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„KOSTEN-BREMSE“

Unbelüftete Bremsscheiben hoher Genauigkeit mit Kreuzschlifffinish werden auf einer vollautomatischen Linie aus drei Multifunktionalen Vertikalen Produktionszentren VSC komplett und verpackungsfertig bearbeitet – mit ausgeklügelter Werkzeugstrategie.

An sicheren Bremsen hängt unser aller Autofahrerleben.

Bremsscheiben sind weltweit zum Massenprodukt geworden. Allerdings zu einem Massenprodukt mit hohen Ansprüchen an Sicherheit. Schließlich hängt an sicheren Bremsen täglich mehrfach unser Autofahrerleben. 600 Millionen Pkws fahren zur Zeit auf den Straßen und Pisten in der Welt. Gehen wir davon aus, dass in einem durchschnittlichen Autoleben von etwa 10 bis 14 Jahren mindestens einmal die Bremsscheiben erneuert werden und ein Viertel der Pkws noch mit Trommelbremsen ausgestattet sind, so errechnet sich daraus ein jährlicher Weltbedarf von etwa 400 Millionen Bremsscheiben.

Zur Zeit sind mehr als 500 Multifunktionale Vertikale Produktionszentren vom Typ VSC von Emag in Salach weltweit mit der Produktion von Bremsscheiben beschäftigt – im Vierer- bis Achterpack Platz sparend und vollautomatisch miteinander verkettet zu kompletten Bremsscheibenlinien. Eine solche Linie produziert im Schnitt zwischen 400.000 und 800.000 Scheiben im Jahr in unterschiedlichsten Ausführungen vom rohen Gussteil bis zur fein gewuchteten verpackungsfertigen Bremsscheibe. Bremsscheibenlinien werden nicht von „der Stange“ geliefert. Jeder Einsatzfall hat individuelle, kundenspezifische Ansprüche zu erfüllen. Werden Großserien mit geringer Umrüsthäufigkeit gefordert, so unterscheidet sich diese Linie komplett von einer Linie für Bremsscheiben im Ersatzteilgeschäft mit kleinen Losgrößen und häufiger Umrüstung. Eine Linie für belüftete Scheiben hat andere Fertigungsspezifikation wie eine für unbelüftete. PSstarke Limousinen, die auf Deutschlands Straßen 250 km/h und schneller fahren, brauchen andere Bremsen als Autos in Ländern mit speed limit bei 100 oder 110 km/h. Für einen namhaften Hersteller von Bremskomponenten in einem weit entfernten Kontinent wurde 2001/2002 eine Bremsscheibenlinie in Rekordzeit konzipiert, gefertigt, erprobt, abgenommen und geliefert. Solche Fertigungslinien werden in der Regel partnerschaftlich zusammen mit erfahrenen Werkzeugherstellern geplant und realisiert. Maschinentechnologie und Werkzeugstrategie, nur beides zusammen ergeben dann eine den Kunden zufrieden stellende Lösung. Technologiepartner war in diesem, wie in vielen vorausgegangenen Fällen, der in der Automobiltechnologie weltweit agierende und erfahrene Werkzeughersteller Kennametal.

Drei Maschinen statt vier

Zwei VSC 400 und eine VSC 500, untereinander verknüpft durch Automation von Heilig, bilden die ganze Bremsscheibenlinie.(Anmerk. der Red.: Wegen der besonderen, hochproduktiven Lösung ist es nicht möglich, den Kunden zu nennen beziehungsweise Details der Anlage im Bild darzustellen. Die im Bild gezeigte ähnliche Anlage für einen anderen Bremsscheibenhersteller besteht aus 5 VSC-Maschinen.)

Bisher war es üblich, dass die Komplettfertigung von Bremsscheiben mindestens vier verketteter Maschinen des Typs VSC bedurfte. Das Neue an dieser Lösung war: Man wollte mit einer Linie aus nur drei VSCs auskommen. Die Problemstellung war klar: Geforderte Kapazität: Mehr als 200.000 Pkw-Bremsscheiben pro Jahr, eines Typs, nicht innenbelüftet (wegen speed limit in diesem Land), aus einem Werkstoff vergleichbar GG 25 mit einem Scheibendurchmesser von etwa 300 mm. Kreuzschliff war wegen höherer Oberflächengüte als Finishbearbeitung gefordert. Ebenso gefordert waren Trockenbearbeitung, Wuchten, Messprotokoll, verpackungsfertig. Taktzeit: Unter 100 Sekunden, alles eingeschlossen. Solche Scheiben stellen in der Regel höhere Anforderungen an die Fertigungstechnik, da sie von der Eigenstabilität her labiler sind beim Bearbeiten als innenbelüftete. Auch werden Bremsscheiben vom Durchmesser her heute immer größer, sollen aber gleichzeitig nicht schwerer werden. Größere Durchmesser erzielen höhere Bremsmomente. Der Bremsbereich verlagert sich immer mehr vom Zentrum weg. Daher werden die Scheiben zwangsläufig dünner und neigen eher zum Flattern. Das ist aber ein Problem gleichermaßen beim Bearbeiten wie nachher beim Bremsen. Gesteigerte Komfortansprüche bei leiseren Autos dulden keine Bremsgeräusche und kein Flattern. Die Scheiben müssen also höchst präzise gefertigt werden.

Weltweit hundertfache Erfahrung

Emag und Kennametal empfahlen sich durch mehrhundertfache Erfahrung just auf diesem Technologiegebiet und erfolgreichen weltweiten Installationen. Die VSCs von Emag sind schon konstruktiv – durch Mineralit-Maschinenbett und hydrostatische Lagerung – hervorragend gedämpft und durch thermosymmetrischen Aufbau temperaturstabil. Hohe Genauigkeit und hohe Standzeit der Werkzeuge resultieren aus rigiden, feststehenden und direkt im Bett aufgenommenen WZ-Trägern. Das führt zu berechenbaren und vor allem sicherenProzessen. Diese maschinenseitigen Stabilitätsvoraussetzungen werden durch das Werkzeugsystem von Kennametal zudem unterstützt.

Ausgeklügelte Werkzeugstrategie

Das WZ/WZM-Projektteam (v. l.) Bernhard Ihring, Teamleiter bei Emag, Dipl.-Ing Frank Schiffler, Verkaufsleiter Advanced Sales Europe bei Kennametal und Dr.-Ing. Ulrich Walter, Leiter Bereich Werkzeuge und Technologien. Kürzeste Projektabwicklung durch vielfache gemeinsame Erfahrung. Zweiter Auftrag des Kunden schon in Händen.

Die zwei VSC 400 und eine VSC 500 sind mit einem Automatisierungssystem von Heilig (gehört zur Emag-Gruppe) verkettet. Es bildet eine Automatisierungslinie von der Entnahme aus Gitterboxen über Wendestationen bis zu Verpackung. Die erste Station (eine VSC 400) übernimmt Drehen, Bohren, Gewinde-Bohren und Messen der ersten Seite. Die Schruppbearbeitung erfolgt mit KM-Sonderköpfen, einfach und doppelt mit WSPs belegt, beschichtet mit Siliziumnitrit (Kyon 3400). Diese Beschichtung erhöht die Standzeit um etwa 30 %. Bohr-Fas- Kombinationen und Gewindewerkzeuge komplettieren die Werkzeugausstattung der ersten Station. Die zweite Station (ebenfalls eine VSC 400) übernimmt Drehen, Bohren und Messen der zweiten Seite. Bestückung: Wie bei der ersten Station, zusätzlich VHM-Stufenbohrer und VHM-Bohrfräser, letztere gespannt in „Life-Tools“ in Dehnspanntechnik von Kenna. Die dritte Station (eine VSC 500) dreht, schleift, wuchtet, misst und protokolliert. Da alle Operationen in einer Aufspannung erfolgen, sind bei der Fertigbearbeitung der Scheiben beachtliche Qualitätssprünge erreicht worden. Die Abweichung der Scheibendicke liegt unter 3 µm, die Oberflächenqualität unter Rz 6,3µm, die Parallelität/ Schlag im µ-Bereich. Die Werkzeugbestückung zur Finishbearbeitung sind ein NC-Doppelschneidkopf KM50 zur gleichzeitigen Bearbeitung beider Bremsflächen, ein weiterer NC-KM-Doppelschneidkopf KM50 zur Bearbeitung der Anlagefläche des Topfes, sowie zwei CBN-Schleifscheiben zur Kreuzschliffbearbeitung der Bremsflächen. Das letzte Werkzeug in dieser dritten Station ist ein VHM-Wucht-Bohr-Fräser.

Die Zukunft eingeplant

Die gesamte Anlage ist konzipiert zur Bearbeitung mit Keramik- Werkzeugen, aber für die Zukunft auch vorgesehen und vorbereitet zur Bearbeitung mit CBN-Werkzeugen. Diese würden – wenn benötigt – die Taktzeit weiter verringern und die Stückzahlproduktivität um 25 Prozent erhöhen (Keramik lässt Schnittgeschwindigkeiten bis 700 m/min zu, CBN würde 900 m/min und mehr ermöglichen). Erfahrung aus vielen gleichartigen Projekten und Einsatzfällen, sowie international hohe Präsenz gilt für beide Partner gleichermaßen, den Werkzeugmaschinen-Hersteller Emag und den Werkzeughersteller Kennametal. Und gerade die Erfahrung beider Partner führte dazu, dass schon die erste Maschinen- und WZAuslegung nahe ans Optimum heranreichte. Trotzdem erkannte man während der Inbetriebnahme weiteres Optimierungspotenzial, das auch in kürzester Zeit umgesetzt wurde. Die gesamte Projektierungszeit betrug 6 Monate. In der Vorabnahme erwies sich eine hohe Prozessfähigkeit für das Gesamtsystem von Cpk 1,67, das heißt: 95 Prozent der Parameter liegen im Toleranzfeld 2/3. Inzwischen hat man die beiden Partner, Emag und Kennametal, beauftragt, eine zweite Bremsscheibenanlage zu liefern.

Bericht aus: Maschine+Werkzeug 10.2002

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