Ein Gussteil kann akzeptabel aussehen und trotzdem schwierig zu bearbeiten sein.
Die Gesamtform kann korrekt sein. Das Material kann der Spezifikation entsprechen. Das Gussteil kann sogar seine anfängliche Maßprüfung bestehen.
Doch sobald die Bearbeitung beginnt, taucht eine andere Reihe von Fragen auf.
Ist genügend Bearbeitungszugabe vorhanden? Kann der Rohguss konsistent positioniert und gespannt werden? Sind die Bezüge für den tatsächlichen Guss praktikabel? Werden die fertig bearbeiteten Bohrungen, Montageflächen und Lochbilder die in der Zeichnung geforderten Beziehungen einhalten?
Bei kundenspezifischen Gussteilen sollte die CNC-Bearbeitung nicht als etwas betrachtet werden, das erst nach Fertigstellung des Gusses beginnt.
Der bessere Zeitpunkt, über die Bearbeitung nachzudenken, ist früher – solange der Guss, die fertige Geometrie und die Lieferanforderungen noch gemeinsam betrachtet werden können.
Beginnen Sie mit dem fertigen Teil
Bei der Prüfung eines kundenspezifischen Gussteils ist es leicht, sich zuerst auf die Rohform zu konzentrieren.
Aber der Kunde braucht kein Gussteil, nur weil es hergestellt werden kann.
Der Kunde benötigt ein fertiges Teil, das sich wie vorgesehen montieren, abdichten, positionieren, stützen oder bewegen lässt.
Das bedeutet, dass die Planung mit den endgültigen Anforderungen beginnen sollte.
Nützliche Fragen sind:
- Welche Oberflächen müssen bearbeitet werden?
- Welche Bohrungen oder Löcher sind funktional wichtig?
- Welche Merkmale können zuverlässige Bearbeitungsbezüge bieten?
- Welche Maße steuern die Montage?
- Gibt es Dicht- oder Montageflächen?
- Welche Oberflächenbeschaffenheit ist erforderlich?
- Erhält der Kunde ein Rohteil, ein halbbearbeitetes Teil oder ein vollständig bearbeitetes Bauteil?
Die Antworten helfen zu bestimmen, was das Gussteil bereitstellen muss, bevor die CNC-Bearbeitung beginnt.
Ein Rohteil und ein fertig bearbeitetes Teil sind nicht zwei unabhängige Produkte.
Das erste muss einen zuverlässigen Ausgangspunkt für das zweite bieten.
Bearbeitungszugabe muss geplant werden
Die Bearbeitungszugabe ist einer der grundlegendsten Bestandteile eines Guss- und Bearbeitungsprojekts, kann aber auch Probleme verursachen, wenn sie zu nachlässig behandelt wird.
Zu wenig Zugabe kann Bereiche hinterlassen, die während der Bearbeitung nicht vollständig bereinigt werden können.
Zu viel Aufmaß erhöht den Materialabtrag, die Bearbeitungszeit und den Werkzeugverschleiß. Bei manchen Teilen kann unnötiger Materialabtrag auch die Prozesskontrolle erschweren.
Das angemessene Aufmaß hängt vom Teil und vom Prozess ab.
Relevante Faktoren können sein:
- Gießverfahren;
- Teilegröße;
- Material;
- Gusstoleranz;
- Oberflächenzustand;
- Verformungsrisiko;
- Bearbeitungsbezug;
- erforderliche Fertigungstoleranz.
Die gleiche Toleranz sollte nicht automatisch auf jede Oberfläche angewendet werden.
Eine Dichtfläche, eine Lagerbohrung und eine nicht funktionale Außenfläche können alle unterschiedlich behandelt werden müssen.
Die nützliche Frage ist nicht:
Wie viel zusätzliches Material können wir belassen?
Es ist:
Wie viel Material ist erforderlich, um die fertige Geometrie zuverlässig zu erreichen, ohne unnötige Bearbeitungsarbeit zu verursachen?
Wann immer möglich, sollte dies berücksichtigt werden, bevor die Werkzeugausstattung finalisiert wird.
Ein gutes Bezugssystem auf der Zeichnung ist nicht immer ein gutes erstes Bearbeitungsbezugssystem
Ein CAD-Modell stellt ein ideales Teil dar.
Ein reales Gussteil unterliegt normalen Prozessschwankungen.
Dieser Unterschied wird wichtig, wenn das Gussteil in eine Bearbeitungsvorrichtung eingelegt wird.
Die Fertigungszeichnung kann ein präzises Bezugssystem definieren, aber der erste Bearbeitungsvorgang benötigt dennoch eine praktische Möglichkeit, das Rohteil zu positionieren.
Wenn die anfänglichen Positionierungsflächen instabil, inkonsistent oder stark von Gussvariationen betroffen sind, werden die späteren Bearbeitungsschritte schwerer zu kontrollieren.
Dies kann beeinflussen:
- Bohrungsposition;
- Flanschdicke;
- Lochposition;
- verbleibende Wandstärke;
- Beziehungen zwischen bearbeiteten und unbearbeiteten Oberflächen.
Aus diesem Grund müssen Gussreferenzen und Bearbeitungsbezugspunkte gemeinsam betrachtet werden.
Manchmal wird eine Voroperation verwendet, um eine zuverlässige Referenzfläche für die spätere Präzisionsbearbeitung zu schaffen.
In anderen Fällen sind spezielle Vorrichtungen erforderlich, um das Gussteil anhand mehrerer wiederholbarer Merkmale zu positionieren.
Das Ziel ist nicht einfach, das Teil sicher zu halten.
Es geht darum, eine wiederholbare Referenz zu schaffen, von der aus die kritischen fertigen Merkmale hergestellt werden können.
Merkmalsbeziehungen sind oft wichtiger als eine einzelne Dimension
Ein fertig bearbeitetes Teil kann viele einzeln kontrollierte Dimensionen enthalten.
Doch Montageprobleme entstehen oft aus der Beziehung zwischen diesen Dimensionen.
Eine Lagerbohrung kann ihre Durchmessertoleranz einhalten.
Eine Montagefläche kann ebenfalls ihre eigene Anforderung erfüllen.
Wenn die Bohrung jedoch nicht korrekt relativ zu dieser Montagefläche positioniert ist, kann das Teil bei der Montage dennoch versagen.
Dasselbe kann passieren bei:
- zwei miteinander verbundenen Bohrungen;
- Wellen- und Lagerpositionen;
- Schraubenlochbildern;
- Dichtflächen und Positionierungsmerkmalen;
- Montageflächen und Mittellinien;
- Gewindebohrungen relativ zu Bezugselementen.
Deshalb sollte sich die Bearbeitungsplanung nicht nur auf eine Liste einzelner Dimensionen konzentrieren.
Es sollte die Merkmalsbeziehungen identifizieren, die bestimmen, wie das Teil tatsächlich funktioniert.
Diese Beziehungen beeinflussen häufig:
- Bearbeitungsreihenfolge;
- Vorrichtungsdesign;
- Bezugsauswahl;
- Prüfverfahren;
- welche Operationen in derselben Aufspannung abgeschlossen werden sollten.
Bei kundenspezifischen Gussteilen ist dies besonders wichtig, da die fertigen Merkmale aus einem Gussteil und nicht aus perfekt gleichmäßigem Halbzeug erzeugt werden.
Gießen und CNC-Bearbeitung sollten gemeinsam betrachtet werden
Eine übliche Beschaffungsregelung besteht darin, das Gussteil von einem Lieferanten zu kaufen und es zur Bearbeitung an ein anderes Unternehmen zu senden.
Das kann gut funktionieren.
Es schafft jedoch auch eine Grenze zwischen zwei Fertigungsstufen.
Die Gießerei kann das Gussteil gemäß den Gussanforderungen als akzeptabel betrachten, während der Bearbeitungslieferant später feststellt, dass die verfügbare Bearbeitungszugabe, die Positionierflächen oder die Merkmalspositionen es schwierig machen, die Fertigmaße zu erreichen.
Keine der beiden Seiten muss völlig im Unrecht sein.
Das Problem könnte einfach darin liegen, dass der Rohguss und das fertige Teil nicht als ein Produktionsplan betrachtet wurden.
Die Betrachtung beider Phasen zusammen ermöglicht es, mehrere Fragen früher zu klären:
- Ist genügend Material auf den bearbeiteten Oberflächen vorhanden?
- Sind die Gusstoleranzen mit der geplanten Einrichtung kompatibel?
- Kann das Teil konsistent gespannt werden?
- Sind geeignete Bezüge in der richtigen Phase verfügbar?
- Könnte die Bearbeitung lokale Wanddickenprobleme verursachen?
- Welche Merkmale sollten in derselben Aufspannung bearbeitet werden?
- Was muss nach kritischen Arbeitsgängen geprüft werden?
Das bedeutet nicht, dass jedes Gussteil von demselben Lieferanten bearbeitet werden muss.
Es bedeutet, dass die Beziehung zwischen Gießen und Bearbeiten verstanden werden sollte, bevor das Teil die Maschine erreicht.
Klarheit über den Bearbeitungsumfang schaffen
Das Wort „bearbeitet“ kann in verschiedenen Angeboten sehr unterschiedliche Bedeutungen haben.
Ein Lieferant kann nur Schruppbearbeitung einschließen.
Ein anderer kann fertig bearbeitete Bohrungen, Gewinde, Dichtflächen und Maßprüfung einschließen.
Ein dritter bietet möglicherweise nur das Rohteilgussteil an.
Aus diesem Grund sollte der erforderliche Lieferzustand klar sein.
Typische Lieferumfänge können umfassen:
- rohes oder gereinigtes Gussteil;
- schruppbearbeitetes Gussteil;
- halbfertig bearbeitetes Teil;
- vollständig CNC-bearbeitetes Teil;
- bearbeitetes und oberflächenbehandeltes Fertigteil.
Für ein aussagekräftiges Angebot sollte die Zeichnung oder die Anfrage (RFQ) angeben, welche Bereiche bearbeitet werden müssen und, wo relevant, die erforderlichen Toleranzen und Oberflächengüten.
Es ist auch hilfreich zu klären, ob Prüfberichte, Materialzeugnisse, Druckprüfungen oder andere Dokumentationen erforderlich sind.
Zwei Preise lassen sich schwer vergleichen, wenn die Lieferumfänge unterschiedlich sind.
Ein klarer Bearbeitungsumfang hilft, dieses Problem zu vermeiden.
Das Erstmuster ist auch eine Prozessprüfung
Wenn ein neues kundenspezifisches Gussprojekt die Musterproduktion erreicht, beweist das erste bearbeitete Teil mehr als nur, dass ein einzelnes Stück hergestellt werden kann.
Es wird auch der Produktionsplan getestet.
Das Muster kann zeigen, ob:
- die Bearbeitungszugabe ausreichend ist;
- das Gussteil kann konsistent positioniert werden;
- die geplanten Bezugspunkte funktionieren in der Praxis;
- der Zugang für die Vorrichtung ist geeignet;
- kritische Maße können erreicht werden;
- die Merkmalsbeziehungen mit der Zeichnung übereinstimmen;
- die Prüfmethode geeignet ist.
Wenn ein Problem auftritt, ist die nützliche Frage nicht nur, wie dieses einzelne Muster korrigiert werden kann.
Es geht darum, ob der Prozess angepasst werden muss, bevor die Serienproduktion beginnt.
Eine einmalige manuelle Korrektur kann ein akzeptables Muster ergeben, ist aber nicht immer eine zuverlässige Grundlage für die nächsten hundert oder tausend Teile.
Ein gutes Muster sollte daher sowohl das Teil als auch die Art und Weise seiner Herstellung bestätigen.
Wiederholte Produktion hängt von wiederholbaren Referenzen ab
Sobald ein Muster freigegeben wurde, besteht die nächste Herausforderung in der Konsistenz.
Bei Wiederholungsaufträgen sollte das Bearbeitungsergebnis nicht davon abhängen, dass ein Bediener sich daran erinnert, wie das erste Teil gefertigt wurde.
Eine stabile Produktion hängt normalerweise von klaren Referenzen ab, die Folgendes umfassen können:
- freigegebene Zeichnungsrevision;
- Werkzeugzustand;
- Bearbeitungsvorrichtungen;
- Bezugsstrategie;
- CNC-Programm;
- kritische Prüfpunkte;
- vereinbarte Änderungen, die nach der Musterfreigabe vorgenommen wurden.
Das bedeutet nicht, dass jedes kundenspezifische Projekt ein kompliziertes Kontrollsystem benötigt.
Es bedeutet, dass die wichtigen Fertigungsentscheidungen bei der Produktion der nächsten Charge klar bleiben sollten.
Eine Änderung an einer Zeichnung, Toleranz, einem bearbeiteten Merkmal oder einem Materialzustand kann eine Neubewertung des Bearbeitungsprozesses erfordern.
Die Wiederholungsproduktion wird einfacher, wenn sowohl die Gussbasis als auch die Bearbeitungsbasis konsistent bleiben.
Was wir vor der Bearbeitung eines kundenspezifischen Gussteils betrachten
Bei Unna Metal arbeiten wir mit kundenspezifischen Gussteilen und CNC-bearbeiteten Teilen auf Basis von Kundenzeichnungen, Modellen, Mustern und technischen Anforderungen.
Wenn die Bearbeitung Teil des Projekts ist, betrachten wir die Fertigungszeichnung gemeinsam mit den Gussanforderungen, anstatt die CNC-Bearbeitung als separaten, später hinzugefügten Schritt zu behandeln.
Je nach Teil können wir Folgendes berücksichtigen:
- Bearbeitungszugabe;
- Guss- und Bearbeitungsbezugspunkte;
- kritische Bohrungen und Funktionsflächen;
- Beziehungen zwischen Schlüsselmerkmalen;
- Vorrichtungsmachbarkeit;
- Bearbeitungsreihenfolge;
- erforderlicher Lieferzustand;
- erwartete Menge;
- Prüfanforderungen.
Der Zweck ist eindeutig: die Punkte zu identifizieren, die das Fertigteil beeinflussen könnten, solange noch Zeit ist, sie zu adressieren.
Nicht jedes Gussteil benötigt denselben Bearbeitungsplan, und nicht jedes Projekt passt zu derselben Produktionsaufstellung.
Dies frühzeitig zu verstehen, macht das Angebot, die Musterentwicklung und die spätere Produktion nutzbringender.
Beginnen Sie mit der Fertigungszeichnung
Wenn Ihr Projekt sowohl Gießen als auch CNC-Bearbeitung erfordert, ist die Fertigungszeichnung normalerweise der beste Ausgangspunkt.
Senden Sie die 2D-Zeichnung, das 3D-Modell, die Materialanforderung, die Menge und alle verfügbaren Informationen über kritische bearbeitete Merkmale.
Von dort aus können wir die Anforderungen an Gießen und Bearbeitung gemeinsam bewerten und die Punkte identifizieren, die vor Angebot, Werkzeugbau oder Musterproduktion bestätigt werden müssen.
Das Ziel ist einfach:
Planen Sie den Rohguss für das fertige Teil, das der Kunde tatsächlich benötigt.