29.09.2006 | Redakteur: Bernhard Kuttkat
Formgenaues, prozesssicheres Bearbeiten bei maximaler Werkzeugstandzeit, kürzeste Fertigungszeiten sowie minimale Nacharbeit ? diese Forderungen im Formenbau setzen Fräsmaschinen und Werkzeuge unter...
Formgenaues, prozesssicheres Bearbeiten bei maximaler Werkzeugstandzeit, kürzeste Fertigungszeiten sowie minimale Nacharbeit ? diese Forderungen im Formenbau setzen Fräsmaschinen und Werkzeuge unter ,,Leistungsdruck". Exponate auf der Euromold 2001 werden widerspiegeln, was moderne Werkzeuge und Maschinen dazu beitragen können, um das Tempo beim Zerspanen weiter zu steigern.Beim Fertigen von Werkzeugen, Gesenken und Formen entfällt auf die mechanische Bearbeitung wie Schruppen und Schlichten ein großer Zeit- und Kostenanteil. Kein Wunder also, wenn beim Zerspanen zunehmend hohes Tempo gefragt ist. Fortschritte in der Werkzeugmaschinen- und Werkzeugentwicklung ermöglichen seit geraumer Zeit Hochleistungsbearbeitung ebenso wie Trockenbearbeitung und Hartbearbeitung. Das Werkzeug selbst ist dabei - neben Werkzeugmaschinen mit dynamischen Antrieben, hochtourigen Motorspindeln, leistungsfähigen Steuerungen sowie entsprechenden Werkzeugaufnahmen - gleichrangiger "Leistungsträger" innerhalb der Prozesskette.Im Werkzeug- und Formenbau dominiert der Schneidstoff Hartmetall wegen seiner Härte bei guter Zähigkeit und Temperaturbeständigkeit. Beschichtungen, vor allem auf Basis von TiAlN und CrN, steigern die Leistungsfähigkeit. Aufgrund der komplexen Konturen von Formen und Gesenken sind vielseitig einsetzbare Werkzeuge gefragt. So eignen sich beispielsweise Fräser mit runden Wendeschneidplatten zum Planfräsen, Peripheriefräsen, Spiralinterpolieren und Schrägeintauchen und sind damit für das Formfräsen im 3-Achs- und 5-Achs-Betrieb verwendbar. Runde Wendeplatten ermöglichen höhere Vorschubwerte und somit hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten. So können beispielsweise mit einem wendeplattenbestückten Fräser mit 25 mm Durchmesser Drehzahlen bis 40 000 min-1 und Schnittgeschwindigkeiten bis 7800 m/min gefahren werden. Auf der Euromold stellt beispielsweise Sandvik Fräser mit runden Wendeschneidplatten und Aufschraubkupplung zum Bearbeiten von Formen und Gesenken vor, die sich zum Zwischenschlichten tiefer und enger Kavitäten eignen.Oft sind beim Spanen tiefer Kavitäten Werkzeugverlängerungen erforderlich. Die dabei auftretenden Schwingungen und Vibrationen können minimiert werden, wenn dafür schwingungsgedämpfte Verlängerungen genutzt werden. Solche Aufnahmen enthalten beispielsweise eine in Kunststofflagern fixierte Schwingungsmasse aus Hartmetall oder Schwermetall, die antizyklische Bewegungen ausführt und die Werkzeugschwingungen kompensiert. Einschraubfräser mit Wendeschneidplatten für Schwer- und Vollhartmetallverlängerungen oder Werkzeuge mit auswechselbaren Vollhartmetallfräsköpfen in unterschiedlichen Ausführungen, wie sie Ingersoll beziehungsweise Iscar auf der Euromold vorstellen werden, vereinfachen den Werkzeugwechsel, bei hoher Wiederholgenauigkeit. Ob Tauchfräsen, Zirkular-Nutenfräsen oder Schrägeintauchen - in wenigen Sekunden ist der jeweilige Fräser eingewechselt. Ein geschliffenes Gewinde, mit einem Schlüssel angezogen, klemmt den Fräskopf. Ein Werkzeugschaft kann unterschiedliche Fräser aufnehmen.Wie bei Vollhartmetallwerkzeugen, so sorgen auch bei Wendeplattenwerkzeugen an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepasste Schneidengeometrien für hohes Zeitspanvolumen. Wendeschneidplatten mit einer durch die wendelförmige Hauptschneide optimierte 90°-Schulter eignen sich aufgrund des extrem weichen, schälenden Schnittes vor allem fürs Schrägeintauchen und Zirkularbohrfräsen. Schneidplatten in rhombischer Form mit wendelförmiger Schneidkante sind bestens geeignet für große Schnitttiefen und Vorschübe beim Zerspanen von Stahl, Stahlguss, rostfreien Stählen, Hartguss und NE-Metallen.Beim Fräsen von gehärteten Stahlwerkstoffen und einigen Gusswerkstoffen gerät als Schneidstoff zunehmend kubisch kristallines Bornitrid (CBN) ins Blickfeld der Formenbauer. Gerade beim Schlichten haben CBN-Schneidstoffe dazu beigetragen, Schnittwerte beim Spanen zu steigern und die Standzeiten der Werkzeuge zu verlängern. Vergleichbares gilt für den Schneidstoff PKD.Nicht minder wichtig für die Fertigungsqualität sind Werkzeugaufnahmen. Gefragt sind hier Formstabilität im elastischen Bereich, Kraft- und Formschlüssigkeit sowie hohe Rundlaufgenauigkeit. Für eine optimale Verbindung von Werkzeug und Werkzeugaufnahmen sorgt die Schrumpftechnik. Damit gespannt, können große Drehmomente übertragen und hohe Rundlaufgenauigkeiten gewährleistet werden.Inwieweit die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge in hohes Zerspanvolumen umgesetzt werden kann, hängt von der verwendeten Werkzeugmaschine ab. Karlheinz Weiß, geschäftsführender Gesellschafter der Weiß Metallbau GmbH in Neuenstadt-Stein bringt die Anforderungen an Fräsmaschinen für den Werkzeug- und Formenbau auf den Punkt: ,,Erforderlich sind neben hoher Flexibilität natürlich hohe dynamische Steifigkeit und thermische Stabilität ebenso wie hohe Produktivität und Verfügbarkeit." Weiß, vor wenigen Monaten vor die Qual der Wahl beim Beschaffen einer neuen Fräsmaschine für große Formen gestellt, entschied sich deshalb für die Hochgeschwindigkeits-Starrbettfräsmaschine SV-HSC 8000 des spanischen Werkzeugmaschinenhersteller Soraluce, die sich zum Schruppen und Schlichten eignet. Es ist die erste der neuen SV-HSC-Baureihe.,,Bei der Entwicklung wurden vor allem die Anforderungen des Werkzeug- und Formenbaus berücksichtigt", betont Andreas Lindner, Verkaufsleiter der Soraluce-Tochtergesellschaft Danobat Bimatec Werkzeugmaschinen GmbH in Limburg. So stellen Maschinenbett, Tisch, Doppelständer und Frässchieber aus GG 30 die erforderliche dynamische Steifigkeit bei Schrupparbeiten sicher. Entsprechend dimensionierte Antriebskomponenten wie Zahnstangenantrieb in der X-Achse mit zwei zusätzlich luftgekühlten digitalen Antriebsmotoren sorgen fürs Tempo. Die gegeneinander wirkenden Antriebsmotoren gleichen das Spiel in der X-Achse automatisch aus.Für thermische Stabilität beim Bearbeiten sorgen gekühlte Antriebsmotoren und Getriebe genau so wie Hydrolager. Die Fräsmaschine kann mit verschiedenen Fräsköpfen und HF-Spindeln ausgerüstet werden.Die geldwerten Vorteile solch moderner Fräsmaschinen im Vergleich zu herkömmlichen Starrbettfräsmaschinen können sich sehen lassen: So verringerte sich die Bearbeitungszeit eines komplexen Werkzeugs aus hochfestem Werkzeugstahl von 130 auf 98 Stunden. Die Konturgenauigkeit des Werkzeugs erhöhte sich von 0,05 auf 0,028 mm.
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