17.07.2007 | Autor / Redakteur: Bernhard Kuttkat / Bernhard Kuttkat
Effizientes und formgenaues Schruppen und Schlichten von großen Werkzeugen und Formen setzt Fräsmaschinen mit hoher Dynamik und Steifigkeit voraus, wie sie die neue Generation von Hochleistungs-Starrbettfräsmaschinen der SP-Baureihe von Bimatec-Soraluce bietet.
Beim Bearbeiten von Werkzeugen und Formen aus gehärteten Stahl- und Gusswerkstoffen gerät als Schneidstoff zunehmend auch kubisch kristallines Bornitrid (CBN) ins Blickfeld von Werkzeug- und Formenbauern. Vor allem beim Schlichten haben CBN-Schneidstoffe dazu beigetragen, die Schnittwerte beim Zerspanen zu steigern und die Standzeit der Präzisionswerkzeuge zu verlängern. Vergleichbares beim Bearbeiten von Nichteisenmetallen gilt für den Schneidstoff PKD.
Inwieweit die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge in großes Zerspanvolumen umgesetzt werden kann, hängt von der verwendeten Fräsmaschine ab. Werkzeug- und Formenbauer Karlheinz Weiß, geschäftsführender Gesellschafter der Weiß Metallbau GmbH in Neuenstadt-Stein, bringt die Anforderungen an Werkzeugmaschinen für den Formenbau auf den Punkt: „Gerade beim Bearbeiten von gehärteten Stahl- und Gusswerkstoffen sind hohe dynamische Steifigkeit, thermische Stabilität und Tempo beim Zerspanen ebenso gefordert wie eine hohe Verfügbarkeit der Maschine, weil wir nur dann wirtschaftlich fertigen können.“
Weiß setzt in puncto Fräsen großer Formen nahezu ausschließlich auf Bett- und Starrbettfräsmaschinen der Bimatec-Soraluce Frästechnologie GmbH in Limburg. Die erste Fräsmaschine, eine SL 6000, kaufte Weiß im Jahr 1996.
Mittlerweile arbeiten zwei Bettfräsmaschinen und drei Starrbettfräsmaschinen zu seiner vollsten Zufriedenheit an sieben Tagen rund um die Uhr. Hergestellt werden vorwiegend Werkzeuge zur Blechteilherstellung für die Automobilindustrie und ihre Zulieferunternehmen.
Sein Unternehmen, das bis vor wenigen Jahren hauptsächlich Formen aus dem Aluminiumwerkstoff Zamak für den Prototypenbau fertigte, hat sich mittlerweile auf das Fertigen von Serienwerkzeugen aus Stahl- und Gusswerkstoffen umgestellt. „Kam es bei der Genauigkeit von Prototyp-Werkzeugen nicht auf zwei, drei Zehntel Millimeter an, so sind die Toleranzfelder für Serienwerkzeuge sehr viel enger und betragen drei bis vier Hundertstel, die Passungen sind genauer und mehr Leistensitze müssen gefertigt werden“, verdeutlicht Harald Pezzi, technischer Leiter, den Unterschied.
Schon die Grundbearbeitung von Flächen und Führungen stelle hohe Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit und dynamische Steifigkeit. Die Grundkörper sind aus dem Werkstoff 2714 mit einer Festigkeit von 1200 bis 1500 N/m2. Für das Schruppen braucht man eine robuste Maschine mit hoher Steifigkeit und fürs Schlichten eine hohe Dynamik. „Die Universal-Fräsmaschinen von Soraluce bieten beides und haben uns diese Umstellung von Zamak auf Stahl und Guss erleichtert“, erläutert Firmenchef Weiß.
Mittlerweile genügte die Soraluce-Starrbettfräsmaschine SP 6000 aus dem Jahre 1998 nicht mehr seinen Anforderungen in Bezug auf die Arbeitsraumkapazität. Kurzentschlossen ersetzte Weiß die alte SP 6000 durch eine neue SP 6000 der Folgegeneration.
Zwar ist der Längsverfahrweg in X gleich geblieben, aber der Vertikal- und Querverfahrweg ist jetzt wesentlich größer. Die neue Maschine verfügt jetzt vertikal über einen Verfahrweg von 2000 mm statt 1600 mm und quer von 1500 mm statt 1200 mm. Durch die zwei horizontalen Positionen des automatisch schwenkenden Fräskopfes können weitere 500 mm bei der frontseitigen Bearbeitung gewonnen werden,so dass ein Vertikalverfahrweg bis 2500 mm zur Verfügung steht.
„Bei der neuen Generation wurden nicht nur die Verfahrwege vergrößert, sondern Ständer und Frässchieber sind größer dimensioniert, und der Frässchieber ist aus Guss GGG70 statt GG 30“, erklärt Andreas Lindner, Geschäftsführer der Bimatec-Soraluce Frästechnologie GmbH. Diese konstruktiven Maßnahmen führten zu einer Erhöhung der Steifigkeit und Dämpfung in der X-Achse um 55%, in Y um rund 9% und in Z um 25%. In der X-Achse sorgt nun ein Zahnstangenantrieb mit Doppelmotor und Getriebe für den Antrieb.
Auch an Tempo hat die neue Generation zugelegt: Die Eilganggeschwindigkeit erhöhte sich von 15 auf 25 m/min, die mittlere Beschleunigung von 0,8 auf 1,2 m/s2, die auf der zu bearbeitenden Kontur erreicht wird. „Weil die Toleranzen der Maschine reduziert wurden – je nach Messort um bis zu 35% –, stieg die Fertigungsgenauigkeit entsprechend“, betont Lindner. Auch die neueste Steuerungsgeneration von Heidenhain, die iTNC 530 mit Softwarepaket 1 und 2 für dynamisches Arbeiten, trage zur Leistungssteigerung bei.
Hinsichtlich der Verfügbarkeit – garantiert werden 95% – ist Weiß aufgrund seiner Erfahrung mit seinen Soraluce-Fräsmaschinen sehr zufrieden: „Weil das Zeitfenster für die Fertigung einer Form immer kleiner wird, sind für mich hohe Verfügbarkeit der Maschine und ein guter Service das A und O.“
Nicht nur Werkzeug- und Formenbauer werden mit der Leistungsfähigkeit der neuen SP-Generation zufrieden sein, meint Lindner. „Zwar wurden bei der Weiterentwicklung der SP-Baureihe vor allem die Belange des Werkzeug- und Formenbaus berücksichtigt, aber diese Maschinen eignen sich genauso fürs effiziente Zerspanen im Maschinenbau.“ Als Beispiel nennt er das Ochsenfurter Zulieferunternehmen Kinkele, dort arbeiten mittlerweile drei Soraluce- Starrbettfräsmaschinen und zwei weitere sind bereits bestellt.MM
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