerüstet werden muss. Auch Stufen- oder konische Rohlinge können fertiggeschliffen werden. Dies bedeutet, dass Werkzeuge komplett in derselben Aufspannung hergestellt werden, mit minimaler Produktionszeit für Werkzeuge, für die bisher zwei separate Aufspannungen erforderlich waren.

Die ANCA TX7-Maschinen bei Benchmark setzen das patentierte Big Plus Spannsystem ein, das zum hochpräzisen Rundlauf der Schleifscheiben beiträgt. Das System, das herkömmlichen Konushalterungen überlegen ist, bietet bessere konzentrische Auflage und Flanschkontakt. Die resultierende, steife Einheit eliminiert Unrundlauf und Durchbiegung fast ganz; Scheibennutzdauer, Oberflächenqualität und Toleranz der Teile werden wesentlich verbessert.

Die hinten am Spannfutter des Hochgeschwindigkeits-Werkstückstock der TX7 angebrachte Abrichtrolle ist einfach zugänglich und kann mit minimalen Achswegen zum Im-Prozess-Abrichten an die Scheiben herangebracht werden. Auf der TX7 ist der Lader hinten an der Maschine montiert; er hat seine eigene Bedientafel zum schnellen sicheren Einrichten durch nur einen Bediener. Der Lader bringt das Werkzeug in die Maschine, während der Werkstückstock sich automatisch zur Empfangnahme des Werkzeugs postioniert, der Werkzeugwechsel geht in kürzester Zeit vonstatten.

Der Scheibenwechsler der TX7-Maschinen ermöglicht es Benchmark, zwei Scheibenpakete in einer Anwendung einzusetzen, sodass mehr Operationen in derselben Aufspannung durchgeführt werden können. Scheibenpakete und Kühlmittelverteiler werden zusammen ausgewechselt; Kühlmittel wird so immer direkt und optimal der Scheibe zugeführt.

Software ist entscheidend

Clayton Pirie managt die ANCA-Maschinen bei Benchmark. Er sagt, dass er immer etwas Neues lernt, da ANCA ständig die Software verbessert und neue Versionen herausbringt.

“ANCA’s bedienerfreundliche Software hat es uns ermöglicht, eine Reihe innovativer Werkzeuge herzustellen, die andere Hersteller nicht anbieten können," sagt Clayton. “Mit dem CIMulator3D können wir das gesamte Werkzeug maschinenfern entwerfen, ohne dass wertvolle Schleifzeit verschwendet wird. Wir können ein Werkzeug entwerfen und dann sehen ob es machbar ist, bevor wir an die Maschine gehen. Das ist unsere beste Waffe.”

ANCA’s CIMulator3D bietet ein maschinenfernes Werkzeugentwicklungsumfeld, in dem neue Teile und der Herstellungsprozess entworfen und ausprobiert werden können. Die Einrichtezeit für neue Werkzeuge wird drastisch reduziert und die Produktion kann schneller beginnen. Als maschinenferne Arbeitsstation kann der CIMulator3D die Werkzeugproduktion simulieren, bevor mit dem Schleifen begonnen wird.

 Paul stellt fest: “Als wir nur halb soviel produzierten, kam es uns stressiger vor. Heute haben wir pro Schicht nur drei Leute zum Einrichten in der Fabrik, und alles läuft viel ruhiger ab. Wir produzieren jetzt viel mehr mit viel weniger Stress, dank der ANCA-Maschinen. Die Maschinen liefern beste Qualität und hohe Verfügbarkeit.”
 

Mehr Info über Benchmark Carbide: www.benchmarkcarbide.com

Mehr Info über ANCA-Produkte: www.anca.com/products

Autor: Dave Arnesan, USA.

 











 

 

2 März 2014