De Duitse fabrikant van premium auto’s Audi kiest in de motorenproductie nadrukkelijk voor bewerkingscentra. Transfermachines worden niet meer gekocht. Verder wil Audi met hoge voedingen en snijsnelheden het aantal machines beperkt houden.
Grenzen opzoeken
Tijdens het ISF-congres (Institut für Spanende Fertigung) in Dortmund zette Peter Kopton, verantwoordelijk voor Werkzeugtechnologie bij de motorenproductie van Audi, de investeringsstrategie uiteen. Hogesnelheidsfrezen en High Performance Cutting zijn de standaard. “Wij verspanen met voedingen die de machine nog net aan kan”, aldus Kopton.
Audi wil minder machines, minder energieverbruik, minder verbruiksmiddelen
“We willen qua verspaningsprestaties hoger liggen dan nu state of the art is.” De redenen hiervoor moeten enerzijds gezocht worden in het feit dat Audi milieuvriendelijker wil verspanen, anderzijds in het feit dat levenscycli van producten alsmaar korter worden. “Om investeringen in de hand te houden moeten we het aantal machines beperken door met hoge voedingen en snijsnelheden te verspanen.”
Enkel nog bewerkingscentra
Productiviteit is dus duidelijk de leidraad in de motorenproductie. Daarom investeert Audi niet langer in transfermachines, vaak typerend voor de automobielindustrie. In plaats daarvan koopt men uitsluitend nog bewerkingscentra, mede omdat deze flexibeler zijn. Daarnaast zoekt Audi naar mogelijkheden om gecombineerde gereedschappen in te zetten, zodat de neventijden tot een minimum beperkt worden. Peter Kopton: “We willen minder machines, minder bedieners, minder vloeroppervlak, minder energie en minder verbruiksmiddelen in de verspaning van de motoren en cilinderkoppen.” Momenteel bedraagt de verhouding verspaningstijd / neventijd bij Audi 1 / 2,5.
Standtijden
Deze nieuwe strategie bezorgt de verspaningsengineers van Audi wel hoofdbrekens wat betreft de standtijd van de gereedschappen bij het ruimen van de boorgaten. Deze liggen beduidend lager dan men gewend was op de transferstraten. Peter Kopton gelooft niet dat je dit effect uitsluitend kunt toeschrijven aan de hoge stabiliteit van de transfermachines. “Het verschil tussen een standtijd van 100.000 boringen vroeger of 5000 nu, kun je niet verklaren door naar de stijfheid te wijzen.”
Onderdruk aan snijkant
Daarom zijn de engineers naar de gereedschappen gaan kijken. Een voorbeeld is het ruimen van de boringen voor de kleppen. Hierbij heeft Gühring een simulatie gemaakt van zowel de beweging van het gereedschap,
Vacüum zorgt voor goede afvoer van de spanen
de volumestroom van het koelsmeermiddel als ook de luchtstroom aan de voorkant van de frees. Dat laatste heeft verrassende resultaten opgeleverd. “Het blijkt dat er onderdruk ontstaat zodra het koelsmeermiddel uit het gereedschap komt maar dat deze onderdruk zich meteen weer opheft, waardoor de spanen als het ware in het gereedschap worden geduwd”, legt Kopton uit. Zelfs in de koelkanalen van het gereedschap heeft men
spanen gevonden. Samen met Kyocera Unimerco heeft Audi een nieuw type gereedschap ontwikkeld dat ervoor zorgt dat de spanen van het werkstuk en gereedschap af worden geworpen. Peter Kropton: “We ruimen nu met voedingen tot 6000 mm/min, snijsnelheden tot 250 m/min en halen standtijden van 420.000 boringen op een bewerkingscentrum.”
Vacuum om spanen af te voeren
Bij het boren van bijvoorbeeld de cilinderkoppen maakt Audi juist gebruik van vacuüm om de spanen goed af te voeren. Een van de uitdagingen in de motorenproductie is namelijk voorkomen dat spanen in het werkstuk komen. “Zelfs na het reinigen vonden we soms wel 8 spanen in het blok”, schetst Kopton. Samen met SFS is er een gereedschap ontwikkeld waarbij het koelsmeermiddel een vacuüm creëert en in stand houdt zodra het uit het gereedschap komt. De spanen worden langs een speciale nok aan het gereedschap geleid en door het vacümeffect weggezogen van het werkstuk. Hiermee boort men met een voedingen die oplopen tot 7500 mm/min. Onderzoek van 500 cilinderkoppen heeft geen enkele spaan opgeleverd in de kop.
50 meter voeding
Om een paar cijfers uit de motorenverspaning te geven: het V6 TDI motorblok van Audi wordt vlakgefreesd op een Grob G520 machine met dubbele spindel, 15.000 toeren per minuut en 50 meter voeding. Peter Kopton: “We halen 60 meter, maar de machine kan dat eigenlijk niet aan, vandaar dat we in de praktijk met 50 meter frezen.” Als gereedschap gebruikt men een 125 vlakfrees met PKD-snijplaatjes. “We moeten nu wel elke week de spanen van de binnenwanden van de machine afschrapen”, besluit de verspaner van Audi zijn verhaal.
Meer informatie:
