[ 16.Sep 2009 | |No Comment ]
Prozessparameter

Werkzeugbewegungen – Wege, Druck, Geschwindigkeit

Ein oft unterschätztes Potential für Zyklus- und Kostenreduzierung liegt in den Werkzeugbewegungen. Dazu gehören die Schließ- und Öffnungswege des Spritzgusswerkzeug genauso dazu wie die Auswerferbewegungen. Zudem kann durch das nicht fachgerechte Einsteller der Bewegungen Beshädigungen am WKZ verursacht werden. In diesem Artikel wird jedoch erstmal nur auf den Öffnungs- und Schließweg eingegangen. Die Auswerferbewegungen werden im Anschluss folgen.

1.Merksatz

Als lockeren Einstieg in das Thema fangen wir direkt mal mit einem Merksatz an. Dieser Merksatz wird uns durch den ganzen Artikel und natürlich auch in der Praxis begleiten. Genau genommen bringt er alle zu berücksichtigen Einstellparameter genau auf den Punkt.

Maschine wirtschaftlich einrichten.

Wie in der Einleitung schon erwähnt worden ist, kann man durch die nicht korrekte Wahl der Parameter nicht nur den Zykluszeit unnötig hochtreiben sondern auch die Maschine und das Werkzeug beschädigen. Was natürlich alles unnötige Kostenfaktoren sind.

Das Werkzeug bestimmt den Weg

Eine Faustfromel gibt es und wird es nicht geben, da jedes Werkzeug anders ist. Doch ähneln sich viele bzw. man kann viele Werkzeuge in einer bestimmte Gruppe einordnen, die hier als Musterbeispiele dienen sollen.

Das Minium was wir fahren können am Öffnungs- und Schließweg wird uns schon von unserem Werkzeug, Formteil und evtl. eingesetztem Handlinggeräte vorgegeben.

Werkzeugbedingte Einflüsse sind u.a.: Schieber, Bolzen, Länge der Angussstange, Werkzeugmaße sowie die Eigenschaften des Werkzeugstahls.

Das Formteil nimmt enorm Einfluss auf die Einstellung durch seine Maße.

Sollte zudem noch ein Handlinggerät evtl. das Formteil entnehmen nimmt dessen Arbeitsbereich ebenfalls Einfluss auf die Wege.

Beschädigung von Maschine und Werkzeug

Ist leider viel zu oft ein unterschätztes Thema bzw. vielen garnicht erst bekannt. Durch sehr schnelles fahren mit hohen Drücken im schlimmsten Fall mit fast keinen Bremsweg knallt das Werkzeug dermaßen mit Kräften zusammen, dass Teile am Werkzeug abbrechen oder sich das Werkzeug dermaßen verformt dass es kostenintentsiv repariert werden muss. Diese beschädigungen müssen sich nicht immer schon nach 2-3 Fahrbewegungen zeigen sonder treten meist schleichent nach mehreren 100.000 Schuss erst auf. Oftmals leicht belächelt, aber auch ebenso in als Wirtschaftlichen Schaden einzustuffen, gehört dass abbrechen eines Bolzen. Man sollte sich vor Augen behalten, das Materialkosten, Arbeiterkosten (Sperren der QM, Einrichter für Ab-, Aufbau & Anfahren, Werkzeugmacher und wieder Feigabe der QM), Maschinenstillstandzeitkosten schon im günstigsten Fall mehrere hundert Euro kosten. Sollte im schlechtesten Fall der Liefertermin verpasst werden kommen nocheinal einige hundert Euro drauf.

Durch das enorme zusammen knallen lassen des Werkzeuges könne die Kräfte (Geschwindigkeit, Druck) nicht abgeführt werden und wirken sich somit wie schon erwähnt auf das Werkzeug aus. Der Schließdruck wird durch das abrupte abbremsen zurück katapuliert in die druckleitungen und wirkt somit schädigend auf Leitungen und Ventile der Spritzgussmaschine. Der Verschleiß steigt hierdurch immens hoch. Das sind ebenfalls nicht zu unterschätzende kosten.

Auftretende Beschädigungen der Sprtitzgussmachine:

- Undichtigkeiten div. Leitungen und Ventile

- Beschädigungen der Grundplatten

- Leistungsverlust

Auftretende Beschädigungen am Spritzgusswerkzeug:

- Auffangbolzen-Bruch

- Schieber-Bruch

- Kavitäten-Ausbruch

- Auswerferei-Ausbruch

- Verformung des Werkzeuges

-

2.Merksatz

Wir merken uns daher auch noch einen 2.Merksatz für das Einrichten der Werkzeugwege.

Eine Maschine ist perfekt eingestellt,

wenn NICHTS von ihr zu hören ist.

Dieser Merksatz ist natürlich nicht ganz richtig werden einige sagen. Gebe ich auch recht, aber wenn man die Maschine nur knallen hört ob bei den Werkzeugbewegungen oder auch beim Einspritzen wird auf alle Fälle irgendwas nicht in Ordnung sein.

Geschwindigkeitsprofile
geschwindigkeitsprofil-kopie

Wie man hier gut erkennen kann gibt es verschieden Geschwindigkeitsprofile. Die gängisten sind die 2 und 3 stufigen Profile. Wie man sich das Profil vorstellen kann wird am 3-stufen Profil erläutert.

werkzeug schließen Kopie

Das 3-stufige-Profil ist in den meisten Fällen Maschinen, Energie und Werkzeug schonensten.  Es kann auch einfach beschrieben werden mit “langsam-schnell-langsam”.

Das langsame Anfahren ist empfehlenswert, da das ganze Gewicht des Werkzeuges und der beweglichen Grundplatte vom Stillstand in bewegung gebracht werden muss. Hierfür wird wie beim Auto eine etwas höhere Kraft benötigt. um die Reibungskräfte zu überwinden.  Um hier nicht schlagartig Druck aufzubauen wird das WKZ mit langsamer Geschwindigkeit angefahren.

Ist das Werkzeug nun in Bewegung kann eine sehr schnelle Geschwindigkeit eingestellt werden. Dies liegt daran, dass es in der 2-Stufe nichts zwischen Auswerferseite und Düsenseite ist was irgendwie ein zusammenstoß verursachen könnte.  Daher die  schnelle Geschwindigkeit, wie bei einer freien Autobahn.

In der 3 Stufe wird das Werkzeug kurz vor dem Eintauchen in die Führungsbolzen abgebremst. Sollten zb. Schieber mit Schrägbolzen vorhanden sein wird auch hier vor dem Eintauchen der Schieber in die Schrägbolzen abgebremst, den auch hier gilt erhöht Crash-Gefahr. Bleiben wir beim Autobeispiel können wir die 3-Stufe mit einer Autobahnausfahrt vergleichen, es wird eng und gefährlich.

In diesem Bereich beginnt auch der Formsicherungsweg. Dieser wird in den meisten Fällen mit einer Formsicherungszeit bzw. auch Werkzeugsicherungszeit überwacht. Der Endpunkt der Werkzeugsicherung liegt bei den gängigen Maschinengrößen (<1000t) bei 0,5 bsi 1 mm. Ab diesen Punkt baut die Maschinen dann die Zuhaltekraft auf.

Weitere Stufen

Das 1-stufige Profil wird gewählt für unempfindliche Werkzeuge und Kavitäten ohne Kerne. Die Bolzen sind hier meist sehr kurz und stabil.

Das 2-stufige Profil wird ebenfalls für unempfindliche Werkzeuge gewählt. Jedoch können hier Kerne in den Kavitäten auf AS und DS sein. Im Normalfall sollte hier das 3-stufige Profil gewählt werden, hat man aber einen stabil laufenden Dauerläufer mit einigen Millionen Schuss, wählt man das 2-stufige Profil um Zykluszeit einzusparen.

Das 4-stufige Profil wird gewählt, bei Werkzeugen wo Schieber auf Schieber sitzen oder sehr lange Bolzen vorhanden sind.

Druck

Ohne Druck gibt es auch keine Fahrbewegung. Um ein besseres Gefühl zu bekommen, was die Höhe  des  Druck eigentlich ausmacht lohnt sich ein kleines Experiment.

Das Expermiten sollte so ablaufen:

Man nehme sich eine Spritzgussmaschine ohne ein aufgespanntes Werkzeug.

Man stelle die Drücke für die Fahrbewegung auf das Minimum zb.: 1kN (ausgenommen Microspritzmaschinen)

Man wird feststellen dass diese Kraft nicht ausreichend seind wird um die bewegliche Grundplatte zu bewegen.  Man erhöht nun langsam die Kraft und versucht die die Fahrbwegung zu machen. Je nach Maschine wird man sicherlich ein paar mal den Druck erhhöhen müssen. Spannt man nun ein Werkzeug auf, wir es in den meisten Fällen die Kraft wieder nicht ausreichend sein. Hier muss sie nun auch erhöht werden. Man bekommt durch dieses Experiment doch gleich ein ganz anderes Gefühl von der Maschine oder?

Gut nun aber weiter.  Wir brauchen nun eine Mustermaschine. Diese Mustermaschine erlaubt uns Maschinenbediener eine max. Kraft von 35kN einzugeben für die Fahrbewegung. Tatsächlich braucht das Werkzeug, aber nur 10kN in Kombination einer gesunden Geschwindigkeit.

In vielen Firmen wird auch genau das Maximum eingestellt. Man kann hier wirklich sagen, das Geld könnt ihr auch auf die Straße schmeißen, wenn es nicht benötigt wird.  Denn die Pumpe (bei Hydraulikmaschine) oder Elektroantrieb (E-Maschine) baut nun hier den vollem Druck von 35 kN auf. Benötigt wird dafür die Energie aus der Steckdose. Benötigt wird aber nur wie gesagt bei unserem Bsp. 10kN. ganze 25 kN werden hier Zyklus por Zyklus verschwendet. Das nun beim kompletten Maschinenpark x das ganze Jahr. Der Stromanbieter wird euch danken. Das Firmenkoto jedoch unnötig entleert. Wenn man sich den unnötigen Stromverbrauch mal ausrechnet kommt man bei einem Mittleständischen Betrieb auf eine 4-stellige Summe die gespart werden könnte im Jahr.

Zudem wirken auf das Werkzeug auch nicht unnötig hohe Kosten und wird somit geschont.

Allerdings sollte man die Kraft auch nicht zu gering wählen, Den für die Geschwindigkeit braucht man auch genügen Druck.  Sollte der Druck zu gering gewählt sein wird er die vorgegebene Geschwindigkeit nicht erreichen.

Um festzustellen wie viel Druck ich tatsächlich brauche, nehmen wir uns die Zeitaufzeichnung genauer unter die Lupe.

Hier sehen wir nun, dass die Maschine 5kN für das Bewegen der Düsenseite braucht. Um das Werkzeug komplett zu schließen braucht es bei dieser Kraft 5sec.

Man erhöhe nun die Kraft um 1kN. Was wir nun sehen das Werkzeug brauch nur nich 4sec. Die erhöhunh wiederholen wir solnage bis wir sehen, dass die Schließzeit sich nicht mehr reduziert. So haben Sie nun die optimalen Drücke ermittelt.



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Der Autor


Herausgeber von Kunststoffreport.de Gelernter Verfahrensmechaniker für Kunststoff- & Kautschuktechnik. Nach seiner Lehre als Verfahrensmechaniker für Kunststoff und Kautschuktechnik startete er neben seiner Arbeit an der Abendschule sein Technisches Abitur, dass er im Februar 2010 erfolgreich beendete. Seit Sommer 2010 studiert er Kunststofftechnik.

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