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maschine+werkzeug 02/2020

Fräs-Turbo

Fräsen

Bis zu 70 Prozent schneller beim Fräsen – dies ist das stolze Ergebnis von Optimierungslösungen, die Zimmermann Formen- und Werkzeugbau aus dem mittelhessischen Gladenbach mit MMC Hitachi Tool erarbeitet hat.

Auf der großen Mecof-Fahrständermaschine sorgt der Wendeplatten-Tonnenfräser ebenfalls für enorme Zeitvorteile. Hier der GF1 beim Abzeilen der Schrägen. Bild: MMC Hitachi Tool

Auf der großen Mecof-Fahrständermaschine sorgt der Wendeplatten-Tonnenfräser ebenfalls für enorme Zeitvorteile. Hier der GF1 beim Abzeilen der Schrägen. Bild: MMC Hitachi Tool

Die Fräsbearbeitung zählt für Zimmermann ganz klar zu den Schlüsseltechnologien, denn das Fräsen ist ein riesiger Kostenfaktor. Werkzeuge gehören hier neben dem Bereich CAM – in Gladenbach wird maschinennah an elf Arbeitsplätzen sowie an weiteren drei im Büro der CAM-Abteilung mit Work NC programmiert – zu den wichtigsten Stellschrauben. Schließlich lässt sich mit dem Werkzeug der Prozess wirtschaftlich ebenfalls gut beeinflussen.

Fräs-Optimierung

Zimmermann wurde vor allem auf MMC Hitachi Tool aufmerksam, weil der Werkzeughersteller vor Ort anhand konkreter Projekte die Fräsprozesse optimiert. »Bei unserem gemeinsamen Optimierungsprojekt ging es um ein hochaktuelles Thema, bei dem CAM-Strategie und Werkzeug im Mittelpunkt stehen: Das Abzeilen großer schräger Flächen mit sogenannten Tonnenfräsern«, berichtet Michael Neumann aus der Geschäftsführung von Zimmermann. »Für das Optimierungsprojekt wurden zwei ungefähr gleich große Formkerne – etwa 2.000 mal 600 mal 500 Millimeter – für ein Türschweller-Werkzeug ausgewählt, die allerdings mit 11 Grad beziehungsweise 17 Grad unterschiedliche Schrägen aufwiesen und aus jeweils verschiedenen, nicht vorgehärteten Formstählen der Sorten 40CrMnMoS8–6 oder 40CrMnNiMo8–6–4 bestanden.« Gefräst wurden beide Formkerne auf zwei verschiedenen Maschinen. Auf beiden wurden die Schrägen bisher mit Z-konstant abgezeilt, jede z-Ebene wird mit dem Fräser also einzeln abgefahren. Hinzu kommt, dass man beim Schlichten der Schrägen hinsichtlich Rauigkeit und Maß an den Eckenradius des Werkzeugs gebunden ist. Für die schrägen Bereiche wurde auf der Fidia Digit bislang zum Schlichten ein einschraubbarer zweischneidiger VHM-Torusfräser mit 16 Millimetern Durchmesser und Radius R1 verwendet.

Das Werkzeug hat zwar recht ordentlich funktioniert, die relativ geringe Tiefenzustellung führte allerdings zu einer langen Bearbeitungszeit von 14,5 Stunden. Auf der Mecof wurden beim Schlichten der 17-Grad-Schrägen bereits Werkzeuge von Hitachi verwendet: Für das Abzeilen mit Z-konstant der Mini-Wendeplattenfräser ASPVM mit 16 Millimetern Durchmesser, der in anderen Größen bei Zimmermann auch bei diversen weiteren Anwendungen zum Einsatz kommt. Beide Werkzeuge wurden im Rahmen des Optimierungsprojekts durch die Wendeplatten-Tonnenfräser der GF1-Reihe ersetzt.

Auf der Fidia Digit war es der GF1T mit Durchmesser 16 Millimeter und 30 Millimeter Plattenradius, auf der Mecof der GF1G mit 25er Durchmesser und Plattenradius 20. Beides sind Tonnenwerkzeuge mit unterschiedlichem Plattenkörper und Neigungswinkel, um möglichst viele Geometrien abzudecken. Von der Z-Ebene her betrachtet würde der Neigungswinkel der ›G-Form‹, der auf der Fidia Digit bis 11 Grad gefahren wurde, bei den 17 Grad auf der Mecof nicht mehr ideal anliegen und mit der gefahrenen ap die geforderte Oberflächengüte nicht erreicht werden. Denn bei den Schrägen sind sowohl die Oberflächenqualität als auch die Maßhaltigkeit ein Kriterium.

»Der erzielte, gewaltige Zeitvorteil macht sich natürlich auch bei den Fertigungskosten positiv bemerkbar«. Dr.-Ing. Michael Neumann, Geschäftsführer bei Zimmermann, Gladenbach. Bild: Zimmermann

Hohe Zeitersparnis

Der GF1 hat auf beiden Maschinen auf Anhieb hervorragende Ergebnisse mit beeindruckenden Schnittwerten geliefert: Mit dem Tonnenfräser ist man beim Schlichten mit der Drehzahl in etwa gleich geblieben, hat axial aber in allen schrägen Bereichen 0,7 Millimeter zugestellt. Gegenüber den bisherigen 0,3 Millimetern war dies natürlich ein riesiger Erfolg. Zudem zeigten die Wendeplatten des Tonnenfräsers keinen Verschleiß. Ein weiteres Highlight war, dass es die von Hitachi entwickelte Strategie erlaubte, mit dem GF1 auf beiden Maschinen dreiachsig zu fräsen und nicht mit fünf Achsen, simultan oder angestellt, wie es sonst häufig empfohlen wird. Trotz Sprüngen in der Kontur ist alles absolut maßhaltig mit drei Achsen gefräst worden. Insgesamt reduzierte sich auf der Fidia Digit die Laufzeit für den gesamten Schlichtprozess von zuvor 14,5 Stunden auf vier Stunden und 20 Minuten, was einer Zeitersparnis von rund 70 Prozent entspricht. Interessant ist auch das Ergebnis auf der Mecof, wo der GF1 gegen den ASPVM-Mini-Wendeplattenfräser von MMC Hitachi Tool antreten musste. Trotz der sehr hohen Vorschübe seitens des ASPVM lieferte der Tonnenfräser deutlich bessere Ergebnisse. Hier konnten im Vergleich zu dem ASPVM beim Schlichtprozess noch einmal 18 Stunden an Bearbeitungszeit eingespart werden, die mit dem GF1 jetzt nur noch sieben Stunden beträgt. »Der erzielte, gewaltige Zeitvorteil macht sich natürlich auch bei den Fertigungskosten äußerst positiv bemerkbar«, unterstreicht Michael Neumann. »Ohne diese Vor-Ort-Betreuung hätten wir beim Einsatz der Tonnenfräser nicht so schnell dieses tolle Ergebnis erreicht.«

www.mmc-hitachitool-eu.com

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